Python库的使用

库的使用

什么是库

库就是别人已经写好了的代码，我们可以直接拿来用。

• 一个编程语言能否流行起来，一方面取决于其语法是否简单方便容易学习，另一方面取决于其生态是否完备。所谓的生态就是指，该语言是否有足够丰富的库来应对各种编程场景。
• 在编程过程中并发所有代码都需要自己写，而是要充分利用现成的库来简化开发过程，因此如果一个语言有足够丰富的库，就能够降低程序员的学习成本，提高程序的开发效率。

库的分类

按照库的来源不同，可以将库大致分为两类：

• 标准库： Python自带的库，只要安装了Python就可以直接使用。
• 第三方库： 其他人实现的库，要想使用，需要额外进行安装。

标准库

认识标准库

Python自身内置了非常丰富的库，主要有以下部分：

• 内置函数（如print，input等）。
• 内置类型的操作（如int，st，list，dict等内置类型的操作）。
• 文本处理。
• 时间日期。
• 数学计算。
• 文件目录。
• 数据存储（如操作数据库，数据序列化等）。
• 加密解密。
• 操作系统相关。
• 并发编程相关（如多进程，多线程，协程等）。
• 网络编程相关。
• 多媒体相关（如音频处理，视频处理等）。
• 图形化界面相关。
• …

当需要使用这些库时，可以在Python的官方文档上进行查找：https://docs.python.org/3.10/library/index.html

import导入模块

导入模块

通过import 模块名的方式可以导入对应的模块，导入模块后以模块名.xxx的方式就可以使用模块中的变量或函数。比如：

import os

os.remove('test.txt')
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说明一下：

• 模块其实就是一个单独的xxx.py文件，使用import语句可以将外部的xxx.py文件导入到当前文件中，并执行其中的代码。
• os模块是Python中整理文件和目录最为常用的模块，该模块提供了非常丰富的方法用来处理文件和目录，代码中remove函数的作用就是删除指定文件。

查看模块

使用dir函数可以获取指定模块中的所有变量名和函数名。比如：

import os

names = dir(os)
for name in names:
    print(name)
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运行结果如下：

说明一下：

• dir函数会以列表的方式返回指定模块中的变量名和函数名。
• dir函数可用于所有模块，包括我们自己创建的模块。

重命名模块

通过import 模块名 as 别名的方式可以为导入的模块创建别名。比如：

import os as alias

alias.remove('test.txt')
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注意： 如果对导入模块进行了重命名，那么后续在使用模块时就必须使用别名对模块进行访问。

从模块导入

通过from 模块名 import 部件的方式可以仅从模块中导入指定部件。比如：

from os import remove

remove('test.txt')
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注意： 在使用from关键字导入的部件时，不能以模块名.xxx的方式使用，而是直接使用。

使用示例：日期差计算

计算任意两个日期之间隔了多少天

解题步骤：

1. 使用import语句导入标准库的datetime模块。
2. 使用datetime模块中的datetime类构造两个日期对象。
3. 两个日期对象相减，即可得到日期的差值。

代码如下：

import datetime

date1 = datetime.datetime(2021, 1, 10)
date2 = datetime.datetime(2022, 10, 30)
print(date2 - date1)  # 658 days, 0:00:00
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关于datetime的更多操作，可以参考官方文档：https://docs.python.org/3/library/datetime.html

使用示例：字符串操作

字符串是Python的内置类型，字符串的很多方法都不需要导入额外的模块，即可直接使用。

1）翻转单词顺序

  输入一个英文句子，翻转句子中单词的顺序，但单词内字符的顺序不变。为简单起见，标点符号和普通字母一样处理。例如输入字符串"I am a student"，则输出"student. a am I"。

解题步骤：

1. 使用字符串的split方法对字符串进行切分，指定空格为分隔符，返回结果是一个列表。
2. 使用列表的reverse方法对列表内元素进行逆序。
3. 使用字符串的join方法对字符串进行拼接，把列表中的内容进行合并。

代码如下：

def reverseWords(s: str):
    tokens = s.split(' ')    # 切分字符串
    tokens.reverse()         # 逆序列表
    return ' '.join(tokens)  # 拼接字符串
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2）旋转字符串

  给定两个字符串，s和goal。如果在若干次旋转操作之后，s能变成goal，那么返回true。s的旋转操作就是将s最左边的字符移动到最右边。例如，若s = ‘abcde’，在旋转一次之后结果就是’bcdea’。

解题步骤：

1. 使用len函数求两个字符串的长度，如果长度不相同，则一定不能旋转得到。
2. 将s和自己进行拼接，然后直接使用in方法来判定goal是否是s+s的子串。

代码如下：

def rotateString(s, goal):
    if len(s) != len(goal):
        return False
    return goal in (s + s)
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3）统计是给定字符串前缀的字符串数目

  给你一个字符串数组words和一个字符串s，其中words[i]和s只包含小写英文字母。 请你返回words中是字符串s前缀的字符串数目。一个字符串的前缀是出现在字符串开头的子字符串。子字符串是一个字符串中的连续一段字符序列。

解题步骤：

1. 依次遍历words中的字符串。
2. 使用字符串的startswith方法判定当前字符串是否是s的前缀。

代码如下：

def countPrefixes(words: list, s: str):
    count = 0
    for word in words:
        if s.startswith(word):
            count += 1
    return count
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关于字符串的更多操作，可以参考官方文档：https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#str

第三方库

认识第三方库

• 虽然Python自身已经内置了非常丰富的库，但标准库终究是有限的，而第三方库集合了全世界Python程序员的智慧，可以说是无穷无尽。
• 其次，我们也可以将自己的代码作为第三方库发布出去，以供其他人使用。

包管理器pip

pip介绍

pip是一个通用的Python包管理工具，提供了对Python包的查找、下载、安装、卸载的功能。

• 全世界所有程序员都可以发布第三方库，Python官方为了方便大家使用，于是提供了PyPI网站来收集这些第三方库，程序员写好的第三方库都会申请上传到PyPI上。
• pip是一个可执行程序，在安装Python的时候就已经内置了，无需额外安装。

pip使用

打开终端输入pip，如果显示以下帮助信息，则说明pip已经准备就绪。

如果提示'pip' 不是内部或外部命令，也不是可运行的程序或批处理文件，则说明在安装Python的时候没有正确的将pip添加到PATH环境变量中，此时的解决方法有两种：

• 手动将pip所在的路径添加到PATH环境变量中。
• 卸载重装Python，在重装时记得勾选添加环境变量的选项。

当pip就绪后，通过以下命令即可安装对应的第三方库：

pip install [库名]
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注意：

• pip命令需要从网络上进行下载，使用时需要保证网络畅通，安装成功后即可使用import导入对应的模块进行使用。
• 如果使用pip安装完第三方库后，在PyCharm中仍然提示找不到对应的模块，则依次点击File->Settings->Project->Project Interpreter，查看Python解释器设置是否正确。（如果一个机器上安装了多个版本的Python，就容易出现这种情况）

使用示例：生成二维码

1、通过搜索引擎，确定需要使用的库

2、查看qrcode文档

Python官方将第三方库都收集到了PyPI网站，因此我们可以在PyPI上直接搜索qrcode。

搜索后进入qrcode的详情页，在文档开头就描述了应该如何安装qrcode库。

在文档中还描述了qrcode库的使用方法。

3、使用pip安装

在得知如何安装qrcode后，直接使用pip命令进行安装即可。

pip install qrcode[pil]
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注意： 安装时可能会警告提示pip版本太低，这个我们不必处理，不影响我们正常使用。

4、编写代码

安装qrcode库后，模仿文档中的示例代码来编写代码即可。比如：

import qrcode

img = qrcode.make('越努力越幸运')
img.save('qrcode.png')
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运行程序后，在当前目录下就会生成一个名为qrcode.png的二维码图片。如下：

这时使用微信或者其他工具扫码，即可看到二维码当中的内容。

说明一下：二维码本质就是用黑白点阵来表示一个字符串，如果表示的字符串是一个URL，那么扫码后就会直接跳转到对应的地址，从而打开一个网页。
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