Python学习笔记(五)——模块|图形界面|网络编程
来源:互联网 发布:科勒淘宝授权 编辑:程序博客网 时间:2024/06/03 18:19
0x09 内建模块
1、datetime
获取当前日期和时间
我们先看如何获取当前日期和时间:
>>> from datetime import datetime>>> now = datetime.now() # 获取当前datetime>>> print(now)2015-05-18 16:28:07.198690>>> print(type(now))<class 'datetime.datetime'>
注意到datetime
是模块,datetime
模块还包含一个datetime
类,通过from datetime import datetime
导入的才是datetime
这个类。
如果仅导入import datetime
,则必须引用全名datetime.datetime
。
datetime.now()
返回当前日期和时间,其类型是datetime
。
获取指定日期和时间
要指定某个日期和时间,我们直接用参数构造一个datetime
:
>>> from datetime import datetime>>> dt = datetime(2015, 4, 19, 12, 20) # 用指定日期时间创建datetime>>> print(dt)2015-04-19 12:20:00
datetime转换为timestamp
在计算机中,时间实际上是用数字表示的。我们把1970年1月1日 00:00:00 UTC+00:00时区的时刻称为epoch time,记为0
(1970年以前的时间timestamp为负数),当前时间就是相对于epoch time的秒数,称为timestamp。
你可以认为:
timestamp = 0 = 1970-1-1 00:00:00 UTC+0:00
对应的北京时间是:
timestamp = 0 = 1970-1-1 08:00:00 UTC+8:00
可见timestamp的值与时区毫无关系,因为timestamp一旦确定,其UTC时间就确定了,转换到任意时区的时间也是完全确定的,这就是为什么计算机存储的当前时间是以timestamp表示的,因为全球各地的计算机在任意时刻的timestamp都是完全相同的(假定时间已校准)。
把一个datetime
类型转换为timestamp只需要简单调用timestamp()
方法:
>>> from datetime import datetime>>> dt = datetime(2015, 4, 19, 12, 20) # 用指定日期时间创建datetime>>> dt.timestamp() # 把datetime转换为timestamp1429417200.0
注意Python的timestamp是一个浮点数。如果有小数位,小数位表示毫秒数。
某些编程语言(如Java和JavaScript)的timestamp使用整数表示毫秒数,这种情况下只需要把timestamp除以1000就得到Python的浮点表示方法。
timestamp转换为datetime
要把timestamp转换为datetime
,使用datetime
提供的fromtimestamp()
方法:
>>> from datetime import datetime>>> t = 1429417200.0>>> print(datetime.fromtimestamp(t))2015-04-19 12:20:00
注意到timestamp是一个浮点数,它没有时区的概念,而datetime是有时区的。上述转换是在timestamp和本地时间做转换。
本地时间是指当前操作系统设定的时区。例如北京时区是东8区,则本地时间:
2015-04-19 12:20:00
实际上就是UTC+8:00时区的时间:
2015-04-19 12:20:00 UTC+8:00
而此刻的格林威治标准时间与北京时间差了8小时,也就是UTC+0:00时区的时间应该是:
2015-04-19 04:20:00 UTC+0:00
timestamp也可以直接被转换到UTC标准时区的时间:
>>> from datetime import datetime>>> t = 1429417200.0>>> print(datetime.fromtimestamp(t)) # 本地时间2015-04-19 12:20:00>>> print(datetime.utcfromtimestamp(t)) # UTC时间2015-04-19 04:20:00
str转换为datetime
很多时候,用户输入的日期和时间是字符串,要处理日期和时间,首先必须把str转换为datetime。转换方法是通过datetime.strptime()
实现,需要一个日期和时间的格式化字符串:
>>> from datetime import datetime>>> cday = datetime.strptime('2015-6-1 18:19:59', '%Y-%m-%d %H:%M:%S')>>> print(cday)2015-06-01 18:19:59
字符串'%Y-%m-%d %H:%M:%S'
规定了日期和时间部分的格式。详细的说明请参考Python文档。
注意转换后的datetime是没有时区信息的。
datetime转换为str
如果已经有了datetime对象,要把它格式化为字符串显示给用户,就需要转换为str,转换方法是通过strftime()
实现的,同样需要一个日期和时间的格式化字符串:
>>> from datetime import datetime>>> now = datetime.now()>>> print(now.strftime('%a, %b %d %H:%M'))Mon, May 05 16:28
datetime加减
对日期和时间进行加减实际上就是把datetime往后或往前计算,得到新的datetime。加减可以直接用+
和-
运算符,不过需要导入timedelta
这个类:
>>> from datetime import datetime, timedelta>>> now = datetime.now()>>> nowdatetime.datetime(2015, 5, 18, 16, 57, 3, 540997)>>> now + timedelta(hours=10)datetime.datetime(2015, 5, 19, 2, 57, 3, 540997)>>> now - timedelta(days=1)datetime.datetime(2015, 5, 17, 16, 57, 3, 540997)>>> now + timedelta(days=2, hours=12)datetime.datetime(2015, 5, 21, 4, 57, 3, 540997)
可见,使用timedelta
你可以很容易地算出前几天和后几天的时刻。
本地时间转换为UTC时间
本地时间是指系统设定时区的时间,例如北京时间是UTC+8:00时区的时间,而UTC时间指UTC+0:00时区的时间。
一个datetime
类型有一个时区属性tzinfo
,但是默认为None
,所以无法区分这个datetime
到底是哪个时区,除非强行给datetime
设置一个时区:
>>> from datetime import datetime, timedelta, timezone>>> tz_utc_8 = timezone(timedelta(hours=8)) # 创建时区UTC+8:00>>> now = datetime.now()>>> nowdatetime.datetime(2015, 5, 18, 17, 2, 10, 871012)>>> dt = now.replace(tzinfo=tz_utc_8) # 强制设置为UTC+8:00>>> dtdatetime.datetime(2015, 5, 18, 17, 2, 10, 871012, tzinfo=datetime.timezone(datetime.timedelta(0, 28800)))
如果系统时区恰好是UTC+8:00,那么上述代码就是正确的,否则,不能强制设置为UTC+8:00时区。
时区转换
我们可以先通过utcnow()
拿到当前的UTC时间,再转换为任意时区的时间:
# 拿到UTC时间,并强制设置时区为UTC+0:00:>>> utc_dt = datetime.utcnow().replace(tzinfo=timezone.utc)>>> print(utc_dt)2015-05-18 09:05:12.377316+00:00# astimezone()将转换时区为北京时间:>>> bj_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=8)))>>> print(bj_dt)2015-05-18 17:05:12.377316+08:00# astimezone()将转换时区为东京时间:>>> tokyo_dt = utc_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))>>> print(tokyo_dt)2015-05-18 18:05:12.377316+09:00# astimezone()将bj_dt转换时区为东京时间:>>> tokyo_dt2 = bj_dt.astimezone(timezone(timedelta(hours=9)))>>> print(tokyo_dt2)2015-05-18 18:05:12.377316+09:00
时区转换的关键在于,拿到一个datetime
时,要获知其正确的时区,然后强制设置时区,作为基准时间。
利用带时区的datetime
,通过astimezone()
方法,可以转换到任意时区。
注:不是必须从UTC+0:00时区转换到其他时区,任何带时区的datetime
都可以正确转换,例如上述bj_dt
到tokyo_dt
的转换。
2、第三方模块
安装Pillow
在命令行下直接通过pip安装:
$ pip install pillow
如果遇到Permission denied
安装失败,请加上sudo
重试。
来看看最常见的图像缩放操作,只需三四行代码:
from PIL import Image# 打开一个jpg图像文件,注意是当前路径:im = Image.open('test.jpg')# 获得图像尺寸:w, h = im.sizeprint('Original image size: %sx%s' % (w, h))# 缩放到50%:im.thumbnail((w//2, h//2))print('Resize image to: %sx%s' % (w//2, h//2))# 把缩放后的图像用jpeg格式保存:im.save('thumbnail.jpg', 'jpeg')
其他功能如切片、旋转、滤镜、输出文字、调色板等一应俱全。
比如,模糊效果也只需几行代码:
from PIL import Image, ImageFilter# 打开一个jpg图像文件,注意是当前路径:im = Image.open('test.jpg')# 应用模糊滤镜:im2 = im.filter(ImageFilter.BLUR)im2.save('blur.jpg', 'jpeg')
0x10 图形界面
Python支持多种图形界面的第三方库,包括:
Tk
wxWidgets
Qt
GTK
等等。
但是Python自带的库是支持Tk的Tkinter,使用Tkinter,无需安装任何包,就可以直接使用。本章简单介绍如何使用Tkinter进行GUI编程。
Tkinter
我们来梳理一下概念:
我们编写的Python代码会调用内置的Tkinter,Tkinter封装了访问Tk的接口;
Tk是一个图形库,支持多个操作系统,使用Tcl语言开发;
Tk会调用操作系统提供的本地GUI接口,完成最终的GUI。
所以,我们的代码只需要调用Tkinter提供的接口就可以了。
第一个GUI程序
使用Tkinter十分简单,我们来编写一个GUI版本的“Hello, world!”。
第一步是导入Tkinter包的所有内容:
from tkinter import *
第二步是从Frame
派生一个Application
类,这是所有Widget的父容器:
class Application(Frame): def __init__(self, master=None): Frame.__init__(self, master) self.pack() self.createWidgets() def createWidgets(self): self.helloLabel = Label(self, text='Hello, world!') self.helloLabel.pack() self.quitButton = Button(self, text='Quit', command=self.quit) self.quitButton.pack()
在GUI中,每个Button、Label、输入框等,都是一个Widget。Frame则是可以容纳其他Widget的Widget,所有的Widget组合起来就是一棵树。
pack()
方法把Widget加入到父容器中,并实现布局。pack()
是最简单的布局,grid()
可以实现更复杂的布局。
在createWidgets()
方法中,我们创建一个Label
和一个Button
,当Button被点击时,触发self.quit()
使程序退出。
第三步,实例化Application
,并启动消息循环:
app = Application()# 设置窗口标题:app.master.title('Hello World')# 主消息循环:app.mainloop()
GUI程序的主线程负责监听来自操作系统的消息,并依次处理每一条消息。因此,如果消息处理非常耗时,就需要在新线程中处理。
运行这个GUI程序,可以看到下面的窗口:
点击“Quit”按钮或者窗口的“x”结束程序。
输入文本
我们再对这个GUI程序改进一下,加入一个文本框,让用户可以输入文本,然后点按钮后,弹出消息对话框。
from tkinter import *import tkinter.messagebox as messageboxclass Application(Frame): def __init__(self, master=None): Frame.__init__(self, master) self.pack() self.createWidgets() def createWidgets(self): self.nameInput = Entry(self) self.nameInput.pack() self.alertButton = Button(self, text='Hello', command=self.hello) self.alertButton.pack() def hello(self): name = self.nameInput.get() or 'world' messagebox.showinfo('Message', 'Hello, %s' % name)app = Application()# 设置窗口标题:app.master.title('Hello World')# 主消息循环:app.mainloop()
当用户点击按钮时,触发hello()
,通过self.nameInput.get()
获得用户输入的文本后,使用tkMessageBox.showinfo()
可以弹出消息对话框。
程序运行结果如下:
0x11 网络编程
1、TCP编程
客户端
大多数连接都是可靠的TCP连接。创建TCP连接时,主动发起连接的叫客户端,被动响应连接的叫服务器。
举个例子,当我们在浏览器中访问新浪时,我们自己的计算机就是客户端,浏览器会主动向新浪的服务器发起连接。如果一切顺利,新浪的服务器接受了我们的连接,一个TCP连接就建立起来的,后面的通信就是发送网页内容了。
所以,我们要创建一个基于TCP连接的Socket,可以这样做:
# 导入socket库:import socket# 创建一个socket:s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 建立连接:s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
创建Socket
时,AF_INET
指定使用IPv4协议,如果要用更先进的IPv6,就指定为AF_INET6
。SOCK_STREAM
指定使用面向流的TCP协议,这样,一个Socket
对象就创建成功,但是还没有建立连接。
客户端要主动发起TCP连接,必须知道服务器的IP地址和端口号。新浪网站的IP地址可以用域名www.sina.com.cn
自动转换到IP地址,但是怎么知道新浪服务器的端口号呢?
答案是作为服务器,提供什么样的服务,端口号就必须固定下来。由于我们想要访问网页,因此新浪提供网页服务的服务器必须把端口号固定在80
端口,因为80
端口是Web服务的标准端口。其他服务都有对应的标准端口号,例如SMTP服务是25
端口,FTP服务是21
端口,等等。端口号小于1024的是Internet标准服务的端口,端口号大于1024的,可以任意使用。
因此,我们连接新浪服务器的代码如下:
s.connect(('www.sina.com.cn', 80))
注意参数是一个tuple
,包含地址和端口号。
建立TCP连接后,我们就可以向新浪服务器发送请求,要求返回首页的内容:
# 发送数据:s.send(b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.sina.com.cn\r\nConnection: close\r\n\r\n')
TCP连接创建的是双向通道,双方都可以同时给对方发数据。但是谁先发谁后发,怎么协调,要根据具体的协议来决定。例如,HTTP协议规定客户端必须先发请求给服务器,服务器收到后才发数据给客户端。
发送的文本格式必须符合HTTP标准,如果格式没问题,接下来就可以接收新浪服务器返回的数据了:
# 接收数据:buffer = []while True: # 每次最多接收1k字节: d = s.recv(1024) if d: buffer.append(d) else: breakdata = b''.join(buffer)
接收数据时,调用recv(max)
方法,一次最多接收指定的字节数,因此,在一个while循环中反复接收,直到recv()
返回空数据,表示接收完毕,退出循环。
当我们接收完数据后,调用close()
方法关闭Socket,这样,一次完整的网络通信就结束了:
# 关闭连接:s.close()
接收到的数据包括HTTP头和网页本身,我们只需要把HTTP头和网页分离一下,把HTTP头打印出来,网页内容保存到文件:
header, html = data.split(b'\r\n\r\n', 1)print(header.decode('utf-8'))# 把接收的数据写入文件:with open('sina.html', 'wb') as f: f.write(html)
现在,只需要在浏览器中打开这个sina.html
文件,就可以看到新浪的首页了。
客户端服务器交互
import socket,threading,time# 创建一个socket:s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)s.bind(('192.168.1.101',9999))s.listen(5)print('Waiting for connection..')def tcplink(sock,addr):print('Accept new connection from %s:%s' % addr)sock.send(b'Welcome!')while True:data = sock.recv(1024)time.sleep(1)if not data or data.decode('utf-8') == 'exit':break;sock.send(('Hello,%s!' % data.decode('utf-8')).encode('utf-8'))sock.close()print('Connection from %s:%s closed.' % addr)while True:sock,addr = s.accept()t = threading.Thread(target=tcplink, args=(sock,addr))t.start()
客户端程序:
import sockets = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 建立连接:s.connect(('192.168.1.101', 9999))# 接收欢迎消息:print(s.recv(1024).decode('utf-8'))for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']: # 发送数据: s.send(data) print(s.recv(1024).decode('utf-8'))s.send(b'exit')s.close()
2、UDP编程
import socket,threading,time# 创建一个socket:s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)s.bind(('192.168.1.101',9999))print('Bind UDP on 9999..')while True:data,addr = s.recvfrom(1024)print('Received from %s:%s.' % addr)s.sendto(b'Hello,%s!' % data,addr)客户端程序
import sockets = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)for data in [b'Michael', b'Tracy', b'Sarah']: # 发送数据: s.sendto(data, ('192.168.1.101',9999)) print(s.recv(1024).decode('utf-8'))s.close()
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