python编程 ：第二十课：更强大的工具箱 – 常用模块的应用 (datetime, os

第二十课：更强大的工具箱 – 常用模块的应用 (datetime, os)

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 复习模块的概念和 import 语句的使用。
  • 学习使用 datetime 模块，获取当前日期和时间，以及进行简单的日期时间操作。
  • 学习使用 os 模块，与操作系统进行简单的交互（比如获取当前工作目录，检查文件是否存在）。
  • 通过实际例子，理解标准库模块的实用性，以及如何查阅文档（简单介绍）。
  • 巩固通过 模块名.功能名 的方式使用模块中的工具。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 快速回顾模块的概念和 import 的用法（比如导入 math 和 random）。
• 提出问题: 老师提问：“在通讯录程序里，如果我想在保存文件时，记录一下是什么时间保存的怎么办？如果我想知道我的程序文件放在电脑的哪个位置怎么办？或者我想知道某个文件在不在电脑里，不通过 try...except FileNotFoundError 的方式有没有别的办法？”
• 引出新模块: 这些与时间、日期、文件系统、操作系统相关的功能，Python 都为我们准备了专门的“工具箱”，也就是模块。今天我们就来学习两个非常常用的标准库模块：datetime（处理时间日期）和 os（与操作系统交互）。

2. 时间和日期的魔法 – datetime 模块 (30 分钟)

• 作用: datetime 模块提供了处理日期和时间的各种工具。
• 导入: import datetime
• 获取当前日期和时间: 使用 datetime.datetime.now()。注意这里是模块名 datetime 里面还有一个叫做 datetime 的对象（类型）。

  import datetime
  
  # 获取当前的日期和时间
  now = datetime.datetime.now()
  print("当前完整的日期和时间:", now)
  # 输出格式类似: 2023-10-27 10:30:00.123456 (年月日 时:分:秒.微秒)
  

• 获取日期或时间部分:

  # 只获取日期部分
  today = datetime.date.today()
  print("今天的日期:", today)
  # 输出格式类似: 2023-10-27
  
  # 只获取时间部分
  current_time = datetime.datetime.now().time()
  print("当前的时间:", current_time)
  # 输出格式类似: 10:30:00.123456
  

• 获取年、月、日、时、分、秒等: 可以通过日期或时间对象的属性获取。

  import datetime
  now = datetime.datetime.now()
  
  print("年份:", now.year)
  print("月份:", now.month)
  print("日期:", now.day)
  print("小时:", now.hour)
  print("分钟:", now.minute)
  print("秒钟:", now.second)
  # 还有 week_day, isoformat() 等更多功能，可以简单提一下
  

• 创建特定的日期或时间:

  # 创建一个特定的日期
  my_birthday = datetime.date(2010, 5, 20) # 年, 月, 日
  print("我的生日:", my_birthday)
  
  # 创建一个特定的日期和时间
  meeting_time = datetime.datetime(2023, 11, 1, 14, 30, 0) # 年, 月, 日, 时, 分, 秒
  print("会议时间:", meeting_time)
  

• 日期的加减 (timedelta): 可以对日期或时间进行加减运算，结果是一个时间差对象 timedelta。

  today = datetime.date.today()
  yesterday = today - datetime.timedelta(days=1) # 昨天
  tomorrow = today + datetime.timedelta(days=1) # 明天
  next_week = today + datetime.timedelta(weeks=1) # 下周
  
  print("今天:", today)
  print("昨天:", yesterday)
  print("明天:", tomorrow)
  print("下周的今天:", next_week)
  
  # 计算两个日期之间相差几天
  date1 = datetime.date(2023, 1, 1)
  date2 = datetime.date(2023, 10, 27)
  delta = date2 - date1
  print(f"{date1} 到 {date2} 相差 {delta.days} 天")
  

• 格式化日期时间: 将日期时间对象按照指定的格式转换为字符串（例如 年/月/日 时:分:秒）。使用 .strftime() 方法。

  now = datetime.datetime.now()
  # YYYY-MM-DD HH:MM:SS 格式
  formatted_time = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
  print("格式化后的时间:", formatted_time)
  
  # MM/DD/YY HH:MM AM/PM 格式
  another_format = now.strftime("%m/%d/%y %I:%M %p")
  print("另一种格式:", another_format)
  

  （简单介绍几个常用的格式符号 %Y, %m, %d, %H, %M, %S, %I, %p 等）

• 动手实践: 学生导入 datetime 模块，打印当前的日期和时间。 打印明天的日期。 计算自己出生日期到今天的总天数。 将当前时间按照 年-月-日 时:分 的格式打印出来。

3. 和操作系统打交道 – os 模块 (25 分钟)

• 作用: os 模块提供了许多与操作系统交互的功能，比如文件和目录（文件夹）的操作、获取系统信息等。
• 导入: import os
• 获取当前工作目录: 你的 Python 程序正在哪个文件夹里运行。

  import os
  print("当前程序所在的文件夹路径:", os.getcwd()) # get current working directory
  

• 改变当前工作目录: 可以让程序切换到另一个文件夹里进行文件操作等。

  # 假设有一个叫做 'test_folder' 的文件夹
  # os.chdir('test_folder') # change directory
  # print("切换后的文件夹路径:", os.getcwd())
  

• 列出文件夹里的文件和子文件夹:

  print("当前文件夹里的内容:", os.listdir()) # 列出当前工作目录下的所有文件和文件夹名 (列表)
  # os.listdir('/path/to/another/folder') # 也可以列出指定路径下的内容
  

• 创建和删除文件夹:

  # 创建一个新的文件夹
  # os.mkdir('new_folder') # 如果文件夹已存在会报错
  # print("已创建文件夹 new_folder")
  
  # 删除一个空的文件夹
  # os.rmdir('new_folder') # 只能删除空文件夹，如果文件夹不为空会报错
  # print("已删除文件夹 new_folder")
  

• 检查文件或文件夹是否存在:

  # 检查文件是否存在
  file_name = "my_notes.txt" # 检查之前创建的文件
  if os.path.exists(file_name): # os.path 模块处理路径相关的功能
      print(f"文件 {file_name} 存在。")
  else:
      print(f"文件 {file_name} 不存在。")
  
  # 检查是不是文件
  if os.path.isfile(file_name):
       print(f"{file_name} 是一个文件。")
  
  # 检查是不是文件夹
  folder_name = "my_folder" # 假设存在
  if os.path.isdir(folder_name):
      print(f"{folder_name} 是一个文件夹。")
  

• 拼接路径: 用正确的方式连接文件夹名和文件名，避免不同操作系统（Windows 用 \，Linux/macOS 用 /）的问题。

  folder = "documents"
  file = "report.txt"
  full_path = os.path.join(folder, file)
  print("拼接后的路径:", full_path) # 在 Windows 上可能是 documents\report.txt，在 Linux 上是 documents/report.txt
  

• 重命名和删除文件:

  # 重命名文件
  # os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')
  
  # 删除文件
  # os.remove('temp_file.txt') # 如果文件不存在会报错
  

• 讲解目的: 介绍 os 模块的一些基础但实用的功能，让学生知道程序可以和文件系统进行互动。 强调文件和文件夹操作需要小心，避免误删重要文件。
• 动手实践: 学生导入 os 模块，打印当前工作目录。 列出当前文件夹下的所有文件和文件夹。 尝试检查一个已知存在或不存在的文件。

4. 课堂练习 (15 分钟)

让学生独立完成以下练习：

• 练习 1: 编写一个程序，导入 datetime 模块，获取当前时间，并判断当前是上午还是下午（中午 12 点之前算上午）。

  import datetime
  now = datetime.datetime.now()
  current_hour = now.hour
  # TODO: 使用 if 判断小时数，打印上午或下午
  

• 练习 2: 编写一个程序，导入 random 模块和 datetime 模块。生成一个 1 到 7 的随机整数，代表星期几（1 代表星期一）。然后打印出今天是星期几（使用 datetime 模块），并打印出随机生成的数字代表的是星期几。
• 练习 3: 编写一个程序，导入 os 模块。要求用户输入一个文件名，检查这个文件是否存在于当前程序所在的文件夹中。如果存在，打印“文件已找到。”；如果不存在，打印“文件未找到。”（提示：使用 os.path.exists()）。

5. 总结与提问 (5 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：模块的概念，import 导入，使用 模块名.功能名。 学习了 datetime 模块获取/操作日期时间、格式化，学习了 os 模块获取目录、列出文件、检查文件是否存在等。
• 提问:
  • 如何获取当前的年份？
  • 如何计算 100 天后是哪一天？
  • 如何获取程序当前运行在电脑的哪个文件夹？
  • 如何检查一个文件是否在当前文件夹里？
  • 使用模块有什么好处？
• 答疑: 回答学生问题。

6. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 编写一个程序，导入 datetime 模块，计算你的生日距离今天还有多少天。（提示：创建生日的 datetime.date 对象，获取今天的 datetime.date 对象，相减得到 timedelta，获取 .days）。
• 作业 2: 编写一个程序，导入 os 模块。让用户输入一个文件夹的路径（比如 . 代表当前文件夹）。列出该文件夹下所有文件和文件夹的名字。
• 作业 3: 编写一个程序，导入 datetime 模块和 random 模块。随机生成一个日期（比如在 2020 年到 2024 年之间随机生成年月日），打印出这个随机日期。
• 作业 4: (选做) 编写一个程序，导入 os 模块和 datetime 模块。创建一个新的文件夹，名字可以是当前日期的格式（例如 2023-10-27）。