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python 自动化之路 day 05

2024-08-19 07:36:08   225人阅读

内容目录：

  1. 列表生成式、迭代器&生成器
  2. 装饰器
  3. 模块初始
  4. 常用模块

1.列表生成式，迭代器&生成器

列表生成式

需求：列表[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],要求把列表里的每个值加1

你可能会想到2种方式 ：

技术分享 
 1 >>> a
 2 [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
 3 >>> b = []
 4 >>> for i in a:b.append(i+1)
 5 ... 
 6 >>> b
 7 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
 8 >>> a = b
 9 >>> a
10 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
法 1
技术分享 
 1 >>> a
 2 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
 3 >>> a = map(lambda x:x+1, a)
 4 >>> a
 5 <map object at 0x101d2c630>
 6 >>> for i in a:print(i)
 7 ... 
 8 3
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法 2

其实还有一种写法，如下 

技术分享 
1 >>> a = [i+1 for i in range(10)]
2 >>> a
3 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
装逼版

这就叫做列表生成

 

生成器

通过列表生成式，我们可以直接创建一个列表。但是，受到内存限制，列表容量肯定是有限的。而且，创建一个包含100万个元素的列表，不仅占用很大的存储空间，如果我们仅仅需要访问前面几个元素，那后面绝大多数元素占用的空间都白白浪费了。

所以，如果列表元素可以按照某种算法推算出来，那我们是否可以在循环的过程中不断推算出后续的元素呢？这样就不必创建完整的list，从而节省大量的空间。在Python中，这种一边循环一边计算的机制，称为生成器：generator。

要创建一个generator，有很多种方法。第一种方法很简单，只要把一个列表生成式的[]改成()，就创建了一个generator：

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>>> L = [x * x for x in range(10)]
>>> L
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> g
<generator object <genexpr> at 0x1022ef630>

创建L和g的区别仅在于最外层的[]和()，L是一个list，而g是一个generator。

我们可以直接打印出list的每一个元素，但我们怎么打印出generator的每一个元素呢？

如果要一个一个打印出来，可以通过next()函数获得generator的下一个返回值：

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>>> next(g)
0
>>> next(g)
1
>>> next(g)
4
>>> next(g)
9
>>> next(g)
16
>>> next(g)
25
>>> next(g)
36
>>> next(g)
49
>>> next(g)
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>>> next(g)
81
>>> next(g)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
StopIteration

我们讲过，generator保存的是算法，每次调用next(g)，就计算出g的下一个元素的值，直到计算到最后一个元素，没有更多的元素时，抛出StopIteration的错误。

当然，上面这种不断调用next(g)实在是太变态了，正确的方法是使用for循环，因为generator也是可迭代对象：

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>>> g = (x * x for x in range(10))
>>> for n in g:
...     print(n)
...
0
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64
81

 

所以，我们创建了一个generator后，基本上永远不会调用next()，而是通过for循环来迭代它，并且不需要关心StopIteration的错误。

generator非常强大。如果推算的算法比较复杂，用类似列表生成式的for循环无法实现的时候，还可以用函数来实现。

比如，著名的斐波拉契数列（Fibonacci），除第一个和第二个数外，任意一个数都可由前两个数相加得到：

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, ...

斐波拉契数列用列表生成式写不出来，但是，用函数把它打印出来却很容易：

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def fib(max):
    n, a, b = 0, 0, 1
    while n < max:
        print(b)
        a, b = b, a + b
        n = n + 1
    return ‘done‘

注意，赋值语句：

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a, b = b, a + b

相当于：

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t = (b, a + b) # t是一个tuple
a = t[0]
b = t[1]

但不必显式写出临时变量t就可以赋值。

上面的函数可以输出斐波那契数列的前N个数：

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>>> fib(10)
1
1
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34
55
done

仔细观察，可以看出，fib函数实际上是定义了斐波拉契数列的推算规则，可以从第一个元素开始，推算出后续任意的元素，这种逻辑其实非常类似generator。

也就是说，上面的函数和generator仅一步之遥。要把fib函数变成generator，只需要把print(b)改为yield b就可以了：

def fib(max):
    n,a,b = 0,0,1

    while n < max:
        #print(b)
        yield  b
        a,b = b,a+b

        n += 1

    return ‘done‘

这就是定义generator的另一种方法。如果一个函数定义中包含yield关键字，那么这个函数就不再是一个普通函数，而是一个generator：

>>> f = fib(6)
>>> f
<generator object fib at 0x104feaaa0>

这里，最难理解的就是generator和函数的执行流程不一样。函数是顺序执行，遇到return语句或者最后一行函数语句就返回。而变成generator的函数，在每次调用next()的时候执行，遇到yield语句返回，再次执行时从上次返回的yield语句处继续执行。

data = http://www.mamicode.com/fib(10)"干点别的事")
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())
print(data.__next__())

#输出
<generator object fib at 0x101be02b0>
1
1
干点别的事
2
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在上面fib的例子，我们在循环过程中不断调用yield，就会不断中断。当然要给循环设置一个条件来退出循环，不然就会产生一个无限数列出来。

同样的，把函数改成generator后，我们基本上从来不会用next()来获取下一个返回值，而是直接使用for循环来迭代：

 

>>> for n in fib(6):
...     print(n)
...
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但是用for循环调用generator时，发现拿不到generator的return语句的返回值。如果想要拿到返回值，必须捕获StopIteration错误，返回值包含在StopIteration的value中：

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>>> g = fib(6)
>>> while True:
...     try:
...         x = next(g)
...         print(‘g:‘, x)
...     except StopIteration as e:
...         print(‘Generator return value:‘, e.value)
...         break
...
g: 1
g: 1
g: 2
g: 3
g: 5
g: 8
Generator return value: done

关于如何捕获错误，后面的错误处理还会详细讲解。

还可通过yield实现在单线程的情况下实现并发运算的效果　　

技术分享 
 1 import time
 2 def consumer(name):
 3     print("%s 准备吃包子啦!" %name)
 4     while True:
 5        baozi = yield
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 7        print("包子[%s]来了,被[%s]吃了!" %(baozi,name))
 8 
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10 def producer(name):
11     c = consumer(‘A‘)
12     c2 = consumer(‘B‘)
13     c.__next__()
14     c2.__next__()
15     print("老子开始准备做包子啦!")
16     for i in range(10):
17         time.sleep(1)
18         print("做了2个包子!")
19         c.send(i)
20         c2.send(i)
21 
22 producer("alex")
View Code

 

迭代器

我们已经知道，可以直接作用于for循环的数据类型有以下几种：

一类是集合数据类型，如list、tuple、dict、set、str等；

一类是generator，包括生成器和带yield的generator function。

这些可以直接作用于for循环的对象统称为可迭代对象：Iterable。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterable对象：

 

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>>> from collections import Iterable
>>> isinstance([], Iterable)
True
>>> isinstance({}, Iterable)
True
>>> isinstance(‘abc‘, Iterable)
True
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterable)
True
>>> isinstance(100, Iterable)
False

而生成器不但可以作用于for循环，还可以被next()函数不断调用并返回下一个值，直到最后抛出StopIteration错误表示无法继续返回下一个值了。

*可以被next()函数调用并不断返回下一个值的对象称为迭代器：Iterator。

可以使用isinstance()判断一个对象是否是Iterator对象：

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>>> from collections import Iterator
>>> isinstance((x for x in range(10)), Iterator)
True
>>> isinstance([], Iterator)
False
>>> isinstance({}, Iterator)
False
>>> isinstance(‘abc‘, Iterator)
False

生成器都是Iterator对象，但list、dict、str虽然是Iterable，却不是Iterator。

把list、dict、str等Iterable变成Iterator可以使用iter()函数：

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>>> isinstance(iter([]), Iterator)
True
>>> isinstance(iter(‘abc‘), Iterator)
True

你可能会问，为什么list、dict、str等数据类型不是Iterator？

这是因为Python的Iterator对象表示的是一个数据流，Iterator对象可以被next()函数调用并不断返回下一个数据，直到没有数据时抛出StopIteration错误。可以把这个数据流看做是一个有序序列，但我们却不能提前知道序列的长度，只能不断通过next()函数实现按需计算下一个数据，所以Iterator的计算是惰性的，只有在需要返回下一个数据时它才会计算。

Iterator甚至可以表示一个无限大的数据流，例如全体自然数。而使用list是永远不可能存储全体自然数的。

 

小结

凡是可作用于for循环的对象都是Iterable类型；

凡是可作用于next()函数的对象都是Iterator类型，它们表示一个惰性计算的序列；

集合数据类型如list、dict、str等是Iterable但不是Iterator，不过可以通过iter()函数获得一个Iterator对象。

Python的for循环本质上就是通过不断调用next()函数实现的，例如：

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for x in [1, 2, 3, 4, 5]:
    pass

实际上完全等价于：

 1 # 首先获得Iterator对象:
 2 it = iter([1, 2, 3, 4, 5])
 3 # 循环:
 4 while True:
 5     try:
 6         # 获得下一个值:
 7         x = next(it)
 8     except StopIteration:
 9         # 遇到StopIteration就退出循环
10         break

 

2.装饰器

 

你是一家视频网站的后端开发工程师，你们网站有以下几个版块

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def home():
    print("---首页----")
 
def america():
    print("----动作专区----")
 
def japan():
    print("----武侠专区----")
 
def henan():
    print("----魔幻专区----")

视频刚上线初期，为了吸引用户，你们采取了免费政策，所有视频免费观看，迅速吸引了一大批用户，免费一段时间后，每天巨大的带宽费用公司承受不了了，所以准备对比较受欢迎的几个版块收费，你拿到这个需求后，想了想，想收费得先让其进行用户认证，认证通过后，再判定这个用户是否是VIP付费会员就可以了，是VIP就让看，不是VIP就不让看就行了呗。 你觉得这个需求很是简单，因为要对多个版块进行认证，那应该把认证功能提取出来单独写个模块，然后每个版块里调用 就可以了，与是轻轻的就实现了下面的功能 。

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#_*_coding:utf-8_*_
 
 
user_status = False #用户登录了就把这个改成True
 
def login():
    _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
    _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
    global user_status
 
    if user_status == False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
 
        if username == _username and password == _password:
            print("welcome login....")
            user_status = True
        else:
            print("wrong username or password!")
    else:
        print("用户已登录，验证通过...")
 
def home():
    print("---首页----")
 
def america():
    login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")
 
def japan():
    print("----日韩专区----")
 
def henan():
    login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")
 
 
 
home()
america()
henan()

此时你信心满满的把这个代码提交给你的TEAM LEADER审核，没成想，没过5分钟，代码就被打回来了， TEAM LEADER给你反馈是，我现在有很多模块需要加认证模块，你的代码虽然实现了功能，但是需要更改需要加认证的各个模块的代码，这直接违反了软件开发中的一个原则“开放-封闭”原则，简单来说，它规定已经实现的功能代码不允许被修改，但可以被扩展，即：

  • 封闭：已实现的功能代码块
  • 开放：对扩展开发

这个原则你还是第一次听说，我擦，再次感受了自己这个野生程序员与正规军的差距，BUT ANYWAY,老大要求的这个怎么实现呢？如何在不改原有功能代码的情况下加上认证功能呢？

高阶函数，就是把一个函数当做一个参数传给另外一个函数，我只需要写个认证方法，每次调用 需要验证的功能 时，直接 把这个功能 的函数名当做一个参数 传给 我的验证模块不就行了么

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#_*_coding:utf-8_*_
 
 
user_status = False #用户登录了就把这个改成True
 
def login(func): #把要执行的模块从这里传进来
    _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
    _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
    global user_status
 
    if user_status == False:
        username = input("user:")
        password = input("pasword:")
 
        if username == _username and password == _password:
            print("welcome login....")
            user_status = True
        else:
            print("wrong username or password!")
 
    if user_status == True:
        func() # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能
 
def home():
    print("---首页----")
 
def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")
 
def japan():
    print("----日韩专区----")
 
def henan():
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")
 
 
 
home()
login(america) #需要验证就调用 login，把需要验证的功能 当做一个参数传给login
# home()
# america()
login(henan)

你很开心，终于实现了老板的要求，不改变原功能代码的前提下，给功能加上了验证

你改变了调用方式呀， 想一想，现在没每个需要认证的模块，都必须调用你的login()方法，并把自己的函数名传给你，人家之前可不是这么调用 的， 试想，如果 有100个模块需要认证，那这100个模块都得更改调用方式，这么多模块肯定不止是一个人写的，让每个人再去修改调用方式 才能加上认证

但问题是，如何即不改变原功能代码，又不改变原有调用方式，还能加上认证呢？

学过匿名函数没有？

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def plus(n):
    return n+1
 
plus2 = lambda x:x+1

上面这两种写法是不是代表 同样的意思？

我给lambda x:x+1 起了个名字叫plus2，是不是相当于def plus2(x) ?

给函数赋值变量名就像def func_name　是一样的效果，如下面的plus(n)函数，你调用时可以用plus名，还可以再起个其它名字，如

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calc = plus
 
calc(n)

之前写的下面这段调用 认证的代码 

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home()
login(america) #需要验证就调用 login，把需要验证的功能 当做一个参数传给login
# home()
# america()
login(henan)

你之所改变了调用方式，是因为用户每次调用时需要执行login(henan)，类似的。其实稍一改就可以了呀

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home()
america = login(america)
henan = login(henan)

这样你，其它人调用henan时，其实相当于调用了login(henan), 通过login里的验证后，就会自动调用henan功能。 

那用户调用时，应该是下面这个样子

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home()
america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了
henan = login(henan)
 
#那用户调用时依然写
america()

但问题在于，还不等用户调用 ，你的america = login(america)就会先自己把america执行了

想实现一开始你写的america = login(america)不触发你函数的执行，只需要在这个login里面再定义一层函数，第一次调用america = login(america)只调用到外层login，这个login虽然会执行，但不会触发认证了，因为认证的所有代码被封装在login里层的新定义 的函数里了，login只返回 里层函数的函数名，这样下次再执行america()时， 就会调用里层函数啦。。。

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def login(func): #把要执行的模块从这里传进来
 
    def inner():#再定义一层函数
        _username = "alex" #假装这是DB里存的用户信息
        _password = "abc!23" #假装这是DB里存的用户信息
        global user_status
 
        if user_status == False:
            username = input("user:")
            password = input("pasword:")
 
            if username == _username and password == _password:
                print("welcome login....")
                user_status = True
            else:
                print("wrong username or password!")
 
        if user_status == True:
            func() # 看这里看这里，只要验证通过了，就调用相应功能
 
    return inner #用户调用login时，只会返回inner的内存地址，下次再调用时加上()才会执行inner函数

这是开发中一个常用的玩法，叫语法糖，官方名称“装饰器”，其实上面的写法，还可以更简单

可以把下面代码去掉

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america = login(america) #你在这里相当于把america这个函数替换了

只在你要装饰的函数上面加上下面代码

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@login
def america():
    #login() #执行前加上验证
    print("----欧美专区----")
 
def japan():
    print("----日韩专区----")
 
@login
def henan():
    #login() #执行前加上验证
    print("----河南专区----")

效果是一样的。

给你的“河南专区”版块 加了个参数，然后，结果 出错了。

技术分享

怎么传个参数就不行了呢？

你调用henan时，其实是相当于调用的login，你的henan第一次调用时henan = login(henan)， login就返回了inner的内存地址，第2次用户自己调用henan("3p"),实际上相当于调用的时inner,但你的inner定义时并没有设置参数，但你给他传了个参数，所以自然就报错了

技术分享

 

 

最终，你终于搞定了所有需求，完全遵循开放-封闭原则，最终代码如下 。

 

 第二2天早上，产品经理又提了新的需求，要允许用户选择用qq\weibo\weixin认证，此时的你，已深谙装饰器各种装逼技巧，轻松的就实现了新的需求。

技术分享 
 1 user_status = False
 2 def login(authtype):
 3     def outer(func):
 4         def inter():
 5             if authtype == ‘qq‘:
 6                 _username = ‘yang‘
 7                 _password = ‘abc123‘
 8                 global  user_status
 9 
10                 if user_status == False:
11                     username = input("username: ")
12                     password = input("password: ")
13 
14                     if username == _username and password == _password:
15                         print("欢迎你，尊敬的VIP 。 ")
16                         user_status = True
17                     else:
18                         print("用户名或密码错误。 ")
19                 if user_status == True:
20                     func()
21             else:
22                 print("仅支持QQ。  ")
23         return  inter
24     return outer
25 def home():
26     print("---首页---")
27 @login(‘qq‘)
28 def amercia():
29     print("---欧美专区---")
30 
31 def japan():
32     print("---日韩专区---")
33 @login(‘weixin‘)
34 def henan():
35     print("---河南专区---")
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38 home()
39 amercia()
40 japan()
41 henan()
View Code

 

3.模块初始

模块，用一砣代码实现了某个功能的代码集合。 

类似于函数式编程和面向过程编程，函数式编程则完成一个功能，其他代码用来调用即可，提供了代码的重用性和代码间的耦合。而对于一个复杂的功能来，可能需要多个函数才能完成（函数又可以在不同的.py文件中），n个 .py 文件组成的代码集合就称为模块。

如：os 是系统相关的模块；file是文件操作相关的模块

模块分为三种：

  • 自定义模块
  • 内置标准模块（又称标准库）
  • 开源模块 (https://pypi.python.org/pypi)

如何在py文件中引入自定义模块？

import os 

from os import time

通过：

1 for i in sys.path:
2     print(i)

我们可以得到模块路径。

技术分享

在pycharm中自动帮我们把pychram的路径加进去了。

但是在windows 系统执行的时候是不会把pychram的路径加进去的。

这时候我们需要手工添加进去：

1 import  sys
2 import  os
3 BaseDir = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
4 # #__file__是取文件的相对路径
5 # os.path.abspath()是取文件的绝对路径
6 # os.path.dirname()是取文件的上级路径
7 sys.path.append(BaseDir)

 

python2中
目录里没有__init__,那就只是一个目录，目录是不可以被导入的。
有__init__，那这个目录就变成了包 = "package"
no matter py2 or py3 , only the package can be imported
howere, in py 3 ,the directory will also be treated as package,
__init__.pi in py3 is not mandatory.
 
 

4.常用模块

 提供对操作系统进行调用的接口：

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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
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
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(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存取时间
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间

 

python 自动化之路 day 05


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