1|# Python标准库精选：这些内置工具你一定要会
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3|## Python自带的武器库
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5|Python有”自带电池”（batteries included）的理念，标准库非常丰富。很多Java需要引入第三方库的功能，Python标准库就自带了。
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7|## 一、typing：Java程序员最需要的
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9|“`python
10|from typing import List, Dict, Optional, Union, Callable, Tuple, Any
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12|# 基础类型注解
13|def greet(name: str) -> str:
14| return f”你好, {name}”
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16|# 复杂类型
17|def process(data: List[Dict[str, Any]]) -> Optional[str]:
18| if not data:
19| return None
20| return data[0].get(“name”)
21|
22|# Python 3.10+ 联合类型（更简洁）
23|def parse(value: str | int) -> float:
24| return float(value)
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26|# Python 3.12+ 泛型（更简洁）
27|def first(items: list[T]) -> T:
28| return items[0]
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30|# Callable类型
31|def apply(func: Callable[[int, int], int], a: int, b: int) -> int:
32| return func(a, b)
33|“`
34|
35|**对比Java：** 类型注解就是Java的泛型+注解，但Python是可选的。
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37|## 二、json：JSON处理
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39|“`python
40|import json
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42|data = {“name”: “张三”, “age”: 25, “skills”: [“Java”, “Python”]}
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44|# 字典转JSON（ensure_ascii=False支持中文）
45|json_str = json.dumps(data, ensure_ascii=False, indent=2)
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47|# JSON转字典
48|parsed = json.loads(json_str)
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50|# 读写JSON文件
51|with open(“data.json”, “w”, encoding=”utf-8″) as f:
52| json.dump(data, f, ensure_ascii=False, indent=2)
53|
54|with open(“data.json”, “r”, encoding=”utf-8″) as f:
55| loaded = json.load(f)
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57|# 自定义序列化
58|class User:
59| def __init__(self, name, age):
60| self.name = name
61| self.age = age
62|
63|json_str = json.dumps(User(“张三”, 25), default=lambda o: o.__dict__)
64|“`
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66|## 三、re：正则表达式
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68|“`python
69|import re
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71|# 搜索
72|match = re.search(r”\d+”, “abc123def”)
73|print(match.group()) # 123
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75|# 查找所有
76|numbers = re.findall(r”\d+”, “abc123def456″)
77|print(numbers) # [‘123’, ‘456’]
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79|# 替换
80|text = re.sub(r”\d+”, “*”, “abc123def456″)
81|
82|# 分组
83|match = re.search(r”(\w+)@(\w+)\.com”, “test@gmail.com”)
84|if match:
85| print(match.group(1)) # test
86|
87|# 编译（重复使用时更高效）
88|pattern = re.compile(r”\b\w{5}\b”)
89|words = pattern.findall(“hello world python java code”)
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91|# flags
92|re.IGNORECASE # 忽略大小写
93|re.MULTILINE # 多行模式
94|re.DOTALL # .匹配换行符
95|“`
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97|## 四、datetime：时间处理
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99|“`python
100|from datetime import datetime, timedelta, date, timezone
101|import time
102|
103|# 当前时间
104|now = datetime.now()
105|utc_now = datetime.now(timezone.utc)
106|
107|# 格式化
108|formatted = now.strftime(“%Y-%m-%d %H:%M:%S”)
109|
110|# 解析字符串
111|parsed = datetime.strptime(“2026-05-10”, “%Y-%m-%d”)
112|
113|# 时间运算
114|tomorrow = now + timedelta(days=1)
115|next_week = now + timedelta(weeks=1)
116|
117|# 差值
118|delta = datetime(2026, 12, 31) – now
119|print(f”距年底还有 {delta.days} 天”)
120|
121|# 时间戳
122|timestamp = now.timestamp()
123|back = datetime.fromtimestamp(timestamp)
124|
125|# zoneinfo（Python 3.9+，替代pytz）
126|from zoneinfo import ZoneInfo
127|beijing_time = datetime.now(ZoneInfo(“Asia/Shanghai”))
128|“`
129|
130|## 五、collections：增强容器
131|
132|“`python
133|from collections import Counter, defaultdict, namedtuple, deque, ChainMap
134|
135|# Counter：计数器
136|text = “hello world hello python”
137|counter = Counter(text.split())
138|print(counter.most_common(2)) # [(‘hello’, 2), (‘world’, 1)]
139|
140|# defaultdict：带默认值的字典
141|word_groups = defaultdict(list)
142|for w in [“apple”, “avocado”, “banana”]:
143| word_groups[w[0]].append(w)
144|
145|# namedtuple：命名元组
146|Point = namedtuple(“Point”, [“x”, “y”])
147|p = Point(10, 20)
148|print(p.x, p.y)
149|
150|# deque：双端队列（两头O(1)操作）
151|dq = deque([1, 2, 3])
152|dq.appendleft(0) # [0, 1, 2, 3]
153|dq.pop() # [0, 1, 2]
154|dq.popleft() # [1, 2]
155|dq.rotate(1) # [2, 1]
156|
157|# ChainMap：合并多个字典
158|config = ChainMap({“debug”: True}, {“host”: “localhost”})
159|print(config[“debug”]) # True
160|“`
161|
162|## 六、dataclasses：减少样板代码
163|
164|“`python
165|from dataclasses import dataclass, field
166|
167|# 基础用法（替代手写__init__/__repr__/__eq__）
168|@dataclass
169|class User:
170| name: str
171| age: int
172| email: str = “” # 默认值
173|
174|user = User(“张三”, 25) # 自动__init__
175|print(user) # User(name=’张三’, age=25, email=”)
176|print(user == User(“张三”, 25)) # True（自动__eq__）
177|
178|# frozen=True：不可变数据类
179|@dataclass(frozen=True)
180|class Point:
181| x: float
182| y: float
183|
184|p = Point(1, 2)
185|# p.x = 3 # 报错！
186|
187|# field()：高级配置
188|@dataclass
189|class Config:
190| name: str
191| tags: list = field(default_factory=list) # 可变默认值
192| _internal: str = field(repr=False) # 不显示在repr中
193| score: float = field(compare=False) # 不参与比较
194|“`
195|
196|## 七、pathlib：面向对象的路径操作
197|
198|“`python
199|from pathlib import Path
200|
201|# 创建路径
202|p = Path(“data”) / “users” / “info.json”
203|
204|# 常用属性
205|p = Path(“/home/user/file.txt”)
206|print(p.name) # file.txt
207|print(p.stem) # file
208|print(p.suffix) # .txt
209|print(p.parent) # /home/user
210|
211|# 读写文件（超简洁）
212|text = p.read_text(encoding=”utf-8″)
213|p.write_text(“hello”, encoding=”utf-8″)
214|
215|# 遍历
216|for py_file in Path(“.”).glob(“**/*.py”): # 递归查找
217| print(py_file)
218|
219|# 判断
220|p.exists()
221|p.is_file()
222|p.is_dir()
223|“`
224|
225|## 八、functools：函数式工具
226|
227|“`python
228|from functools import lru_cache, partial, reduce, wraps, total_ordering
229|
230|# lru_cache：记忆化
231|@lru_cache(maxsize=128)
232|def fibonacci(n):
233| if n < 2: return n
234| return fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
235|
236|# partial：偏函数
237|def power(base, exponent):
238| return base ** exponent
239|
240|square = partial(power, exponent=2)
241|print(square(5)) # 25
242|
243|# reduce：累积
244|from operator import add
245|total = reduce(add, [1, 2, 3, 4, 5]) # 15
246|
247|# wraps：装饰器保留元信息
248|def my_decorator(func):
249| @wraps(func)
250| def wrapper(*args, **kwargs):
251| return func(*args, **kwargs)
252| return wrapper
253|
254|# total_ordering：自动实现比较方法
255|@total_ordering
256|class Student:
257| def __init__(self, score):
258| self.score = score
259| def __eq__(self, other):
260| return self.score == other.score
261| def __lt__(self, other):
262| return self.score < other.score
263|# 自动获得 <=, >, >=
264|“`
265|
266|## 九、itertools：迭代器工具
267|
268|“`python
269|import itertools
270|
271|# product：笛卡尔积
272|list(itertools.product([1,2], [3,4])) # [(1,3),(1,4),(2,3),(2,4)]
273|
274|# combinations：组合
275|list(itertools.combinations(“ABCD”, 2)) # AB,AC,AD,BC,BD,CD
276|
277|# permutations：排列
278|list(itertools.permutations(“ABC”, 2)) # AB,AC,BA,BC,CA,CB
279|
280|# chain：链接迭代器
281|list(itertools.chain([1,2], [3,4])) # [1,2,3,4]
282|
283|# groupby：分组（需先排序）
284|data = [(“A”,1),(“A”,2),(“B”,3),(“B”,4)]
285|for key, group in itertools.groupby(data, lambda x: x[0]):
286| print(key, list(group))
287|
288|# islice：惰性切片
289|list(itertools.islice(range(100), 10, 20)) # 10-19
290|
291|# tee：复制迭代器
292|iter1, iter2 = itertools.tee(range(5))
293|
294|# accumulate：累积
295|list(itertools.accumulate([1,2,3,4])) # [1,3,6,10]
296|
297|# cycle：循环
298|c = itertools.cycle([1,2,3])
299|[next(c) for _ in range(7)] # [1,2,3,1,2,3,1]
300|“`
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302|## 十、其他重要标准库
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304|| 库 | 用途 | 示例 |
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306|| subprocess | 执行系统命令 | `subprocess.run([“ls”], capture_output=True)` |
307|| enum | 枚举 | `class Color(Enum): RED=1; BLUE=2` |
308|| argparse | 命令行参数 | `parser.add_argument(“–name”)` |
309|| tempfile | 临时文件 | `tempfile.NamedTemporaryFile()` |
310|| shutil | 文件操作 | `shutil.copy2(src, dst)` |
311|| csv | CSV读写 | `csv.DictReader(f)` |
312|| sqlite3 | SQLite数据库 | `with sqlite3.connect(“db”) as conn:` |
313|| hashlib | 加密 | `hashlib.sha256(data).hexdigest()` |
314|| logging | 日志 | `logging.getLogger(__name__)` |
315|| unittest | 测试 | `class TestXxx(TestCase):` |
316|| http.server | 快速HTTP服务 | `python -m http.server 8000` |
317|| zoneinfo | 时区 | `ZoneInfo(“Asia/Shanghai”)` |
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319|## 总结
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321|Python标准库的强大在于：**你几乎不需要第三方库就能完成大部分工作。**
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323|**最后一篇：从Java到Python的思维转变和项目实战。**
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327|*本系列持续更新中，关注不迷路。*