陈斌彬的技术博客

Stay foolish,stay hungry

Python 标准库-1

一、正则表达式 (re包)

正则表达式是文字处理中常用的工具,而且不需要额外的系统知识或经验。我们会把系统相关的包放在后面讲解。

正则表达式(regular expression)主要功能是从字符串(string)中通过特定的模式(pattern),搜索想要找到的内容。

1、语法

有些时候,我们只是模糊地知道我们想要找什么,而不能具体说出我是在找“you”,比如说,我想找出字符串中包含的数字,这些数字可以是0到9中的任何一个。这些模糊的目标可以作为信息写入正则表达式,传递给 Python,从而让 Python 知道我们想要找的是什么。

官方documentation

在 Python 中使用正则表达式需要标准库中的一个包 re。

import re
m = re.search('[0-9]','abcd4ef')
print(m.group(0))

re.search() 接收两个参数,第一个'[0-9]'就是我们所说的正则表达式,它告诉 Python 的 是:“听着,我从字符串想要找的是从0到9的一个数字字符”。

re.search() 如果从第二个参数找到符合要求的子字符串,就返回一个对象m,你可以通过 m.group() 的方法查看搜索到的结果。如果没有找到符合要求的字符,

re.search() 会返回 None。

如果你熟悉 Linux 或者 Perl, 你应该已经熟悉正则表达式。当我们打开 Linux shell 的时候,可以用正则表达式去查找或着删除我们想要的文件,比如说:

$rm book[0-9][0-9].txt

这就是要删除类似于 book02.txt 的文件。book[0-9][0-9].txt 所包含的信息是,以 book 开头,后面跟两个数字字符,之后跟有".txt" 的文件名。如果不符合条件的文件名,比如说:

bo12.txt
book1.txt
book99.text

都不会被选中。

Perl 中内建有正则表达式的功能,据说是所有正则表达式系统中最强的,这也是 Perl 成为系统管理员利器的一个原因。

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2、正则表达式的函数

m = re.search(pattern, string)  # 搜索整个字符串,直到发现符合的子字符串。
m = re.match(pattern, string)   # 从头开始检查字符串是否符合正则表达式。必须从字符串的第一个字符开始就相符。

可以从这两个函数中选择一个进行搜索。上面的例子中,我们如果使用 re.match() 的话,则会得到 None,因为字符串的起始为‘a’, 不符合'[0-9]'的要求。

对于返回的 m, 我们使用 m.group() 来调用结果。(我们会在后面更详细解释 m.group()

我们还可以在搜索之后将搜索到的子字符串进行替换:

str = re.sub(pattern, replacement, string) 
# 在string中利用正则变换pattern进行搜索,对于搜索到的字符串,用另一字符串replacement替换。返回替换后的字符串。

此外,常用的正则表达式函数还有:

re.split()    # 根据正则表达式分割字符串, 将分割后的所有子字符串放在一个表(list)中返回
re.findall()  # 根据正则表达式搜索字符串,将所有符合的子字符串放在一给表(list)中返回

(在熟悉了上面的函数后,可以看一下 re.compile(),以便于提高搜索效率。)

3、写一个正则表达式

关键在于将信息写成一个正则表达式。我们先看正则表达式的常用语法:

(1)、单个字符:

.          任意的一个字符
a|b        字符a或字符b
[afg]      a或者f或者g的一个字符        
[0-4]      0-4范围内的一个字符
[a-f]      a-f范围内的一个字符
[^m]       不是m的一个字符
\s         一个空格
\S         一个非空格
\d         [0-9]
\D         [^0-9]
\w         [0-9a-zA-Z]
\W         [^0-9a-zA-Z]

(2)、重复

紧跟在单个字符之后,表示多个这样类似的字符:

*         重复 >=0 次
+         重复 >=1 次
?         重复 0或者1 次
{m}       重复m次。比如说 a{4}相当于aaaa,再比如说[1-3]{2}相当于[1-3][1-3]
{m, n}    重复m到n次。比如说a{2, 5}表示a重复2到5次。小于m次的重复,或者大于n次的重复都不符合条件。


正则表达        相符的字符串举例
[0-9]{3,5}     9678
a?b            b
a+b            aaaaab

(3)、位置

1.^ 字符串的起始位置

2.$ 字符串的结尾位置

正则表达        相符的字符串举例       不相符字符串
^ab.*c$        abeec               cabeec (如果用re.search(), 将无法找到。)

(4)、返回控制

我们有可能对搜索的结果进行进一步精简信息。比如下面一个正则表达式:

output_(\d{4})

该正则表达式用括号 () 包围了一个小的正则表达式,\d{4}。 这个小的正则表达式被用于从结果中筛选想要的信息(在这里是四位数字)。这样被括号圈起来的正则表达式的一部分,称为群(group)。

我们可以 m.group(number) 的方法来查询群。group(0) 是整个正则表达的搜索结果,group(1) 是第一个群……

import re
m = re.search("output_(\d{4})", "output_1986.txt")
print(m.group(1))

我们还可以将群命名,以便更好地使用 m.group 查询:

import re
m = re.search("output_(?P<year>\d{4})", "output_1986.txt")   #(?P<name>...) 为group命名
print(m.group("year"))

二、时间与日期 (time, datetime包)

Python 具有良好的时间和日期管理功能。实际上,计算机只会维护一个挂钟时间(wall clock time),这个时间是从某个固定时间起点到现在的时间间隔。时间起点的选择与计算机相关,但一台计算机的话,这一时间起点是固定的。其它的日期信息都是从这一时间计算得到的。此外,计算机还可以测量 CPU 实际上运行的时间,也就是处理器时间(processor clock time),以测量计算机性能。当 CPU 处于闲置状态时,处理器时间会暂停。

1、time包

time 包基于 C 语言的库函数(library functions)。Python 的解释器通常是用 C 编写的,Python 的一些函数也会直接调用 C 语言的库函数。

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time.sleep() 可以将程序置于休眠状态,直到某时间间隔之后再唤醒程序,让程序继续运行。

import time
print('start')
time.sleep(10)     # sleep for 10 seconds
print('wake up')

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当我们需要定时地查看程序运行状态时,就可以利用该方法。

time 包还定义了 struct_time 对象。该对象实际上是将挂钟时间转换为年、月、日、时、分、秒……等日期信息,存储在该对象的各个属性中(tm_year, tm_mon, tm_mday…)。下面方法可以将挂钟时间转换为 struct_time 对象:

st = time.gmtime()      # 返回struct_time格式的UTC时间
st = time.localtime()   # 返回struct_time格式的当地时间, 当地时区根据系统环境决定。

s  = time.mktime(st)    # 将struct_time格式转换成wall clock time

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2、datetime包

(1)、简介

datetime 包是基于time包的一个高级包, 为我们提供了多一层的便利。

datetime 可以理解为date和time两个组成部分。date是指年月日构成的日期(相当于日历),time 是指时分秒微秒构成的一天24小时中的具体时间(相当于手表)。你可以将这两个分开管理(datetime.date 类,datetime.time 类),也可以将两者合在一起(datetime.datetime类)。由于其构造大同小异,我们将只介绍 datetime.datetime 类。

比如说我现在看到的时间,是2015年6月29日10时3分,我们可以用如下方式表达:

import datetime
t = datetime.datetime(2015,6,29,10,3)
print(t)

所返回的 t 有如下属性:

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(2)、运算

datetime 包还定义了时间间隔对象(timedelta)。一个时间点(datetime)加上一个时间间隔(timedelta)可以得到一个新的时间点(datetime)。比如今天的上午3点加上5个小时得到今天的上午8点。同理,两个时间点相减会得到一个时间间隔。

import datetime
t      = datetime.datetime(2015,6,3,21,30)
t_next = datetime.datetime(2015,6,5,23,30)
delta1 = datetime.timedelta(seconds = 600)
delta2 = datetime.timedelta(weeks = 3)
print(t + delta1)
print(t + delta2)
print(t_next - t)

在给 datetime.timedelta 传递参数(如上的 seconds 和 weeks)的时候,还可以是 days, hours, milliseconds, microseconds。

两个 datetime 对象还可以进行比较。比如使用上面的 t 和 t_next:

print(t > t_next)