python常用模块（random，hashlib，os，sys）-创新互联

random

random模块用于获取随机数，一下random模块中常用的函数：

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# 返回 (0,1) ，float类型
random.random()  

# 返回 [1,3]，int 类型
random.randint(1, 3)

# 返回 [1,3)，int 类型
random.randrange(1, 3)  

# 随机获取列表中的一个元素
random.choice([3,4,5,2,1, 'kitty'])   

# 随机获取列表中的2个元素，以列表的形式返回
random.sample([3,4,5,2,1, 'kitty'], 2)   

# 返回[1,3]，float类型
random.uniform(1,3)     

# 随机打乱 类表lst 中的元素顺序
lst = [111,222,333,444]
random.shuffle(lst)

示例（随机获取验证码），5位验证码，包含整数，大小写字母~

def valdate_code():
    res = ''
    for i in range(5):
        num = random.randint(0, 9)
        alpha_lower = chr(random.randint(97, 122))    # 小写字母
        alpha_upper = chr(random.randint(65, 90))     # 大写字母
        s = random.choice([str(num), alpha_lower, alpha_upper])
        res += s

    return res

调用结果：
8Rj0x
306GX
...

hashlib

hashlib模块提供了常见的摘要算法，如MD5，SHA1等。
摘要算法是指 通过一个函数，将任意长度的数据转换为一个固定长度的字符串，通常用16进制的字符串表示~

import hashlib

md5_obj = hashlib.md5()
md5_obj.update(b"hello world")
print(md5_obj.hexdigest())           # 5eb63bbbe01eeed093cb22bb8f5acdc3

# 现在对hello world改变一个字母
md5_obj.update(b"hello World")
print(md5_obj.hexdigest())           # 4245dd40eaf3111caa3c8f9e3ceeed3c

数据由 'hello world' 改成 'hello World'，获取的摘要信息完全不相同。所以摘要算法一般用于提取数据的特征码。

摘要函数是一个单向函数，通过数据计算出其特征码很容易，但是要根据特征码反推出数据却很困难。通过从数据中提取出的特征码可以判断数据是否被篡改过~

若现在要获取一个大文件的特征码，可以每读取一行，对这一行的数据进行一次update()，到最后再进行特征码的计算，示例如下：

import hashlib

md5_obj = hashlib.md5()
with open(file='/Users/luyi/tmp/passwd', mode='r', encoding='utf-8') as f:
    for line in f:
        md5_obj.update(line.encode('utf-8'))

print(md5_obj.hexdigest())

Tip：在python3中，传递给update的参数必须是 bytes 类型。python3中字符串默认使用 unicode 形式保存在内存中，需要将 unicode 形式的字符串 encode 为 bytes 类型再进行操作~

上述示例中使用的摘要算法都是md5，md5是常见的摘要算法，生成速度快，生成的结果是一个固定的128 bit字节，通常用一个32位的16进制字符串表示。除了md5还有一种摘要算法sha1，调用sha1的方式与调用md5类似，sha1的结果是160 bit字节，通常用一个40位的16进制字符串表示。

import hashlib

sha1_obj = hashlib.sha1()
sha1_obj.update(b'hello world')
sha1_obj.update(b'hello kitty')
print(sha1_obj.hexdigest())      # 563258876190465d493543b96306a92164ac7e62

除了md5，sha1算法，还有 sha256 和 sha512，这两个摘要算法获取的摘要长度更长，更安全，但是计算的速度会更慢~

获取数据的特征码，数据的长度是任意的，但是获取的特征码（摘要信息）的长度是固定的，那就有可能出现这种情况，两个不一样的数据，提取的特征码是一致的，这种情况称为碰撞，只是发生的概率不大~

摘要算法还通常用于密码的保存，密码先进行单向加密后，然后再保存到数据库中。当需要验证密码时，将用户输入的密码也进行单向加密，然后和数据库中存储的进行比对~
 
但是这样就又有一个问题，若用户设置的密码过于简单，例如很多人会使用 '123456'，'admin'，'password'这样的密码，若公司存放用户信息的表丢失，嘿客可以事先计算出这些简单密码的md5值，然后与表中加密后的密码进行比对，这样部分用户的密码就会被嘿客获取。

e10adc3949ba59abbe56e057f20f883e  123456
21232f297a57a5a743894a0e4a801fc3   admin
5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99  password

解决的方法就是，对原始的密码“加盐操作”。即对原始的密码再加上其特有的字符串，例如将用户的密码再加上其用户名，然后再进行单项加密操作~，这样即使用户使用的密码相同，加上用户名后获取的摘要信息也不会相同~

import hashlib

md5_obj = hashlib.md5(b'kitty')     # 在这里进行加盐
md5_obj.update(b"123456")
print(md5_obj.hexdigest())

os

os 模块是与操作系统交互的一个接口
常用方法如下：

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.curdir  # 返回当前目录: ('.')
os.pardir  # 获取当前目录的父目录字符串名：('..’)

os.makedirs('dirname1/dirname2')    # 可生成多层递归目录
os.removedirs('dirname1')    # 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
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('dirname')    #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，注意若文件未打开状态，则无法rename

os.stat('path/filename')  # 获取文件/目录信息
os.sep    # 输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\\",Linux下为"/"
os.linesep    # 输出当前平台使用的行终止符，win下为"\t\n",Linux下为"\n"
os.pathsep    # 输出用于分割文件路径的字符串 win下为;,Linux下为:
os.name    # 输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix'
os.system("bash command")  # 运行shell命令，直接显示
os.environ  # 获取系统环境变量

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(path2[, path3[, ...]])  # 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

经常会使用的就如下几个：

os.remove()
os.path.abspath(path)
    os.path.abspath(__file__)   # 获取当前执行脚本的路径
os.path.dirname(path) 
os.path.basename(path) 
os.path.exists(path) 
os.path.isfile(path)
os.path.isdir(path)
os.path.join(path2[, path3[, ...]]) 
    os.path.join('/','etc', 'passwd')   # /etc/passwd
os.path.getsize(path)
    os.path.getsize('/etc/passwd')   # 6804，单位字节

os.access() 用法

os.access() 用来检测指定路径的访问权限~

语法：os.access(path, mode);

 - path：用来检测的路径，可以是目录，也可以是文件~
 - mode：
     - os.F_OK: 测试path是否存在。
     - os.R_OK: 测试path是否可读。
     - os.W_OK: 测试path是否可写。
     - os.X_OK: 测试path是否可执行。

 
示例：

import os

# 判断目录是否存在
res = os.access("/tmp", os.F_OK)
print "F_OK - %s"% res

# 判断文件是否存在
res = os.access("/tmp/abc", os.F_OK)
print "F_OK - %s"% res

# 判断目录是否可读
res = os.access("/tmp", os.R_OK)
print "R_OK - %s"% res

# 判断文件是否可读
res = os.access("/tmp/abc", os.R_OK)
print "R_OK - %s"% res

# 判断文件是否可写
res = os.access("/tmp/abc", os.W_OK)
print "W_OK - %s"% res

# 判断文件是否可执行
res = os.access("/tmp/abc", os.X_OK)
print "X_OK - %s"% res

# 执行结果：
F_OK - True
F_OK - True
R_OK - True
R_OK - True
W_OK - True
X_OK - False

sys

os 模块是和操作系统交互的模块，这里的sys是和python解释器交互的模块
列出常用方法即可

sys常用的方法如下：

sys.argv           # 命令行参数，以List形式返回，第一个元素是程序本身路径
sys.exit(n)        # 退出程序，正常退出是exit(0)，参数为返回码
sys.version        # 获取Python解释程序的版本信息
sys.maxint         # 大的Int值
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.getdefaultencoding()    # 获取系统当前默认编码，python2默认为ascii，python3默认为utf-8。
sys.setdefaultencoding()     # python2中设置系统默认编码，执行dir（sys）时不会看到这个方法，在解释器中执行不通过，需要先执行reload(sys)，再进行设置。python3中没有此方法，也不能reload(sys)~

sys.getfilesystemencoding()  # 获取文件系统使用编码方式，Windows下返回'mbcs'，mac下返回'utf-8'.

sys.stdin,sys.stdout,sys.stderr  # stdin , stdout , 以及 stderr 变量包含与标准 I/O 流对应的流对象. 如果需要更好地控制输出，而 print 不能满足要求, 可以使用stdin , stdout , stderr 替换。这时候可以重定向输出或者输入到其它设备( device )，或者以非标准的方式处理它们~

sys.argv

通过命令行运行Python程序时，命令行的执行文件 及参数会以列表的形式存放在 sys.argv 变量中~

sys_test.py文件内容如下：
import sys
print(sys.argv)

命令行执行：
➜  ~ python ~/tmp/sys_test.py 1 2 3 4 5 6
['/Users/luyi/tmp/sys_test.py', '1', '2', '3', '4', '5', '6']

sys.exit(n)

程序执行完成后，python解释器自动退出，若由于某些原因需要在中途退出，可以使用 sys.exit(n) ，参数n 可指定退出时的状态码，一般n=0表示正常退出，其他数值（1-127）为非正常退出~

示例：

# 执行如下内容的py文件
import sys
sys.exit(2)

➜  tmp python sys_test.py 
➜  tmp echo $?
2                                # 状态返回码为 2

程序的中途退出也可以使用 SystemExit 进行捕获，在 except 中完成退出之前必要的事项

print('start...')
try:
    sys.exit(1)
except SystemExit:
    print('end...')
    sys.exit(0)

print('contimue')

# 输出结果：
start...
end...

sys.path

sys.path 是一个列表，里面存放的是模块的搜索路径。若需要使用的模块不在这些路径中，可以直接将路径添加到这个变量中，程序中的 import 就能正确导入该模块~

>>> import sys
>>> sys.path
['', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python36.zip', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/lib-dynload', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/site-packages']

sys.getdefaultencoding()，sys.setdefaultencoding()

当 python程序中涉及到 unicode类型 和 编码的字符串 相互转换时 (python2 中为 str 类型 与 unicode类型相互转换，python3中为 str类型 和 bytes类型 之间的相互转换，这一块的详细内容可参见 https://blog.51cto.com/ljbaby/2164480 ) 就会使用getdefaultencoding输出的编码进行转换~

python2中默认编码为 ascii，python3中默认编码为 utf-8 ~

# python2
import sys
print sys.getdefaultencoding()

输出结果：
ascii

# python3
import sys
print(sys.getdefaultencoding())

输出结果：
utf-8

python3中，当str类型（python3中字符串一律使用unicode存放）和 bytes类型 合并时，会直接报错：

x = '你好,'                        # str类型
y = '贝贝'.encode('utf-8')        # bytes类型
print(x + y)

报错信息：
TypeError: must be str, not bytes

但是在python2中，这个过程可以进行，Python解释器会自动把 str 转换成 unicode 再进行运算，运算结果也都是 unicode类型，在Python解释器自动将 str 转成 unicode时，由于没有具体指定使用哪种编码进行转码，所以python解释器就会默认使用 getdefaultencoding中的编码，python2中默认编码是ascii，于是就出现如下错误：

x = u'你好,'
y = '贝贝'
print x + y

错误信息：
UnicodeDecodeError: 'ascii' codec can't decode byte 0xe8 in position 0: ordinal not in range(128)

设置一下默认编码，就可以正常输出：

# -*- coding: utf-8 -*-

import sys
reload(sys)
sys.setdefaultencoding('utf-8')
x = u'你好,'
y = '贝贝'
print x + y

输出结果：
你好,贝贝

Tip：这个经常在 python2 中使用，python3中没有这样的操作，sys不能 reload，也没有 setdefaultencoding 方法~，python3中默认编码为utf-8，也不需要修改~

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