假设你想写个程序：随机点一个同学的名字回答问题，或者让程序"掷骰子"出 1~6。你会不会觉得得先学一大堆随机算法？不用。Python 装好的那一刻，就自带了一大抽屉成品工具，随手就能用——这就是标准库。掷骰子这件事，import random 之后一行 random.randint(1, 6) 就搞定，就像去超市买现成的调味料，不用从种辣椒开始。

今天开三个最常用的工具抽屉：random（随机，用来抽奖、点名、掷骰子）、math（数学计算，开方、取整）、datetime（日期时间，记录"今天是几号"）。这三个以后天天见：游戏、抽奖、记录日志、做报表都用得上。今天不要求你背 API，重点是知道有这个抽屉，需要用的时候知道去哪翻——具体写法忘了就问 AI。

标准库是什么，怎么导入

标准库就是 Python 官方自带的一批工具模块，不用额外安装，import 一下就能用。每个模块是一个"工具箱"，装着一组相关的功能。

导入有两种写法：

• 方式一：import random，用的时候写 random.randint(...)（先写模块名，再写函数名）。
• 方式二：from random import randint，用的时候直接写 randint(...)。

新手我建议用方式一。多带一个模块名，打字是多了几个，但一眼就能看出这个函数来自哪个工具箱；方式二函数多了容易重名，分不清谁是谁。两种方式先都见一见：

# 方式一：import 模块名，用的时候带模块名
import random
print(random.randint(1, 6))

# 方式二：from 模块 import 函数名，用的时候直接写函数名
from math import sqrt
print(sqrt(16))

输出（随机数那次每次不同，1~6 之间）：

6
4.0

导入之后还可以查看模块里有什么：dir 看全部名字，help 看某个函数的说明。

import random
print(random.randint(1, 10))     # 随机整数
print(dir(random)[:5])           # 看看模块里前 5 个名字（不用背，扫一眼）

输出：

7（随机）
['BPF', 'Random', 'SystemRandom', 'WichmannHill', '__builtins__', ...]

两个最常见的导入报错，提前打个预防针：忘了 import 就写 random.randint(1, 6)，报 NameError: name 'random' is not defined——先 import random；模块名写错，random、math、datetime 全小写，写成 from Random import ... 报 ModuleNotFoundError。

random：让程序"掷骰子、抽签"

random 帮程序产生"不固定"的数字或挑选结果，今天学 4 个：

• random.randint(a, b)：返回 a 到 b 之间的随机整数（含两头）。掷骰子就是 randint(1, 6)。
• random.choice(列表)：从列表里随机挑一个元素。点名、抽奖就是它。
• random.shuffle(列表)：把列表顺序打乱（原地修改列表本身）。
• random.sample(列表, n)：随机挑 n 个不重复的元素，返回新列表。

import random

# 1. 随机整数：randint(最小, 最大)，两头都包含
print(random.randint(1, 6))        # 模拟掷骰子：1~6

# 2. 随机挑一个：choice(列表)
names = ["小明", "小红", "小刚", "小丽"]
print(random.choice(names))        # 随机点一个人的名字

# 3. 打乱顺序：shuffle 直接改原列表
cards = ["A", "2", "3", "4"]
random.shuffle(cards)
print(cards)                       # 顺序被打乱

# 4. 随机挑 n 个不重复的：sample(列表, n)
print(random.sample(names, 2))     # 随机挑 2 个不同的人

输出（每次运行都不一样，这只是其中一次）：

5
小丽
['4', 'A', '3', '2']
['小红', '小明']

再演示一次"猜数字"里随机数的用法，下周进阶会用到：

import random

secret = random.randint(1, 100)   # 电脑心里想一个 1~100 的数
print("心里想好了，范围 1~100")
print("答案（调试用）：", secret)  # 调试时可以打印出来，正式玩再删掉

输出：

心里想好了，范围 1~100
答案（调试用）： 57

random 的几个脾气要摸清：

• randint 含头含尾：randint(1, 6) 能出 6。想掷骰子就用它，别用 randrange(1, 6)（那个不含 6）。
• shuffle 没有返回值：x = random.shuffle(列表) 拿到的 x 是 None，shuffle 是原地打乱，直接打印原列表。
• 随机数不能预测：每次运行结果都不同，这是特性不是 bug。要是调试时想"每次都一样"，可以用 random.seed()（了解即可，资料里有）。

math：数学计算工具

math 提供数学运算函数和常量，常用的 5 个：

• math.sqrt(x)：开平方（结果是浮点数）。
• math.floor(x)：向下取整（往小的方向取），floor(3.7) = 3。
• math.ceil(x)：向上取整（往大的方向取），ceil(3.2) = 4。
• math.pi：圆周率 π（一个常量，不是函数，不用加括号）。
• math.pow(x, y)：x 的 y 次方（和 x ** y 效果一样，看哪个顺手用哪个）。

import math

print(math.sqrt(16))        # 4.0（开平方，注意是浮点数）
print(math.floor(3.7))      # 3（向下取整）
print(math.ceil(3.2))       # 4（向上取整）
print(math.pi)              # 3.141592653589793（圆周率常量）
print(math.pow(2, 10))      # 1024.0（2 的 10 次方）
print(2 ** 10)              # 1024（用运算符也能算，结果还是整数）

输出：

4.0
3
4
3.141592653589793
1024.0
1024

注意看返回值：sqrt(16) 返回的是 4.0 而不是 4——返回的值要看清楚是整数还是小数，后面写代码经常在这上面栽跟头。

实际用一下——算圆的面积：

import math

r = 5
area = math.pi * r * r       # 圆面积 = π r²
print(f"半径 {r} 的圆，面积是 {area:.2f}")   # 保留两位小数

输出：

半径 5 的圆，面积是 78.54

math 的三个易错点：

• 常量不是函数：math.pi 没有括号，写成 math.pi() 报 TypeError: 'float' object is not callable。
• 负数开方会报错：math.sqrt(-1) 报 ValueError: math domain error。真实程序里要先判断数字是不是非负（下周四学的 try/except 就是兜这种的）。
• 取整方向别搞反：floor 永远往"小"取，ceil 永远往"大"取；floor(3.999) 是 3，ceil(3.001) 是 4。

datetime：日期和时间

程序里经常要"记录这是什么时候发生的"——日志、报表、聊天记录都离不开。datetime 就是干这个的：

• datetime.date.today()：今天的日期，返回如 2026-05-11。
• datetime.datetime.now()：现在的日期 + 时间，返回如 2026-05-11 14:30:22.123456。
• .strftime("格式")：把日期时间格式化成自定义字符串，比如"2026年05月11日"。
• today.timetuple().tm_yday：今天是这一年的第几天。

import datetime

# 1. 今天的日期（date 类型）
today = datetime.date.today()
print(today)

# 2. 现在的时间（datetime 类型，比 date 多一个时间）
now = datetime.datetime.now()
print(now)

# 3. 格式化输出：strftime 按格式拼字符串
print(today.strftime("%Y年%m月%d日"))
print(today.strftime("%Y-%m-%d"))          # 常用日期格式
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))   # 常用"日期 时间"格式

# 4. 今天是这一年的第几天
print("今天是一年中的第", today.timetuple().tm_yday, "天")

输出：

2026-05-11
2026-05-11 14:30:22.123456
2026年05月11日
2026-05-11
2026-05-11 14:30:22
今天是一年中的第 131 天

strftime 里的格式字母不用背，用的时候查这张表：

datetime 有三个地方容易迷糊：

• date 和 datetime 是两回事：date 只管"几月几号"，datetime 连"几点几分"一起管；要当前时间就用 datetime.datetime.now()。
• 格式字母大小写敏感：%m 是月份、%M 是分钟，写反了输出会怪怪的。
• 打印 date 对象直接 print 就行：print(today) 输出 2026-05-11，不用手动转字符串；要自定义格式才用 strftime。

随堂练习

1. 练习一（掷骰子统计，必做）：随机生成 1~6，连掷 10 次，统计每个点数出现的次数并打印。 提示：用 random.randint(1, 6) 循环 10 次；用字典计数（第 3 周学过：出现过 次数+1，第一次出现设为 1）；最后 for 遍历字典打印。

2. 练习二（随机点名）：把全班同学的名字放列表里，用 random.choice 随机点一个，点 3 次不重复。 提示：思路一（简单）：点过的名字用 remove 从列表里移出去；思路二（推荐）：先 random.shuffle(列表) 打乱，再按顺序取前 3 个。

3. 练习三（日期输出）：用 datetime 输出今天的日期，并输出"今天是一年中的第几天"，再输出"今天是星期几"。 提示：第几天用 today.timetuple().tm_yday；星期几可以问 AI："datetime 怎么输出今天是星期几"（strftime("%A") 可以输出英文星期，也可以用 weekday()）。

4. ★ 进阶题（猜数字升级）：让电脑随机想一个 1~100 的数，用户循环猜，大了提示"大了"、小了提示"小了"，猜对打印"恭喜"和猜的次数。 提示：while True + break；猜的次数用一个变量累加；这题做出来就是第 4 周进阶作业"成绩记录"的雏形。

忘了用法？让 AI 帮你想

这三段提示词，想不起来某个函数怎么用的时候就丢给 AI——

场景：忘了某个标准库函数怎么用

提示词：
我是 Python 初学者。请问 random 模块里，怎么从一个列表里
随机挑 1 个元素、怎么挑 3 个不重复的元素？请用大白话解释，
给我一行示例代码，不要讲太深，我只想快速用起来。

场景：随机点名程序没思路

提示词：
我想写一个随机点名程序：全班 30 个同学放在一个列表里，
每次运行随机点 1 个人，点过的不能重复。请先给我思路
（用什么函数、分几步），不要直接给完整代码，我想自己写。

场景：日期格式化

提示词：
Python 里怎么把今天的日期输出成"2026年05月11日"这种格式？
怎么知道今天是一年中的第几天？给我简单示例代码并加注释，
我是初学者。

常见报错速查

收个尾

今天的关键不是背下这几个函数名，而是建立起"Python 自带工具箱"这个意识：随机选 random，算数用 math，记时间用 datetime，具体写法忘了就查表、问 AI。你以后写程序，八成时间都在"找合适的抽屉"，而不是从零造轮子。

明天开始学文件读写：怎么让数据"存得住"。今天 random 生成的成绩、datetime 记录的时间，明天就能写进文件保存下来——程序关掉再打开，数据还在。想想看，这解决了什么难题？