Python 学习笔记：常用核心库简介

我近期在使用影刀开发各类自动化流程，发现即便借助影刀的指令体系，深入掌握 Python 第三方库依然至关重要。这些库覆盖了数据处理、可视化、网络请求、自动化等几乎所有编程场景，因此我整理了这份新手入门级的 Python 常用库笔记，包含核心功能、安装方式和极简示例，助力快速上手。

一、基础必备库

1. NumPy（数值计算基础）

核心功能

• 提供高性能的多维数组（ndarray） 数据结构，是科学计算的基础。
• 支持向量化运算、矩阵操作、线性代数、傅里叶变换等数值计算。
• 比 Python 原生列表快得多，是 Pandas、Matplotlib 等库的底层依赖。

安装

pip install numpy

极简示例

import numpy as np

# 创建一维数组
arr1 = np.array([1, 2, 3, 4])
# 创建二维数组（矩阵）
arr2 = np.array([[1, 2], [3, 4]])

# 数组运算（向量化，无需循环）
print(arr1 * 2)  # 输出：[2 4 6 8]
print(arr2 + arr2)  # 输出：[[2 4], [6 8]]
# 矩阵乘法
print(arr2 @ arr2)  # 输出：[[7 10], [15 22]]

2. Pandas（数据处理与分析）

核心功能

• 提供 DataFrame（表格型数据结构） 和 Series（一维序列），完美适配表格数据（如 Excel/CSV）。
• 支持数据清洗（缺失值、重复值处理）、筛选、分组、合并、透视表等。
• 是数据分析、数据挖掘的核心工具，能轻松处理几十万甚至百万行数据。

安装

pip install pandas

极简示例

import pandas as pd

# 创建DataFrame（模拟表格数据）
df = pd.DataFrame({
    "姓名": ["张三", "李四", "王五"],
    "年龄": [20, 25, 30],
    "城市": ["北京", "上海", "广州"]
})

# 数据查看
print(df.head())  # 查看前n行（默认5行）
# 数据筛选：筛选年龄>22的行
print(df[df["年龄"] > 22])
# 保存为CSV文件
df.to_csv("user_info.csv", index=False)
# 读取CSV文件
df_read = pd.read_csv("user_info.csv")

二、数据可视化库

1. Matplotlib（基础可视化库）

核心功能

• Python 最基础的绘图库，支持绘制折线图、柱状图、散点图、直方图等几乎所有基础图表。
• 高度可定制（标题、坐标轴、颜色、样式等），是其他可视化库（如 Seaborn）的底层。

安装

pip install matplotlib

极简示例

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 生成数据
x = np.linspace(0, 10, 100)  # 0到10之间生成100个均匀分布的数
y = np.sin(x)

# 绘制折线图
plt.plot(x, y, color="red", label="sin(x)")
plt.xlabel("X轴")  # X轴标签
plt.ylabel("Y轴")  # Y轴标签
plt.title("正弦函数曲线")  # 标题
plt.legend()  # 显示图例
plt.show()  # 展示图表

2. Seaborn（高级可视化库）

核心功能

• 基于 Matplotlib 封装，语法更简洁，默认样式更美观。
• 专注于统计可视化（如箱线图、热力图、小提琴图、配对图），适配 Pandas 的 DataFrame。

安装

pip install seaborn

极简示例

import seaborn as sns
import pandas as pd

# 使用内置数据集
tips = sns.load_dataset("tips")  # 餐饮小费数据集

# 绘制柱状图（按性别分组，展示平均消费）
sns.barplot(x="sex", y="total_bill", data=tips)
# 绘制热力图（展示变量相关性）
sns.heatmap(tips.corr(numeric_only=True), annot=True, cmap="coolwarm")

三、网络请求与爬虫库

1. Requests（HTTP 请求库）

核心功能

• 替代 Python 原生的 urllib，语法极简，支持 GET/POST 请求、Cookie、Headers、代理等。
• 是爬虫、调用 API 接口的首选库。

安装

pip install requests

极简示例

import requests

# GET请求（获取网页内容）
response = requests.get("https://www.baidu.com")
response.encoding = "utf-8"  # 设置编码
print(response.text[:100])  # 打印前100个字符

# POST请求（模拟表单提交）
data = {"username": "test", "password": "123456"}
response = requests.post("https://httpbin.org/post", data=data)
print(response.json())  # 以JSON格式返回响应

2. BeautifulSoup4（网页解析库）

核心功能

• 解析 HTML/XML 页面，提取标签、属性、文本等内容，搭配 Requests 实现爬虫。
• 支持 CSS 选择器、正则表达式匹配，上手简单。

安装

pip install beautifulsoup4

极简示例

import requests
from bs4 import BeautifulSoup

# 获取网页内容
response = requests.get("https://www.baidu.com")
soup = BeautifulSoup(response.text, "html.parser")  # 解析HTML

# 提取指定标签（比如所有a标签的href属性）
a_tags = soup.find_all("a")  # 找到所有a标签
for tag in a_tags[:5]:  # 打印前5个
    print(tag.get("href"), tag.text)

四、自动化与实用工具库

1. os & sys（系统交互库，内置）

核心功能

• os：操作文件/目录（创建、删除、遍历、路径拼接）、执行系统命令。
• sys：获取系统参数（如命令行参数、Python 版本）、控制程序退出等。
• 无需安装，Python 原生内置。

极简示例

import os
import sys

# os库示例：遍历指定目录下的文件
print(os.listdir("."))  # 列出当前目录所有文件/文件夹
os.makedirs("test_dir", exist_ok=True)  # 创建目录（已存在则不报错）

# sys库示例：获取命令行参数
print("Python版本：", sys.version)
print("命令行参数：", sys.argv)  # 运行时传入的参数，如python test.py 123，则sys.argv=[test.py, 123]

2. datetime（时间处理库，内置）

核心功能

• 处理日期、时间的解析、格式化、加减运算，替代原生 time 库的复杂操作。
• 无需安装，Python 原生内置。

极简示例

from datetime import datetime, timedelta

# 获取当前时间
now = datetime.now()
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))  # 格式化输出：2026-03-11 10:00:00

# 时间加减（比如3天后）
after_3_days = now + timedelta(days=3)
print(after_3_days.strftime("%Y-%m-%d"))

# 解析字符串为时间
time_str = "2026-01-01"
time_obj = datetime.strptime(time_str, "%Y-%m-%d")
print(time_obj)

3. OpenPyXL（Excel 操作库）

核心功能

• 读写 Excel 文件（.xlsx 格式），支持单元格样式、公式、合并单元格等。
• 替代老旧的 xlrd/xlwt，功能更全面。

安装

pip install openpyxl

极简示例

from openpyxl import Workbook, load_workbook

# 创建新Excel并写入数据
wb = Workbook()
ws = wb.active  # 获取活跃工作表
ws["A1"] = "姓名"
ws["B1"] = "年龄"
ws["A2"] = "张三"
ws["B2"] = 20
wb.save("test.xlsx")  # 保存文件

# 读取Excel数据
wb = load_workbook("test.xlsx")
ws = wb.active
print(ws["A2"].value)  # 输出：张三
print(ws["B2"].value)  # 输出：20

4. Playwright（现代自动化测试/爬虫库）

核心功能

• 由微软开发，支持无头浏览器自动化（Chrome、Firefox、Safari 全兼容）。
• 相比 Selenium 更轻量、速度更快，API 设计更简洁，内置等待机制（无需手动加 sleep）。
• 可用于网页自动化操作、动态渲染页面爬虫（如 JavaScript 加载的内容）、UI 自动化测试。
• 支持同步/异步两种调用方式，新手优先学同步版即可。

安装

# 安装库
pip install playwright
# 安装浏览器驱动（首次使用必须执行，会下载Chrome/Firefox/Safari驱动）
playwright install

极简示例

from playwright.sync_api import sync_playwright

# 启动浏览器（headless=False 显示浏览器窗口，True 为无头模式）
with sync_playwright() as p:
    # 选择浏览器：chromium/firefox/webkit
    browser = p.chromium.launch(headless=False)
    # 新建页面
    page = browser.new_page()
    # 访问网页
    page.goto("https://www.baidu.com")

    # 1. 输入并搜索（定位输入框，输入内容）
    page.locator("#kw").fill("Python Playwright")
    # 点击搜索按钮
    page.locator("#su").click()

    # 2. 等待页面加载并提取数据（等待标题出现）
    page.wait_for_selector("h3")
    # 提取所有搜索结果标题
    titles = page.locator("h3").all_text_contents()
    print("前5个搜索结果：")
    for title in titles[:5]:
        print(title)

    # 关闭浏览器
    browser.close()

核心优势（对比传统爬虫/自动化工具）

1. 能爬取动态渲染页面（如需要登录、滚动加载、JS 渲染的内容），解决 Requests 无法处理的场景。
2. 内置自动等待：无需手动设置 time.sleep()，会等待元素加载完成后再操作，稳定性更高。
3. 支持截图/录屏：page.screenshot(path="baidu.png") 可保存页面截图，便于调试。

五、其他常用库（快速了解）

库名	核心用途	安装命令
Scikit-learn	机器学习（分类、回归、聚类）	pip install scikit-learn
TensorFlow/PyTorch	深度学习（神经网络）	pip install tensorflow / pip install torch
Flask/Django	Web 开发（轻量/全栈框架）	pip install flask / pip install django
Pillow	图片处理（裁剪、滤镜、格式转换）	pip install pillow
PyAutoGUI	键鼠自动化（模拟点击、输入）	pip install pyautogui

总结

1. 基础核心库：NumPy 是数值计算基石，Pandas 是数据处理核心，二者是数据分析的必备组合。
2. 可视化库：Matplotlib 是基础，Seaborn 更适合统计可视化，优先掌握折线图、柱状图、热力图等常用图表。
3. 实用工具库：基础爬虫用 Requests+BeautifulSoup4 处理静态页面，Playwright 适配动态页面/网页自动化；os/datetime/OpenPyXL 覆盖日常文件、系统、时间和 Excel 操作场景。