Python基础(十五) – Python量化投资

Python基础(十五)

今日主要内容

  • 模块初识
    • 模块导入
    • 模块路径
    • 自定义模块
  • 内置模块(标准库)
    • time
    • datetime
    • random
    • sys
    • os
    • funtools

一、模块初识

(一)什么是模块

  • 其实我们创建的每一个py文件就是一个模块,模块是将不同功能的函数进行归类,划分,封装的集合体
  • 模块分类:
    • 内置模块(标准库)
    • 第三方模块(第三方库)
    • 自定义模块
  • 模块的特点:拿来主义
    • 开发效率高,没有必要了解其中原理
    • 减少重复代码
    • 分文件管理,有助于修改和维护

(二)模块导入

  1. 导入模块关键字:import

  2. 模块只有在第一次导入才会执行,为了防止重复导入,python在第一次导入后就将模块名加载到内存,再次导入只是对加载到内存中的模块对象增加了一次引用,不会重复执行模块内的语句

    # text.py文件
    print("这是text.py文件中的语句")
    def func():
     print("这是text.py文件中的函数")
    # target.py文件
    import text
    import text
    import text
    运行结果:
    这是text.py文件中的语句  # 只运行一次
  3. 第一次导入时发生的三件事:

    • 为源文件(被导入模块)创建新的名称空间,在被导入模块中定义的函数或者方法使用了global访问的就是这个名称空间
    • 在新创建的名称空间中执行模块中包含的代码
    • 创建同名的模块名来引用该名称空间
  4. 模块导入时的查找顺序

    • 内存 > 内置 > sys.path
    • 说明:解释器运行的时候,会将一部分常用的模块加载到内存,在我们导入模块的时候解释器会查找此模块是否已被加载到内存中,如果没有就去查找内置库中有无此模块,如果还没有最后查找sys.path中的路径中是否包含此模块,进行导入,如果还没有,解释器就会报错
    • 可以通过手动添加将模块的路径添加到sys.path中,sys.path返回的是一个列表,可以使用append()方法添加,供解释器搜索
    from sys import path
    path.append(r"C:\Users\11582\Desktop")
    from text import ceshi
    ceshi()
  5. 模块导入的方法:

    • import XXX:将模块全部导入
    • from XXX import XXX:导入指定模块功能
    • 在后面使用as,两者都可给导入的模块或功能重新命名
    import time as a
    from time import sleep as s
    • 说明:

      • 使用import导入时可以一行导入多个模块,但不建议,建议每使用一个import只导入一个模块
      import time
      import random
      import sys
      • 使用from可以一行导入多个功能,导入的功能在使用时会将之前定义同名的变量覆盖掉
      def time():
         print("123")
      from time import time
      time()
      运行结果:
      123
      • from XXX import *:导入模块内全部功能,可以通过__all__限制导入的功能
      # 被导入文件:zxd.py
      def name():
         print("zxd")
      def age():
         print("age")
      __all__ = ["name"]
      # 运行文件:target.py
      from zxd import *
      age()
      运行结果:
      NameError: name 'age' is not defined
  6. 模块的两种用法

    • 当作普通模块执行
    • 当作脚本执行
  7. 如何使用模块中的功能

    • 万能的.
    • 如果利用import导入整个模块,使用时要利用模块名.功能
    import time 
    t = time.time()
    • 如果使用from,则可以直接使用该功能,注意这样会覆盖之前定义的功能
    def time():
     print("123")
    from time import time
    time()
    运行结果:
    123
  8. 避免循环导入模块

    • 三个模块,模块1导入模块2,模块2导入模块3,模块3导入模块1(避免

(三)自定义模块

  • 注意:自定义模块时千万不要定义与内置模块相同的模块名

  • 自己创建的py文件就是一个自定义模块

    # zxd.py  # 自定义模块
    def name():
      print("zxd")
    def age():
      print("age")
    # target.py
    import zxd
    zxd.name()
    zxd.age()
    运行结果:
    zxd
    23
    
  • 定义模块私有部分(无法通过导入使用)

    if __name__ == "__main__":
      """私有部分"""
    
    • 原理:如果__name__在本文件运行返回的是__main__,如果被导入返回的是被导入的文件名。
    # zxd.py文件
    print(__name__)
    if __name__ == "__main__":
      """私有部分"""
    运行结果:
    __main__
    
    # zxd.py文件
    print(__name__)
    if __name__ == "__main__":
      """私有部分"""
    # target.py文件
    import zxd
    print(__name__)
    运行结果:
    zxd
    __main__
    

二、内置模块(标准库)

(一)time模块

  1. time模块在python中是和时间相关的模块,python中的时间分为三种形式:

    • 时间戳:从1970-01-01 00:00:00到现在一共经历了多少秒,用float表示

    • 结构化时间:以元组的形式,以固定结构输出时间

      • 固定结构:年,月,日,时,分,秒,一年中第几周,一年中第几天,是否是夏令时(1是夏令时;0是非夏令时,-1表示不确定是否是夏令时)
      time.struct_time(tm_year=1970, tm_mon=1, tm_mday=1, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=1, tm_isdst=-1)
      
    • 格式化时间:根据我们的需要对时间任意格式化

      • 格式化标准:
      %y两位数的年份表示(00-99)
      %Y(常用)四位数的年份表示(000-9999)
      %m(常用)月份(01-12)
      %d(常用)月内中的一天(0-31)
      %H(常用)24小时制小时数(0-23)
      %I12小时制小时数(01-12)
      %M(常用)分钟数(00=59)
      %S(常用)秒(00-59)
      %a本地简化星期名称
      %A本地完整星期名称
      %b本地简化的月份名称
      %B本地完整的月份名称
      %c本地相应的日期表示和时间表示
      %j年内的一天(001-366)
      %p本地A.M.或P.M.的等价符
      %U一年中的星期数(00-53)星期天为星期的开始
      %w星期(0-6),星期天为星期的开始
      %W一年中的星期数(00-53)星期一为星期的开始
      %x本地相应的日期表示
      %X本地相应的时间表示
      %Z当前时区的名称
      %%%号本身
  2. time模块部分方法介绍:

    time.time()获取当前时间戳
    time.sleep()睡眠(延时)
    time.localtime()将时间戳转换为结构化时间
    time.mktime()将结构化时间转换为时间戳
    time.strftime()将结构化时间转换为格式化时间
    time.strptime()将格式化时间转换为结构化时间
    • time.time()

      • 函数定义:time()
      • 函数说明:获取当前时间戳,距离1970-01-01 00:00:00到现在经过的时间,单位是秒,结果为浮点型
      import time
      print(time.time())
      运行结果:
      1569505356.1715019
      
    • time.sleep()

      • 函数定义:sleep(seconds)
      • 函数说明:参数为秒,将执行延时数秒,可以是亚秒级别的浮点数
      import time
      print(1)
      time.sleep(10)
      print(2)
      运行结果:
      1
      2  # 相隔10S 
      
    • time.localtime()

      • 函数定义:localtime([seconds])
      • 函数返回:(tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec,tm_wday,tm_yday,tm_isdst)
      • 函数说明:参数为时间戳,将时间戳转换为表示本地时间的时间元组,当seconds没有传入时,转换当前的时间戳
      import time
      print(time.localtime())
      运行结果:
      time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=9, tm_mday=26, tm_hour=22, tm_min=2, tm_sec=38, tm_wday=3, tm_yday=269, tm_isdst=0)
      
      • 返回值取值:

        • 返回值可以通过索引取值
        import time
        print(time.localtime()[0])
        运行结果:
        2019
        
        • 返回值可以通过关键字取值
        import time
        print(time.localtime().tm_year)
        运行结果:
        2019
        
    • time.mktime()

      • 函数定义:mktime(p_tuple)
      • 函数说明:参数为结构化时间元组,将结构化时间元组转换为时间戳
      import time
      t = time.localtime()
      print(time.mktime(t))
      运行结果:
      1569506956.0
      
    • time.strftime()

      • 函数定义:strftime(format, p_tuple=None)
      • 函数说明:第一个参数为格式化规范,第二个参数为结构化时间元组,将结构化时间元组转换为字符串,若时间元组不存在时,使用localtime()当前时间返回字符串
      import time
      t = time.localtime()
      print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", t))
      运行结果:
      2019-09-26 22:19:30
      
    • time.strptime()

      • 函数定义:strptime(string, format)
      • 函数说明:第一个参数为时间字符串,第二个参数为格式化规范,根据格式化规范将字符串解析成时间元组
      import time
      print(time.strptime("2019-09-26 22:19:30", "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
      运行结果:
      time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=9, tm_mday=26, tm_hour=22, tm_min=19, tm_sec=30, tm_wday=3, tm_yday=269, tm_isdst=-1)
      
  • 计算时间差

    import time
    time_msg = input("请输入时间:")
    def time_difference(args):
        tid = time.time() - time.mktime(time.strptime(args, "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
        return time.localtime(tid)
    t = time_difference(time_msg)
    print(f"过去了{t.tm_year-1970}年{t.tm_mon-1}月{t.tm_mday-1}天{t.tm_hour}小时{t.tm_min}分{t.tm_sec}秒")
    运行结果:
    请输入时间:2019-01-01 00:00:00
    过去了0年8月26天6小时39分17秒
    

(二)datetime模块

  • datetime模块也是一个时间模块,功能较time模块更强一些
  1. datatime模块中的datatime类部分方法介绍:

    datetime()获取指定时间
    datetime.now()获取当前时间
    datetime.timestamp()将时间对象转换为时间戳
    datetime.fromtimestamp()将时间戳转换为时间对象
    datetime.strftime()将时间对象转换为字符串
    datetime.strptime()将字符串转换为时间对象
    • datetime()

      • 函数定义:datetime(year: int, month: int, day: int, hour: int = ..., minute: int = ..., second: int = ..., microsecond: int = ..., tzinfo: Optional[_tzinfo] = ..., *, fold: int = ...)
      • 函数说明:传入年,月,日,时,分,秒,微秒,时区,fold(不明参数,3.6加入),返回一个时间对象
      from datetime import datetime
      print(datetime(2019,9,27))
      print(type(datetime(2019,9,27)))
      运行结果:
      2019-09-27 00:00:00
      <class 'datetime.datetime'>  # 对象类型
      
    • datetime.now()

      • 函数定义:now(tz=None)
      • 函数说明:参数为时区,通过datetime对象创建一个时间对象,可以选择时区信息
      from datetime import datetime
      print(datetime.now())
      print(type(datetime.now()))
      运行结果:
      2019-09-27 14:06:10.948891
      <class 'datetime.datetime'>
      
    • datetime.timestamp()

      • 函数定义:timestamp(obj)
      • 函数说明:参数为时间对象,将时间对象转换为时间戳
      from datetime import datetime
      print(datetime.timestamp(datetime.now()))
      print(type(datetime.timestamp(datetime.now())))
      运行结果:
      1569565460.237563
      <class 'float'>
      
    • datetime.fromtimestamp()

      • 函数定义:fromtimestamp(t, tz=None)
      • 函数说明:第一个参数为时间戳,第二个参数为时区,将传入的时间戳转换为时间对象
      from datetime import datetime
      print(datetime.fromtimestamp(0))
      print(type(datetime.fromtimestamp(0)))
      运行结果:
      1970-01-01 08:00:00
      <class 'datetime.datetime'>
      
    • datetime.strftime()

      • 函数定义:strftime(obj, format)
      • 函数说明:第一个参数为时间对象,第二个参数为格式化规范,按照格式化规范将时间对象转换为字符串
      from datetime import datetime
      print(datetime.strftime(datetime.now(), "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
      print(type(datetime.strftime(datetime.now(), "%Y-%m-%d %H:%M:%S")))
      运行结果:
      2019-09-27 14:35:37
      <class 'str'>
      
    • datetime.strptime()

      • 函数定义:strptime(date_string, format)
      • 函数说明:第一个参数为时间字符串,第二个参数为格式化规范,将时间字符串按照格式化规范解析成时间对象
      from datetime import datetime
      print(datetime.strptime("2019-09-27 14:35:37", "%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
      print(type(datetime.strptime("2019-09-27 14:35:37", "%Y-%m-%d %H:%M:%S")))
      运行结果:
      2019-09-27 14:35:37
      <class 'datetime.datetime'>
      
  2. datatime模块中的timedelta类部分方法介绍:

    • timedelta()

      • 函数定义:timedelta(days: float = ..., seconds: float = ..., microseconds: float = ..., milliseconds: float = ..., minutes: float = ..., hours: float = ..., weeks: float = ..., *, fold: int = ...)
      • 函数说明:函数用于对时间对象的增减,填入对应关键字参数为时间变化的数值
      from datetime import datetime, timedelta
      print(datetime(2019, 1, 2))
      print(datetime(2019, 1, 2) - timedelta(days=1))
      运行结果:
      2019-01-02 00:00:00
      2019-01-01 00:00:00
      

(三)random模块

  • random是一个随机模块,任何随机的情况都需要随机模块协助完成
  1. random模块部分方法介绍:

    random.random()随机生成0~1之间的小数
    random.randint()随机生成数字
    random.randrange()随机生成数字(可以设定步长)
    random.choice()从一个可迭代对象中随机获取一个元素
    random.choices()从一个可迭代对象中随机获取多个元素,会有重复
    random.sample()从一个可迭代对象中随机获取多个元素,不会有重复
    rendom.shuffle()随机打乱顺序
    • random.random()

      • 函数定义:random()
      • 函数说明:产生0到1之间的随机小数
      import random
      print(random.random())
      运行结果:
      0.8988729646775544
      
    • random.randint()

      • 函数定义:randint(a, b)
      • 函数说明:产生a到b之间的随机数
      import random
      print(random.randint(1, 10))
      运行结果:
      9
      
    • random.randrange()

      • 函数定义:randrange(start, stop=None, step=1, _int=int)
      • 函数说明:从起始到结束的范围内产生一个随机数,可以设定步长,若不填入结束位置则默认从0开始,若不填步长,默认为1
      import random
      print(random.randrange(5))  # 从0到5随机生成
      print(random.randrange(1, 10))  # 从1到10随机生成
      print(random.randrange(1, 10, 2))  # 从1到10
      运行结果:
      4
      3
      9
      
    • random.choice()

      • 函数定义:choice(seq)
      • 函数说明:从非空序列中随机选择一个元素
      import random
      print(random.choice(["a", "b", "c"])
      运行结果:
      b
      
    • random.choices()

      • 函数定义:choices(population, weights=None, *, cum_weights=None, k=1)
      • 函数说明:从非空序列中随机选择k个元素,会有重复选择的情况,以列表的形式返回
      import random
      print(random.choices(["a", "b", "c"], k=3))
      运行结果:
      ['b', 'b', 'a']
      
    • random.sample()

      • 函数定义:sample(population, k)
      • 函数说明:随机从非空序列中选择k个元素,不会重复选择,以列表的形式返回
      import random
      print(random.sample(["a", "b", "c"], k=3))
      运行结果:
      ['c', 'b', 'a']
      
    • rendom.shuffle()

      • 函数定义:shuffle(x, random=None)
      • 函数说明:将参数重新洗牌,结果返回None
      import random
      lst = [1, 2, 3, 4, 5]
      random.shuffle(lst)
      print(lst)
      运行结果:
      [2, 3, 5, 4, 1]
      

(四)os模块

  • os模块中的内容全部与操作系统有关
  1. os模块部分方法介绍:

    os.makedirs(‘dirname1/dirname2’)递归创建目录**
    os.removedirs(‘dirname1’)递归删除目录
    os.mkdir(‘dirname’)生成单级目录;相当于shell中mkdir dirname
    os.rmdir(‘dirname’)删除单级空目录,若目录不为空则无法删除,报错;相当于shell中rmdir dirname
    os.listdir(path)列出指定目录下的所有文件和子目录,包括隐藏文件,并以列表方式打印
    os.remove()删除一个文件
    os.rename(“oldname”,”newname”)重命名文件/目录
    os.stat(‘path/filename’)获取文件/目录信息
    os.system(“bash command”)运行shell命令,直接显示
    os.popen(“bash command”).read()运行shell命令,获取执行结果
    os.getcwd()获取当前工作目录,即当前python脚本工作的目录路径
    os.chdir(“dirname”)改变当前脚本工作目录;相当于shell下cd
    os.path.abspath(path)返回path规范化的绝对路径
    os.path.split(path)将path分割成目录和文件名二元组返回
    os.path.dirname(path)返回path的目录。其实就是os.path.split(path)的第一个元素
    os.path.basename(path)返回path最后的文件名。如何path以/或\结尾,那么就会返回空值。即os.path.split(path)的第二个元素
    os.path.exists(path)如果path存在,返回True;如果path不存在,返回False
    os.path.isabs(path)如果path是绝对路径,返回True
    os.path.isfile(path)如果path是一个存在的文件,返回True。否则返回False
    os.path.isdir(path)如果path是一个存在的目录,则返回True。否则返回False
    os.path.join(path1[, path2[, …]])将多个路径组合后返回,第一个绝对路径之前的参数将被忽略
    os.path.getatime(path)返回path所指向的文件或者目录的最后访问时间
    os.path.getmtime(path)返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间
    os.path.getsize(path)返回path的大小
    • 重点介绍常用15个方法

    • os.makedirs(‘dirname1/dirname2’)

      • 函数定义:makedirs(dirname)
      • 函数说明:递归创建文件夹
      import os
      os.makedirs("dir1/dir2/dir3")  # 在当前目录递归创建文件夹
      运行结果:
      # 创建三层文件夹
      ◥dir1
         ◥dir2
             ◥dir3
      
    • os.removedirs(‘dirname1’)

      • 函数定义:removedirs(dirname)
      • 函数说明:若目录为空,则删除,并递归到上一级目录,如若也为空,则删除,依此类推
      import os
      os.removedirs("dir1/dir2/dir3")
      运行结果:
      # 先判断dir3目录是否为空,若为空则删除,再一次向上判断,递归删除文件夹
      
    • os.mkdir(‘dirname’)

      • 函数定义:mkdir(dirname)
      • 函数说明:创建单级目录
      import os
      os.mkdir("dir1")
      运行结果:
      # 创建dir1文件夹
      
    • os.rmdir(‘dirname’)

      • 函数定义:rmdir(dirname)
      • 函数说明:删除单级目录,若目录不存在或不为空报错
      import os
      os.rmdir("dir1")
      运行结果:
      # 若dir1为空,删除dir1文件夹
      
    • os.listdir(path)

      • 函数定义:listdir(path)
      • 函数说明:返回该路径下的所有文件夹和文件,以列表的形式
      import os
      print(os.listdir("D:\dir"))
      运行结果:
      ['dir1', 'dir2', 'dir3']
      
    • os.remove()

      • 函数定义:remove(filename)
      • 函数说明:删除文件
      import os
      os.remove("text.py")
      运行结果:
      # 直接删除"text.py"文件
      
    • os.rename(“oldname”,”newname”)

      • 函数定义:rename(oldname, newname)
      • 函数说明:重命名,第一个参数为旧文件名,第二个参数为新文件名
      import os
      os.rename("text1.py", "text2.py")
      运行结果:
      # 将文件名"text1.py"改为"text2.py"
      
    • os.getcwd()

      • 函数定义:getcwd(*args, **kwargs)
      • 函数说明:返回当前文件的工作路径,以Unicode字符串的形式(若被当作模块导入,则返回的是导入文件的工作路径)
      import os
      print(os.getcwd("text.py"))
      运行结果:
      D:\text.py
      
    • os.path.abspath(path)

      • 函数定义:abspath(path)
      • 函数说明:返回当文件的绝对路径
      import os
      print(os.path.abspath("text.py"))
      运行结果:
      D:\text.py
      
    • os.path.dirname(path)

      • 函数定义:dirname(path)
      • 函数说明:返回文件的目录
      import os
      path = r"D:\dir\dir1\name.py"
      print(os.path.dirname(path))
      运行结果:
      D:\dir\dir1
      
    • os.path.basename(path)

      • 函数定义:basename(path)
      • 函数说明:返回文件名
      import os
      path = r"D:\dir\dir1\name.py"
      print(os.path.basename(path))
      运行结果:
      name.py
      
    • os.path.isfile(path)

      • 函数定义:isfile(path)
      • 函数说明:判断路径是否是一个文件
      import os
      path = r"D:\dir\dir1\name.py"
      print(os.path.isfile(path))
      运行结果:
      True
      
    • os.path.isdir(path)

      • 函数定义:isdir(path)
      • 函数说明:判断路径是否是一个文件夹
      import os
      path = r"D:\dir\dir1"
      print(os.path.isdir(path))
      运行结果:
      True
      
    • os.path.join(path1[, path2[, …]])

      • 函数定义:join(path, *paths)
      • 函数说明:将多个路径组合后返回,第一个绝对路径之前的参数将被忽略
      import os
      path = r"D:\dir"
      print(os.path.join(path, "dir1", "text.py"))
      print(os.path.join("text.py", path, "dir1", "text.py"))
      运行结果:
      D:\dir\dir1\text.py
      D:\dir\dir1\text.py
      
    • os.path.getsize(path)

      • 函数定义:getsize(filename)
      • 函数说明:返回文件的大小
      import os
      path = r"D:\dir\dir1\name.py"
      print(os.path.getsize(path))
      运行结果:
      7971
      

(五)sys模块

  • sys模块是与python解释器交互的一个接口
  1. sys模块部分方法介绍:

    sys.argv命令行参数List,第一个元素是程序本身路径
    sys.exit(n)退出程序,正常退出时exit(0),错误退出sys.exit(1)
    sys.version获取Python解释程序的版本信息
    sys.path返回模块的搜索路径,初始化时使用PYTHONPATH环境变量的值
    sys.platform返回操作系统平台名称
    sys.modules获取所有的模块
    • sys.path

      • 方法说明:返回模块的搜索路径,以列表的形式,需要导入自定义模块时,向sys.path中添加路径
      import sys
      print(sys.path)
      运行结果:
      ['D:\\python_S26\\day15', 'D:\\python_S26', 'D:\\Software\\Pycharm\\pycharm\\PyCharm 2019.2.1\\helpers\\pycharm_display', 'C:\\Python3.6.8\\python36.zip', 'C:\\Python3.6.8\\DLLs', 'C:\\Python3.6.8\\lib', 'C:\\Python3.6.8', 'C:\\Python3.6.8\\lib\\site-packages', 'D:\\Software\\Pycharm\\pycharm\\PyCharm 2019.2.1\\helpers\\pycharm_matplotlib_backend']
      

(六)functools模块

  • funtools模块针对于一些函数的操作
  1. 之前介绍过的reduce()函数,用于累计算

    from functools import reduce
    print(reduce(lambda x, y: x * y, [1, 2, 3, 4, 5]))
    print(reduce(lambda x, y: x * y, [1, 2, 3, 4, 5], 5))
    print(reduce(lambda x, y: x * y, [], 5))
    运行结果:
    120
    600
    5
    
  2. wraps

    • 用于修改装饰器内层函数的函数名

    • 我们在执行被装饰器装饰过的函数时,其实真正执行的是装饰器内部的inner函数,我们通过__name__方法可查看函数调用真正调用的函数名

      def wrapper(fn):
         def inner(*args, **kwargs):
             print("扩展内容")
             ret = fn(*args, **kwargs)
             print("扩展内容")
             return ret
         return inner
      @wrapper
      def target_func():
         print("目标函数")
      print(target_func.__name__)
      运行结果:
      inner
      
    • 但对于调用方而言,会对函数产生疑问,所以使用warps可以修改内层inner函数的函数名

      from functools import wraps
      def wrapper(fn):
         @wraps(fn)  # 装饰内层函数
         def inner(*args, **kwargs):
             print("扩展内容")
             ret = fn(*args, **kwargs)
             print("扩展内容")
             return ret
         return inner
      @wrapper
      def target_func():
         print("目标函数")
      print(target_func.__name__)
      运行结果:
      target_func
      

https://www.cnblogs.com/tianlangdada/p/11621367.html

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