在 Python 开发中，基础模块（内置模块）是标准库的核心组成部分，直接内置于 Python 解释器中，无需额外安装即可使用。

它们为开发者提供了一系列通用的、跨平台的功能，覆盖了从系统交互到数据处理的广泛需求。以下是常用的18个模块，建议收藏：

1. os（操作系统交互）

• 用途：操作系统交互（文件/目录管理、环境变量等）。
• 常用函数：os.listdir(), os.mkdir(), os.path.join().

import os
# 列出当前目录下的文件和文件夹
print(os.listdir())

# 创建新目录
os.mkdir("new_folder")

# 拼接路径（跨平台兼容）
path = os.path.join("folder", "subfolder", "file.txt")

2. sys（系统参数）

• 用途：访问系统参数（命令行参数、Python解释器等）。
• 常用：sys.argv, sys.exit(), sys.path.

import sys

# 获取命令行参数（例如：python script.py arg1 arg2）
print(sys.argv)  # 输出：['script.py', 'arg1', 'arg2']

# 退出程序并返回状态码
sys.exit(0)  # 0 表示正常退出

3. datetime（日期时间）

• 用途：日期和时间处理。
• 常用类：datetime.datetime, datetime.timedelta.

from datetime import datetime, timedelta

# 当前时间
now = datetime.now()
# 格式化输出：2025-04-17 19:30:00
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))  

# 时间加减（增加1天）
tomorrow = now + timedelta(days=1)

4. time（时间操作）

• 用途：时间相关操作（计时、休眠等）。
• 常用：time.sleep(), time.time().

import time

# 计时开始
start = time.time()

# 休眠2秒
time.sleep(2)

# 计算耗时  输出：耗时：2.00秒
print(f"耗时：{time.time() - start:.2f}秒") 

5. math（数学运算）

• 用途：数学运算（三角函数、对数等）。
• 常用函数：math.sqrt(), math.sin(), math.pi.

import math

# 平方根
print(math.sqrt(16))  # 4.0

# 圆周率
print(math.pi)  # 3.141592653589793

6. random（随机数）

• 用途：生成随机数和随机操作。
• 常用：random.randint(), random.choice().

import random

# 生成1到10的随机整数
print(random.randint(1, 10))

# 从列表中随机选择一个元素
colors = ["red", "green", "blue"]
print(random.choice(colors))

7. json（JSON处理）

• 用途：JSON 数据编码与解析。
• 常用函数：json.dumps(), json.loads().

import json

# 将字典转换为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"])  # Alice

8. re（正则表达式）

• 用途：正则表达式匹配。
• 常用：re.search(), re.findall(), re.sub().

import re

text = "电话：123-456-7890"

# 查找所有数字
numbers = re.findall(r'\d+', text)
print(numbers)  # ['123', '456', '7890']

# 替换字符
new_text = re.sub(r'-', '', text)
print(new_text)  # 电话：1234567890

9. collections（高级数据结构）

• 用途：高级数据结构（命名元组、默认字典等）。
• 常用类：collections.defaultdict, collections.Counter.

from collections import defaultdict, Counter

# 默认字典（自动初始化键）
dd = defaultdict(int)
dd["apple"] += 1
print(dd["apple"])  # 1

# 统计元素出现次数
words = ["apple", "banana", "apple"]
counter = Counter(words)
print(counter)  # Counter({'apple': 2, 'banana': 1})

10. argparse（命令行解析）

• 用途：命令行参数解析。
• 核心类：argparse.ArgumentParser.

import argparse

# 创建解析器
parser = argparse.ArgumentParser(description="示例程序")
parser.add_argument("--input", help="输入文件路径")
parser.add_argument("--verbose", action="store_true", help="详细模式")

# 解析参数
args = parser.parse_args()

if args.verbose:
    print("详细模式已开启")

11. logging（日志记录）

• 用途：日志记录（调试、错误追踪等）。
• 常用函数：logging.basicConfig(), logging.getLogger().

import logging

# 配置日志格式和级别
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(message)s')

# 记录日志
logging.info("程序启动")
logging.error("发生错误！")

12. subprocess（执行外部命令）

• 用途：执行外部命令（启动进程、管道交互）。
• 常用函数：subprocess.run().

import subprocess

# 执行系统命令（例如：列出文件）
result = subprocess.run(["ls", "-l"], capture_output=True, text=True)
print(result.stdout)

13. socket（网络通信）

• 用途：网络通信（TCP/UDP 编程）。
• 核心类：socket.socket.

import socket

# 创建TCP客户端
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请求）

• 用途：处理 URL 请求（HTTP/HTTPS 客户端）。
• 子模块：urllib.request, urllib.parse.

from urllib.request import urlopen
from urllib.parse import urlencode

# 发送HTTP GET请求
response = urlopen("https://www.httpbin.org/get")
print(response.read().decode()[:100])  # 输出前100个字符

# 编码URL参数
params = urlencode({"q": "python", "page": 2})
print(params)  # q=python&page=2

15. csv（CSV文件读写）

• 用途：读写 CSV 文件。
• 常用类：csv.reader, csv.writer.

import csv

# 写入CSV文件
with open("data.csv", "w", newline='') as f:
    writer = csv.writer(f)
    writer.writerow(["Name", "Age"])
    writer.writerow(["Alice", 30])

# 读取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（对象序列化）

• 用途：Python 对象序列化与反序列化。
• 常用函数：pickle.dump(), pickle.load().

import pickle

# 序列化对象到文件
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数据库）

• 用途：操作 SQLite 数据库。
• 核心类：sqlite3.Connection, sqlite3.Cursor.

import sqlite3

# 连接数据库并创建表
conn = sqlite3.connect("test.db")
cursor = conn.cursor()
sql = "CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT)"
cursor.execute(sql)

# 插入数据
cursor.execute("INSERT INTO users (name) VALUES (?)", ("Alice",))
conn.commit()

# 查询数据
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）。
• 常用函数：hashlib.md5(), hashlib.sha256().

import hashlib

# 计算字符串的MD5哈希值
text = "Hello, World!"
md5 = hashlib.md5(text.encode()).hexdigest()
print(md5)  # 65a8e27d8879283831b664bd8b7f0ad4

# 计算文件的SHA256
with open("file.txt", "rb") as f:
    sha256 = hashlib.sha256(f.read()).hexdigest()
print(sha256)

使用场景示例

• 数据处理：json, csv, pickle, collections.
• 系统脚本：os, sys, argparse, subprocess.
• 网络编程：socket, urllib.
• 工具开发：logging, datetime, random.

总结

Python 基础模块是开发者的“瑞士军刀”，覆盖了日常开发中的高频需求。

• 快速解决 80% 的常见问题（如文件操作、数据处理）。
• 写出更简洁、高效、可维护的代码。
• 为学习更复杂的框架和库（如 Django、NumPy）打下坚实基础。