二、Python3基础语法学习
三、Python3 基本数据类型
四、Python3 数据类型转换
五、Python3 运算符
六、python基本数据类型(续)
七、Python3 控制语句
八、Python推导式
九、Python3 函数
十、Python3 数据结构
十一、Python3 模块
Python 中的模块(Module)是一个包含 Python 定义和语句的文件,文件名就是模块名加上 .py 后缀。
模块可以包含函数、类、变量以及可执行的代码。通过模块,我们可以将代码组织成可重用的单元,便于管理和维护。
模块的作用
-
代码复用:将常用的功能封装到模块中,可以在多个程序中重复使用。
-
命名空间管理:模块可以避免命名冲突,不同模块中的同名函数或变量不会互相干扰。
-
代码组织:将代码按功能划分到不同的模块中,使程序结构更清晰。
使用 python 标准库中模块的例子
import sys
for i in sys.argv:
print(i)
#输出: D:\桌面\pythonProject\Day5_模块.py
print('\n')
for i in sys.path:
print(i)
#输出:
# D:\桌面\pythonProject
# D:\桌面\pythonProject
# C:\Users\Drink\AppData\Local\Programs\Python\Python310\python310.zip
# C:\Users\Drink\AppData\Local\Programs\Python\Python310\DLLs
# C:\Users\Drink\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib
# C:\Users\Drink\AppData\Local\Programs\Python\Python310
# C:\Users\Drink\AppData\Local\Programs\Python\Python310\lib\site-packages
- 1、import sys 引入 python 标准库中的 sys.py 模块;这是引入某一模块的方法。
- 2、sys.argv 是一个包含命令行参数的列表。
- 3、sys.path 包含了一个 Python 解释器自动查找所需模块的路径的列表。
1.import 语句
语法如下:
import module1[, module2[,... moduleN]
当解释器遇到 import 语句,如
果模块在当前的搜索路径就会被导入。
搜索路径时一个解释器会先进行搜索的所有目录的列表。如想要导入模块 support,需要把命令放在脚本的顶端:
Day_模块support.py
def hello():
print("Hello Module Support")
Day_模块.py
import Day5_模块support as support
support.hello()
1.1 模块的搜索路径
当导入一个模块时,Python 会按照以下顺序查找模块:
-
当前目录。
-
环境变量
PYTHONPATH
指定的目录。 -
Python 标准库目录。
-
.pth
文件中指定的目录。
搜索路径是在 Python 编译或安装的时候确定的,安装新的库应该也会修改。搜索路径被存储在 sys 模块中的 path 变量
import sys
print(sys.path)
#输出:
# ['D:\\桌面\\pythonProject',
# 'D:\\桌面\\pythonProject',
# 'C:\\Users\\Drink\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python310\\python310.zip',
# 'C:\\Users\\Drink\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python310\\DLLs',
# 'C:\\Users\\Drink\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python310\\lib',
# 'C:\\Users\\Drink\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python310',
# 'C:\\Users\\Drink\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python310\\lib\\site-packages']
#导入模块时,Python会在搜索路径中依次查找模块文件,如果找到了,就加载模块并执行;如果没有找到,就会报错。
2.from … import 语句
Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中,语法如下:
from modname import name1[, name2[, ... nameN]]
给模块起别名:
使用 as 关键字为模块或函数起别名:
import numpy as np # 将 numpy 模块别名设置为 np from math import sqrt as square_root # 将 sqrt 函数别名设置为 square_root
#from import语句
from math import sqrt #导入math模块中的sqrt函数
print(sqrt(9)) #输出:3.0
#导入模块时,可以用as给模块指定别名,方便使用。
import math as m
print(m.sqrt(9)) #输出:3.0
#导入模块时,可以用from ... import ... as ... 给模块中的函数指定别名,方便使用。
from math import sqrt as square_root
print(square_root(9)) #输出:3.0
3.from … import * 语句
语法:
from modname import *
不推荐,容易引起命名冲突。
4.深入模块
模块除了方法定义,还可以包括可执行的代码。这些代码一般用来初始化这个模块。这些代码只有在第一次被导入时才会被执行。
每个模块有各自独立的符号表,在模块内部为所有的函数当作全局符号表来使用。
所以,模块的作者可以放心大胆的在模块内部使用这些全局变量,而不用担心把其他用户的全局变量搞混。
从另一个方面,当你确实知道你在做什么的话,你也可以通过 modname.itemname 这样的表示法来访问模块内的函数。
模块是可以导入其他模块的。在一个模块(或者脚本,或者其他地方)的最前面使用 import 来导入一个模块,当然这只是一个惯例,而不是强制的。被导入的模块的名称将被放入当前操作的模块的符号表中。
还有一种导入的方法,可以使用 import 直接把模块内(函数,变量的)名称导入到当前操作模块。比如:
from math import sqrt
math=100
print(sqrt(math)) #输出:10.0
这种导入的方法不会把被导入的模块的名称放在当前的字符表中(所以在这个例子里面,math 这个名称是没有定义的)
5.__name__ 属性
一个模块被另一个程序第一次引入时,其主程序将运行。
如果我们想在模块被引入时,模块中的某一程序块不执行,我们可以用 __name__ 属性来使该程序块仅在该模块自身运行时执行。
#File Name:Day5_模块support.py
if __name__ == "__main__":
print("在自身执行")
#输出: 在自身执行
else:
print("在其他地方导入")
#File Name: Day5_模块.py
#__name__变量
#当模块被直接运行时,__name__变量的值为__main__;当模块被导入时,__name__变量的值为模块名。
import Day5_模块support as support #输出:在其他地方导入(仅第一次导入时会输出)
print(support.__name__) #输出:Day5_模块support
说明:每个模块都有一个 __name__ 属性。
-
如果模块是被直接运行,
__name__
的值为__main__
。 -
如果模块是被导入的,
__name__
的值为模块名。 -
__name__
是一个内置变量,表示当前模块的名称。 -
使用
if __name__ == "__main__":
可以控制模块在被导入时不会执行某些代码,而只有在作为独立脚本运行时才会执行这些代码。
6.dir() 函数
内置的函数 dir() 可以找到模块内定义的所有名称。以一个字符串列表的形式返回:
#dir函数
import sys
#五个为一行输出
attributes = dir(sys)
for i in range(0, len(attributes), 5):
print(" ".join(attributes[i:i+5]))
#输出
# __breakpointhook__ __displayhook__ __doc__ __excepthook__ __interactivehook__
# __loader__ __name__ __package__ __spec__ __stderr__
# __stdin__ __stdout__ __unraisablehook__ _base_executable _clear_type_cache
# _current_exceptions _current_frames _deactivate_opcache _debugmallocstats _enablelegacywindowsfsencoding
# _framework _getframe _git _home _xoptions
# addaudithook api_version argv audit base_exec_prefix
# base_prefix breakpointhook builtin_module_names byteorder call_tracing
# copyright displayhook dllhandle dont_write_bytecode exc_info
# excepthook exec_prefix executable exit flags
# float_info float_repr_style get_asyncgen_hooks get_coroutine_origin_tracking_depth getallocatedblocks
# getdefaultencoding getfilesystemencodeerrors getfilesystemencoding getprofile getrecursionlimit
# getrefcount getsizeof getswitchinterval gettrace getwindowsversion
# hash_info hexversion implementation int_info intern
# is_finalizing maxsize maxunicode meta_path modules
# orig_argv path path_hooks path_importer_cache platform
# platlibdir prefix pycache_prefix set_asyncgen_hooks set_coroutine_origin_tracking_depth
# setprofile setrecursionlimit setswitchinterval settrace stderr
# stdin stdlib_module_names stdout thread_info unraisablehook
# version version_info warnoptions winver
如果没有给定参数,那么 dir() 函数会罗列出当前定义的所有名称:
#dir()函数,无参数时,输出当前模块的所有属性和方法
allDir=dir()
for i in range(0,len(dir()),5):
print(" ".join(allDir[i:i+5]))
#输出
# __annotations__ __builtins__ __cached__ __doc__ __file__
# __loader__ __name__ __package__ __spec__ attributes
# i m math sqrt square_root
# support sys
7.标准模块
模块名 | 功能描述 |
---|---|
math | 数学运算(如平方根、三角函数等) |
os | 操作系统相关功能(如文件、目录操作) |
sys | 系统相关的参数和函数 |
random | 生成随机数 |
datetime | 处理日期和时间 |
json | 处理 JSON 数据 |
re | 正则表达式操作 |
collections | 提供额外的数据结构(如 defaultdict、deque) |
itertools | 提供迭代器工具 |
functools | 高阶函数工具(如 reduce、lru_cache) |
8.包
包是一种管理 Python 模块命名空间的形式,采用"点模块名称"。
比如一个模块的名称是 A.B, 那么他表示一个包 A中的子模块 B 。
就好像使用模块的时候,你不用担心不同模块之间的全局变量相互影响一样,采用点模块名称这种形式也不用担心不同库之间的模块重名的情况。
这样不同的作者都可以提供 NumPy 模块,或者是 Python 图形库。
不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块(或者称之为一个"包")。
现存很多种不同的音频文件格式(基本上都是通过后缀名区分的,例如: .wav,:file:.aiff,:file:.au,),所以你需要有一组不断增加的模块,用来在不同的格式之间转换。
并且针对这些音频数据,还有很多不同的操作(比如混音,添加回声,增加均衡器功能,创建人造立体声效果),所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。
这里给出了一种可能的包结构(在分层的文件系统中):
sound/ 顶层包
__init__.py 初始化 sound 包
formats/ 文件格式转换子包
__init__.py
wavread.py
wavwrite.py
aiffread.py
aiffwrite.py
auread.py
auwrite.py
...
effects/ 声音效果子包
__init__.py
echo.py
surround.py
reverse.py
...
filters/ filters 子包
__init__.py
equalizer.py
vocoder.py
karaoke.py
...
在导入一个包的时候,Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。
目录只有包含一个叫做 __init__.py 的文件才会被认作是一个包
用户可以每次只导入一个包里面的特定模块,比如:
import sound.effects.echo
这将会导入子模块:sound.effects.echo。 他必须使用全名去访问:
sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
还有一种导入子模块的方法是:
from sound.effects import echo
这同样会导入子模块: echo,并且他不需要那些冗长的前缀,所以他可以这样使用:
echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
还有一种变化就是直接导入一个函数或者变量:
from sound.effects.echo import echofilter
同样的,这种方法会导入子模块: echo,并且可以直接使用他的 echofilter() 函数:
echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
9.从一个包中导入*
Python 会进入文件系统,找到这个包里面所有的子模块,然后一个一个的把它们都导入进来。
但这个方法在 Windows 平台上工作的就不是非常好,因为 Windows 是一个不区分大小写的系统。
在 Windows 平台上,我们无法确定一个叫做 ECHO.py 的文件导入为模块是 echo 还是 Echo,或者是 ECHO。
为了解决这个问题,我们只需要提供一个精确包的索引。
导入语句遵循如下规则:如果包定义文件 __init__.py 存在一个叫做 __all__ 的列表变量,那么在使用 from package import * 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。
作为包的作者,可别忘了在更新包之后保证 __all__ 也更新了啊。
以下实例在 file:sounds/effects/__init__.py 中包含如下代码:
__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]
这表示当你使用from sound.effects import *这种用法时,你只会导入包里面这三个子模块。
如果 __all__ 真的没有定义,那么使用from sound.effects import *这种语法的时候,就不会导入包 sound.effects 里的任何子模块。他只是把包sound.effects和它里面定义的所有内容导入进来(可能运行__init__.py里定义的初始化代码)。
这会把 __init__.py 里面定义的所有名字导入进来。并且他不会破坏掉我们在这句话之前导入的所有明确指定的模块。看下这部分代码:
import sound.effects.echo import sound.effects.surround from sound.effects import *
这个例子中,在执行 from...import 前,包 sound.effects 中的 echo 和 surround 模块都被导入到当前的命名空间中了。(当然如果定义了 __all__ 就更没问题了)
通常我们并不主张使用 * 这种方法来导入模块,因为这种方法经常会导致代码的可读性降低。不过这样倒的确是可以省去不少敲键的功夫,而且一些模块都设计成了只能通过特定的方法导入。
记住,使用 from Package import specific_submodule 这种方法永远不会有错。事实上,这也是推荐的方法。除非是你要导入的子模块有可能和其他包的子模块重名。
如果在结构中包是一个子包(比如这个例子中对于包sound来说),而你又想导入兄弟包(同级别的包)你就得使用导入绝对的路径来导入。比如,如果模块sound.filters.vocoder 要使用包 sound.effects 中的模块 echo,你就要写成 from sound.effects import echo。
from . import echo from .. import formats from ..filters import equalizer
无论是隐式的还是显式的相对导入都是从当前模块开始的。主模块的名字永远是"__main__",一个Python应用程序的主模块,应当总是使用绝对路径引用。
包还提供一个额外的属性__path__。这是一个目录列表,里面每一个包含的目录都有为这个包服务的__init__.py,你得在其他__init__.py被执行前定义哦。可以修改这个变量,用来影响包含在包里面的模块和子包。
这个功能并不常用,一般用来扩展包里面的模块。