【Python基础】Python模块（提高代码可维护性与重用性的关键）

news2024/9/21 17:12:53

本文收录于《Python编程入门》专栏，从零基础开始，分享一些Python编程基础知识，欢迎关注，谢谢！

文章目录

- 一、前言
- 二、什么是Python模块？
- 三、创建模块
- 四、导入模块
- 五、使用if __name__ == "__main__"语句
- 六、模块化编程的进阶技巧
- - - 6.1 包（Packages）
    - 6.2 绝对导入与相对导入
    - 6.3 导入别名
    - 6.4 最佳实践
- 七、总结

一、前言

在Python编程中，模块是一个至关重要的概念。模块不仅能够提升代码的可维护性和可读性，还能增强代码的可重用性，从而显著提高开发效率。

本文将深入探讨Python模块的概念、使用方法以及它们带来的好处。

什么是Python？

Python是由荷兰人吉多·范罗苏姆于1990年初设计的一门高级编程语言，该语言应用领域非常广泛，尤其在数据科学、人工智能、游戏开发等领域，它已经成为最受欢迎的程序设计语言之一，非常适合新手学习。

Python语言标准库官方使用手册：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html#turtle-methods
Python语言有哪些特点？

1.易于学习：Python有相对较少的关键字，结构简单，和一个明确定义的语法，学习起来更加简单。

2.易于阅读：Python代码定义的更清晰。

3.易于维护：Python的成功在于它的源代码是相当容易维护的。

4.丰富的库：Python的最大的优势之一具有丰富的标准库，并且跨平台的，在UNIX，Windows和Mac兼容很好。

5.面向对象：Python支持面向对象编程，在“面向对象”的语言中，程序是由数据和功能组合而成的对象构建起来的。

6.可移植：基于其开放源代码的特性，Python已经被移植（也就是使其工作）到许多平台。

7.可扩展：如果你需要一段运行很快的关键代码，或者是想要编写一些不愿开放的算法，你可以使用C或C++完成那部分程序，然后从你的Python程序中调用。

8.可嵌入: 你可以将Python嵌入到C/C++程序，让你的程序的用户获得"脚本化"的能力。

二、什么是Python模块？

Python模块是一个包含Python代码的文件，以.py为扩展名。

模块可以定义函数、类和变量，并且能够包含可执行的代码。

通过将相关功能组织在模块中，代码变得更加清晰、易于管理和重用。

Python标准库中包含了许多内置模块，如sys、os等，这些模块提供了丰富的功能，可以直接在Python程序中使用。

三、创建模块

创建Python模块非常简单。只需编写一个.py文件，并在其中定义所需的函数、类和变量。

例如，创建一个名为math_operations.py的模块，包含基本的数学运算功能：

# math_operations.py

# 两数相加
def add(x, y):
    return x + y


# 两数相减
def subtract(x, y):
    return x - y


# 两数相乘
def multiply(x, y):
    return x * y


# 两数相除
def divide(x, y):
    if y == 0:
        raise ValueError("除数不能为0")
    return x / y

四、导入模块

一旦创建了模块，就可以在其他Python脚本中导入并使用它。

Python提供了几种导入模块的方式：

方式1：使用import语句导入整个模块：

# main.py

import math_operations

result_add = math_operations.add(5, 3)

print("5 + 3 = ", result_add)

# 输出：5 + 3 =  8

方式2：使用from … import …语句导入模块中的特定函数或变量：

# main.py

from math_operations import subtract

result_subtract = subtract(5, 3)

print("5 - 3 = ", result_subtract)

# 输出：5 - 3 =  2

方式3：使用import … as …语句为导入的模块设置别名：

# main.py

import math_operations as mo

result_multiply = mo.multiply(5, 3)

print("5 * 3 = ", result_multiply)

# 输出：5 * 3 =  15

五、使用if name == "main"语句

在模块中，经常会包含一些用于测试的代码。

为了避免在导入模块时执行这些测试代码，通常会使用if name == “main”:语句将测试代码包裹起来。

这样，只有直接运行模块时，测试代码才会执行。

# math_operations.py

def add(x, y):
    return x + y

def subtract(x, y):
    return x - y

def multiply(x, y):
    return x * y

def divide(x, y):
    if y == 0:
        raise ValueError("除数不能为0")
    return x / y

if __name__ == "__main__":
    print("测试add函数：", add(5, 3))
    print("测试subtract函数：", subtract(5, 3))
    print("测试multiply函数：", multiply(5, 3))
    print("测试divide函数：", divide(5, 3))