数学建模与人工智能

Python笔记2（函数参数、面向对象、装饰器、高级函数、捕获异常、dir） @TOC

1、datetime之字符串日期互相转换

主要类

datetime.datetime 表示具体的日期和时间。可以用来进行日期和时间的计算。 datetime.date 仅表示日期（年、月、日）。 datetime.time 仅表示时间（小时、分钟、秒、微秒）。 datetime.timedelta 表示两个日期或时间之间的差值。

常用方法

datetime.datetime

datetime.now() 获取当前本地日期和时间。

python

from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(now)

datetime.today() 同 datetime.now()，获取当前本地日期和时间。

python

from datetime import datetime
today = datetime.today()
print(today)

datetime.utcnow() 获取当前 UTC 时间。

python

from datetime import datetime
utc_now = datetime.utcnow()
print(utc_now)

datetime.strptime() 将字符串转换为日期时间对象。

python

from datetime import datetime
date_str = "2023-04-01"
date_obj = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d")
print(date_obj)

datetime.strftime() 将日期时间对象转换为字符串。

python

from datetime import datetime
now = datetime.now()
date_str = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(date_str)

datetime.date

date.today() 获取当前日期。

python

from datetime import date
today = date.today()
print(today)

date.fromisoformat() 从 ISO 格式的字符串创建日期对象。

python

from datetime import date
date_str = "2023-04-01"
date_obj = date.fromisoformat(date_str)
print(date_obj)

datetime.time

time() 创建一个时间对象。

python

from datetime import time
t = time(hour=12, minute=30, second=45)
print(t)

datetime.timedelta

timedelta() 创建一个时间间隔对象。

python

from datetime import timedelta
delta = timedelta(days=5, hours=3, minutes=30)
print(delta)

加减操作 可以对日期和时间对象进行加减操作。

python

from datetime import datetime, timedelta
now = datetime.now()
future = now + timedelta(days=5)
past = now - timedelta(hours=3)
print(future)
print(past)

格式化字符串

python

%Y 年份（四位数）
%y 年份（两位数）
%m 月份（01-12）
%d 日（01-31）
%H 小时（24小时制，00-23）
%I 小时（12小时制，01-12）
%M 分钟（00-59）
%S 秒（00-59）

2、argparse

argparse 是 Python 的标准库之一，用于命令行参数解析。它可以轻松地编写用户友好的命令行接口。

基本用法

创建 ArgumentParser 对象
添加参数
解析命令行参数

python

import argparse

# 创建 ArgumentParser 对象
parser = argparse.ArgumentParser(description="一个简单的命令行程序")

# 添加参数
parser.add_argument("name", help="你的名字")
parser.add_argument("-a", "--age", type=int, help="你的年龄")

# 解析命令行参数
args = parser.parse_args()

# 输出结果
print(f"你好，{args.name}！")
if args.age:
    print(f"你的年龄是 {args.age} 岁。")

参数类型

argparse 支持多种参数类型，如字符串、整数、浮点数等。

位置参数和可选参数

位置参数：必须按顺序传递。
可选参数：可以省略，默认值通常为 None 或者自定义默认值。

python

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description="一个简单的命令行程序")
parser.add_argument("name", help="你的名字")
parser.add_argument("-a", "--age", type=int, default=18, help="你的年龄")
parser.add_argument("-g", "--gender", choices=["male", "female"], help="性别")

args = parser.parse_args()

print(f"你好，{args.name}！")
print(f"你的年龄是 {args.age} 岁。")
if args.gender:
    print(f"你的性别是 {args.gender}。")

互斥组

互斥组允许设置一组互斥的选项，即只能选择其中一个。

python

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description="一个简单的命令行程序")
group = parser.add_mutually_exclusive_group()
group.add_argument("-v", "--verbose", action="store_true", help="详细模式")
group.add_argument("-q", "--quiet", action="store_true", help="安静模式")

args = parser.parse_args()

if args.verbose:
    print("详细模式开启！")
elif args.quiet:
    print("安静模式开启！")
else:
    print("正常模式。")

帮助信息

argparse 自动生成帮助信息，可以通过 -h 或 --help 查看。

python

import argparse

parser = argparse.ArgumentParser(description="一个简单的命令行程序")
parser.add_argument("name", help="你的名字")
parser.add_argument("-a", "--age", type=int, default=18, help="你的年龄")
parser.add_argument("-g", "--gender", choices=["male", "female"], help="性别")

args = parser.parse_args()

print(f"你好，{args.name}！")
print(f"你的年龄是 {args.age} 岁。")
if args.gender:
    print(f"你的性别是 {args.gender}。")

运行命令

bash

python script.py -h

输出

python

usage: script.py [-h] [-a AGE] [-g {male,female}] name

一个简单的命令行程序

positional arguments:
  name              你的名字

optional arguments:
  -h, --help        show this help message and exit
  -a AGE, --age AGE
                    你的年龄
  -g {male,female}, --gender {male,female}
                    性别

3、sys

sys 是 Python 的一个内置模块，它提供了访问和改变 Python 运行时环境的方法。sys 模块主要包含了一系列与 Python 解释器相关的变量和函数，使得开发者能够与解释器进行交互。 常见成员

sys.argv: 包含了命令行参数列表，第一个参数通常是脚本名称（即程序本身）。可以通过这个列表来获取传递给脚本的参数。
sys.exit(n=0): 当调用此函数时，解释器将终止当前程序的执行，并且可以选择返回一个状态码给操作系统。默认的状态码为0，表示成功。
sys.path: 是一个字符串列表，包含了模块搜索路径。解释器会在这些路径中查找导入的模块。
sys.stdin, sys.stdout, sys.stderr: 分别对应标准输入、标准输出和标准错误流。可以用来读取输入或者重定向输出。
sys.version: 返回 Python 解释器的版本信息作为字符串。
sys.platform: 返回解释器所在的平台，例如 'win32', 'darwin', 'linux' 等。
sys.modules: 是一个字典，包含了所有已经导入的模块。
sys.exc_info 用于获取当前正在处理的异常信息。它返回一个三元组，包含异常类型、异常实例和 traceback 对象。

python

import sys

# 获取命令行参数
args = sys.argv[1:]

# 输出参数
print("命令行参数:", args)

# 示例：运行脚本
# python script.py arg1 arg2 arg3

4、overwrite

dataframe写入的一种模式，dataframe写入的模式一共有4种

bash

def mode(saveMode: String): DataFrameWriter = {
    this.mode = saveMode.toLowerCase match {
      case "overwrite" => SaveMode.Overwrite              // 覆盖已经存在的文件
      case "append" => SaveMode.Append                    // 向存在的文件追加
      case "ignore" => SaveMode.Ignore                    // 如果文件已存在，则忽略保存操作
      case "error" | "default" => SaveMode.ErrorIfExists  // 如果文件存在，则报错
      case _ => throw new IllegalArgumentException(s"Unknown save mode: $saveMode. " +
        "Accepted modes are 'overwrite', 'append', 'ignore', 'error'.")
    }
    this
  }

5、eval

用来执行一个字符串表达式，并返回表达式的值

python

eval(expression[, globals[, locals]])

参数

expression -- 表达式。
globals -- 变量作用域，全局命名空间，如果被提供，则必须是一个字典对象。
locals -- 变量作用域，局部命名空间，如果被提供，可以是任何映射对象。

还可以进行字符串与list、tuple、dict的转化

6、json.dumps()和json.loads()

json.dumps()：将 Python 对象转换为 JSON 格式的字符串。
json.loads()：将 JSON 格式的字符串解析为 Python 对象（通常是字典或列表）。

json.dumps()关键参数：

indent：缩进（美化输出，例如 indent=4）
sort_keys：按键排序（sort_keys=True）
ensure_ascii：处理非 ASCII 字符（设为 False 可保留中文等）

类型映射关系

JSON 类型	Python 类型
`object`	`dict`
`array`	`list`
`string`	`str`
`number`	`int`/`float`
`true`/`false`	`True`/`False`
`null`	`None`

7、os.system(cmd)

使用os.system(cmd)即可在python中使用linux命令

python

import os

commands = [
    "pwd",
    "ls",
    "mkdir new_directory",
    "echo 'Hello, World!' > test_file.txt",
    "cat test_file.txt",
    "rm test_file.txt"
]

for cmd in commands:
    result = os.system(cmd)
    print(f"执行命令 '{cmd}' 的结果: {result}")

8、if name == 'main':的作用

一个python文件通常有两种使用方法，第一是作为脚本直接执行，第二是 import 到其他的 python 脚本中被调用（模块重用）执行。因此 if __name__ == 'main': 的作用就是控制这两种情况执行代码的过程，在 if __name__ == 'main': 下的代码只有在第一种情况下（即文件作为脚本直接执行）才会被执行，而 import 到其他脚本中是不会被执行的。

9、zfill

str.zfill(width) 方法会在字符串左侧填充零，直到字符串的总长度达到 width。

10、如果不够两位，前位补0

python

# 如果不够两位，前位补0
conf = "qzk"
date = "20220606"
h = 6
h1 = 16
s1 = f"{conf}/{date}/{h:0>2d}"
s2 = f"{conf}/{date}/{h1:0>2d}"
print(s1)
print(s2)
# 输出
qzk/20220606/06
qzk/20220606/16

11、Python 直接赋值、浅拷贝和深度拷贝解析

直接赋值：其实就是对象的引用（别名）。
浅拷贝(copy)：拷贝父对象，不会拷贝对象的内部的子对象。
深拷贝(deepcopy)： copy 模块的 deepcopy 方法，完全拷贝了父对象及其子对象。

字典浅/深拷贝实例

python

>>> a = {1: [1,2,3]}
>>> b = a.copy()
>>> a, b
({1: [1, 2, 3]}, {1: [1, 2, 3]})
>>> a[1].append(4)
>>> a, b
({1: [1, 2, 3, 4]}, {1: [1, 2, 3, 4]})

>>> import copy
>>> c = copy.deepcopy(a)
>>> a, c
({1: [1, 2, 3, 4]}, {1: [1, 2, 3, 4]})
>>> a[1].append(5)
>>> a, c
({1: [1, 2, 3, 4, 5]}, {1: [1, 2, 3, 4]})

解析

sql

1、b = a: 赋值引用，a 和 b 都指向同一个对象。
2、b = a.copy(): 浅拷贝, a 和 b 是一个独立的对象，但他们的子对象还是指向统一对象（是引用）。
3、b = copy.deepcopy(a): 深度拷贝, a 和 b 完全拷贝了父对象及其子对象，两者是完全独立的。

12、endswith()

作用：判断字符串是否以指定字符或子字符串结尾，常用于判断文件类型相关函数：判断字符串开头 startswith()

函数说明语法：

python

string.endswith(str, beg=[0,end=len(string)])
string[beg:end].endswith(str)

参数说明：

string：被检测的字符串
str：指定的字符或者子字符串（可以使用元组，会逐一匹配）
beg：设置字符串检测的起始位置（可选，从左数起）
end：设置字符串检测的结束位置（可选，从左数起）

如果存在参数 beg 和 end，则在指定范围内检查，否则在整个字符串中检查返回值：如果检测到字符串，则返回True，否则返回False。

解析：如果字符串string是以str结束，则返回True，否则返回False

注：会认为空字符为真

13、traceback

用于处理 Python 解释器内部的堆栈跟踪信息。当程序中抛出一个未被处理的异常时，Python 解释器会打印一个 traceback，这是一个错误报告，包含了导致程序崩溃的异常信息以及异常发生时的调用堆栈。 基本概念

Traceback：当一个异常没有被捕获时，Python 会打印一个 traceback，显示异常发生的位置以及异常的类型和值。
堆栈调用：traceback 显示了从异常发生点到程序开始执行的一系列函数调用，通常是从最近的调用到最远的调用，即从顶部到底部。
异常：是程序执行过程中遇到的问题，如除零错误、类型错误等。

常用方法

traceback.print_tb(tb, limit=None, file=None)：打印 traceback 对象到指定的文件对象，默认为 sys.stderr。
traceback.print_exception(etype, value, tb, limit=None, file=None)：打印异常类型、值及 traceback 到指定的文件对象。
traceback.format_tb(tb, limit=None)：返回一个字符串列表，每个字符串代表一个栈帧。
traceback.format_exception(etype, value, tb, limit=None)：返回一个字符串列表，这些字符串可以打印来显示完整的异常信息。
traceback.extract_tb(tb, limit=None)：返回一个列表，每个元素是一个四元组 (filename, line number, function name, text)，表示一个栈帧。

python

 try:
      func1()
  except Exception as e:
      tb = traceback.extract_tb(sys.exc_info()[2])
      
traceback.extract_tb 返回一个列表，其中每个元素是一个四元组，包含以下信息：
	filename: 异常发生的文件名。
	lineno: 异常发生的行号。
	name: 当前栈帧的函数名。
	line: 当前行的源代码（如果可用）。

1、datetime之字符串日期互相转换 ​

主要类 ​

常用方法 ​

datetime.datetime ​

datetime.date ​

datetime.time ​

datetime.timedelta ​

格式化字符串 ​

2、argparse ​

基本用法 ​

参数类型 ​

位置参数和可选参数 ​

互斥组 ​

帮助信息 ​

3、sys ​

4、overwrite ​

5、eval ​

6、json.dumps()和json.loads() ​

json.dumps()关键参数： ​

类型映射关系 ​

7、os.system(cmd) ​

8、if __name__ == '__main__':的作用 ​

9、zfill ​

10、如果不够两位，前位补0 ​

11、Python 直接赋值、浅拷贝和深度拷贝解析 ​

12、endswith() ​

13、traceback ​

1、datetime之字符串日期互相转换

主要类

常用方法

datetime.datetime

datetime.date

datetime.time

datetime.timedelta

格式化字符串

2、argparse

基本用法

参数类型

位置参数和可选参数

互斥组

帮助信息

3、sys

4、overwrite

5、eval

6、json.dumps()和json.loads()

json.dumps()关键参数：

类型映射关系

7、os.system(cmd)

8、if name == 'main':的作用

9、zfill

10、如果不够两位，前位补0

11、Python 直接赋值、浅拷贝和深度拷贝解析

12、endswith()

13、traceback