學習 Python 的基礎：Python 最常用的 18 個內置模塊
在 Python 開發中，基礎模塊（內置模塊）是標準庫的核心組成部分，直接內置于 Python 解釋器中，無需額外安裝即可使用。
它們為開發者提供了一系列通用的、跨平臺的功能，覆蓋了從系統交互到數據處理的廣泛需求。以下是常用的18個模塊，建議收藏：
1. os（操作系統交互）
用途：操作系統交互（文件/目錄管理、環境變量等）。
常用函數：os.listdir(), os.mkdir(), os.path.join().
import os
# 列出當前目錄下的文件和文件夾
print(os.listdir())
# 創建新目錄
os.mkdir("new_folder")
# 拼接路徑（跨平臺兼容）
path = os.path.join("folder", "subfolder", "file.txt")2. sys（系統參數）
用途：訪問系統參數（命令行參數、Python解釋器等）。
常用：sys.argv, sys.exit(), sys.path.
import sys
# 獲取命令行參數（例如：python script.py arg1 arg2）
print(sys.argv) # 輸出：['script.py', 'arg1', 'arg2']
# 退出程序并返回狀態碼
sys.exit(0) # 0 表示正常退出3. datetime（日期時間）
用途：日期和時間處理。
常用類：datetime.datetime, datetime.timedelta.
from datetime import datetime, timedelta
# 當前時間
now = datetime.now()
# 格式化輸出：2025-04-17 19:30:00
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
# 時間加減（增加1天）
tomorrow = now + timedelta(days=1)4. time（時間操作）
用途：時間相關操作（計時、休眠等）。
常用：time.sleep(), time.time().
import time
# 計時開始
start = time.time()
# 休眠2秒
time.sleep(2)
# 計算耗時 輸出：耗時：2.00秒
print(f"耗時：{time.time() - start:.2f}秒")5. math（數學運算）
用途：數學運算（三角函數、對數等）。
常用函數：math.sqrt(), math.sin(), math.pi.
import math
# 平方根
print(math.sqrt(16)) # 4.0
# 圓周率
print(math.pi) # 3.1415926535897936. random（隨機數）
用途：生成隨機數和隨機操作。
常用：random.randint(), random.choice().
import random
# 生成1到10的隨機整數
print(random.randint(1, 10))
# 從列表中隨機選擇一個元素
colors = ["red", "green", "blue"]
print(random.choice(colors))7. json（JSON處理）
用途：JSON 數據編碼與解析。
常用函數：json.dumps(), json.loads().
import json
# 將字典轉換為JSON字符串
data = {"name": "Alice", "age": 30}
json_str = json.dumps(data)
print(json_str) # {"name": "Alice", "age": 30}
# 解析JSON字符串
parsed_data = json.loads(json_str)
print(parsed_data["name"]) # Alice8. re（正則表達式）
用途：正則表達式匹配。
常用：re.search(), re.findall(), re.sub().
import re
text = "電話：123-456-7890"
# 查找所有數字
numbers = re.findall(r'\d+', text)
print(numbers) # ['123', '456', '7890']
# 替換字符
new_text = re.sub(r'-', '', text)
print(new_text) # 電話：12345678909. collections（高級數據結構）
用途：高級數據結構（命名元組、默認字典等）。
常用類：collections.defaultdict, collections.Counter.
from collections import defaultdict, Counter
# 默認字典（自動初始化鍵）
dd = defaultdict(int)
dd["apple"] += 1
print(dd["apple"]) # 1
# 統計元素出現次數
words = ["apple", "banana", "apple"]
counter = Counter(words)
print(counter) # Counter({'apple': 2, 'banana': 1})10. argparse（命令行解析）
用途：命令行參數解析。
核心類：argparse.ArgumentParser.
import argparse
# 創建解析器
parser = argparse.ArgumentParser(description="示例程序")
parser.add_argument("--input", help="輸入文件路徑")
parser.add_argument("--verbose", action="store_true", help="詳細模式")
# 解析參數
args = parser.parse_args()
if args.verbose:
print("詳細模式已開啟")11. logging（日志記錄）
用途：日志記錄（調試、錯誤追蹤等）。
常用函數：logging.basicConfig(), logging.getLogger().
import logging
# 配置日志格式和級別
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(message)s')
# 記錄日志
logging.info("程序啟動")
logging.error("發生錯誤！")12. subprocess（執行外部命令）
用途：執行外部命令（啟動進程、管道交互）。
常用函數：subprocess.run().
import subprocess
# 執行系統命令（例如：列出文件）
result = subprocess.run(["ls", "-l"], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)13. socket（網絡通信）
用途：網絡通信（TCP/UDP 編程）。
核心類：socket.socket.
import socket
# 創建TCP客戶端
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(("www.httpbin.org", 80))
client.send(b"GET /get HTTP/1.1\r\nHost: httpbin.org\r\n\r\n")
response = client.recv(4096)
print(response.decode())
client.close()14. urllib（URL請求）
用途：處理 URL 請求（HTTP/HTTPS 客戶端）。
子模塊：urllib.request, urllib.parse.
from urllib.request import urlopen
from urllib.parse import urlencode
# 發送HTTP GET請求
response = urlopen("https://www.httpbin.org/get")
print(response.read().decode()[:100]) # 輸出前100個字符
# 編碼URL參數
params = urlencode({"q": "python", "page": 2})
print(params) # q=python&page=215. csv（CSV文件讀寫）
用途：讀寫 CSV 文件。
常用類：csv.reader, csv.writer.
import csv
# 寫入CSV文件
with open("data.csv", "w", newline='') as f:
writer = csv.writer(f)
writer.writerow(["Name", "Age"])
writer.writerow(["Alice", 30])
# 讀取CSV文件
with open("data.csv", "r") as f:
reader = csv.reader(f)
for row in reader:
print(row) # ['Name', 'Age'], ['Alice', '30']16. pickle（對象序列化）
用途：Python 對象序列化與反序列化。
常用函數：pickle.dump(), pickle.load().
import pickle
# 序列化對象到文件
data = {"a": 1, "b": 2}
with open("data.pkl", "wb") as f:
pickle.dump(data, f)
# 反序列化
with open("data.pkl", "rb") as f:
loaded_data = pickle.load(f)
print(loaded_data) # {'a': 1, 'b': 2}17. sqlite3（SQLite數據庫）
用途：操作 SQLite 數據庫。
核心類：sqlite3.Connection, sqlite3.Cursor.
import sqlite3
# 連接數據庫并創建表
conn = sqlite3.connect("test.db")
cursor = conn.cursor()
sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)"
cursor.execute(sql)
# 插入數據
cursor.execute("INSERT INTO users (name) VALUES (?)", ("Alice",))
conn.commit()
# 查詢數據
cursor.execute("SELECT * FROM users")
print(cursor.fetchall()) # [(1, 'Alice')]
conn.close()18. hashlib（哈希算法）
用途：哈希算法（MD5、SHA256 等）。
常用函數：hashlib.md5(), hashlib.sha256().
import hashlib
# 計算字符串的MD5哈希值
text = "Hello, World!"
md5 = hashlib.md5(text.encode()).hexdigest()
print(md5) # 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4
# 計算文件的SHA256
with open("file.txt", "rb") as f:
sha256 = hashlib.sha256(f.read()).hexdigest()
print(sha256)使用場景示例
- 數據處理：json, csv, pickle, collections.
- 系統腳本：os, sys, argparse, subprocess.
- 網絡編程：socket, urllib.
- 工具開發：logging, datetime, random.
總結
Python 基礎模塊是開發者的“瑞士軍刀”，覆蓋了日常開發中的高頻需求：
- 快速解決 80% 的常見問題（如文件操作、數據處理）。
- 寫出更簡潔、高效、可維護的代碼。
- 為學習更復雜的框架和庫（如 Django、NumPy）打下堅實基礎。
