Python学习（模块和包）

一、模块（module）

为了方便维护代码，可以将不同功能的代码分组，保存在不同的文件里。这样，每个文件包含的代码量就会比较少，更方便维护。

在Python中，一个.py文件就可以称之为一个模块。

即：

• 包含相应功能的函数以及变量，Python则以".py" 为后缀名
• 模块可以为其他的程序引用，以使用该模块所对应的函数或者变量

1.1 优点

• 提高代码的可维护性
• 提高代码的复用性
• 可以导入很多功能的模块（标准库模块、第三方模块、自定义模块）
• 避免变量名重复（作用域）

1.2 Python中导入模块的常用方式

import 模块名称

import 模块名称 as 新名称

from 模块名称 import 函数名

区别：

• import 模块名称和 import 模块名称 as 新名称
  • 会导入整个模块
  • 如果我们需要使用某个函数，必须以"模块名称. 函数名()"的形式来调用相应的函数（这种方法可以更有利于代码的可读性）
  • import 模块名称 as 新名称重新命名导入的模块，通常使模块名称简洁，方便使用
• from 模块名称 import 函数名
  • 只导入了某一函数，而不是一整个模块
  • 可以直接函数名称取调用函数，无需在函数名称前面加模块名称
  • 如果我们的程序语句很多，不建议采用此种方法（原因：调用很多模块后，可能会造成函数名称重复，引发错误）

注意

import 语句的对应模块顺序（PEP）

• Python标准模块
• 第三方
• 自定义模块

1.3 自定义模块

#module_test.py
a = 14

import module_test
print(module_test.a)        #14

二、OS 模块

OS模块是Python标准库中用于访问操作系统功能的模块

使用OS模块提供的接口，能够实现跨平台访问

最常见的操作：

• 目录的操作
• 判断

2.1 系统操作

• os.sep：用于查看系统路径的分隔符
  • Windows："\\"
  • Linux/Unix："/"
• os.name：显示我们正在使用的平台
  • Windows：“nt”
  • Linux/Unix：“posix”
• os.getenv( )：读取环境变量
• os.getcwd( )：返回当前工作目录

2.2 目录操作

查

• os.listdir(path)：返回指定目录下的所有文件和目录名

>>> import os
>>> os.listdir()
['.idea', 'file', 'module_test.py', 'test190716-17.py', 'test190718.py', 'test190719.py', 'test190722.py', '__pycache__']

增

• os.mkdir(path)：只能创建一级
• os.makedirs(path)：可以创建多级

>>> import os
>>> os.mkdir('111')
>>> os.listdir()
['.idea', '111', 'file', 'module_test.py', 'test190716-17.py', 'test190718.py', 'test190719.py', 'test190722.py', '__pycache__']

>>> os.chdir('file')
>>> os.makedirs('test\\test1')
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'test', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt']

删

• os.rmdir(path)：删除空目录（只能删一级）
• os.removerdirs(path)：删除空目录（递归删除目录）
• os.remove(path)：删除文件

>>> import os
>>> os.rmdir('111')
>>> os.listdir()
['.idea', 'file', 'module_test.py', 'test190716-17.py', 'test190718.py', 'test190719.py', 'test190722.py', '__pycache__']

>>> os.removedirs('test\\test1')
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt']

改

• os.chdir(path)：更改到指定的目录

>>> import os
>>> os.getcwd()
'D:\\PycharmProjects\\untitled1'
>>> os.chdir('..')
>>> os.getcwd()
'D:\\PycharmProjects'

• os.rename(old,new)：重命名文件或目录

>>> import os
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', '啦啦啦.txt', '张杭天.txt', '青花瓷.txt']
>>> os.rename( '张杭天.txt','zht.txt')
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt']

判断文件

• os.path.exists(path)：判断文件或者目录是否存在，存在，True；否则，False
• os.path.isfile(path)：判断是否为文件
• os.path.isdir(path)：判断是否为目录

>>> import os
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt']
>>> os.path.exists('zht.txt')
True
>>> os.path.exists('zht')
False

>>> os.listdir()
['.idea', 'file', 'module_test.py', 'test190716-17.py', 'test190718.py', 'test190719.py', 'test190722.py', '__pycache__']
>>> os.path.isdir('file')
True
>>> os.path.isfile('test190719.py')
True

• os.path.dirname(path)：返回文件路径
• os.path.basename(path)：返回文件名
• os.path.abspath(path)：返回绝对路径
• os.path.getsize(path)：返回文件大小，如果文件不存在就返回错误
• os.path.join(path1[, path2[, …]])：把目录和文件名合成一个路径
• os.path.split(path)：把路径分割成 dirname 和 basename，返回一个元组

>>> import os
>>> os.listdir()
['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt']
>>> os.path.dirname('zht.txt')
''
>>> os.path.basename('zht.txt')
'zht.txt'
>>> os.path.abspath('zht.txt')
'D:\\PycharmProjects\\untitled1\\file\\zht.txt'
>>> os.path.getsize('zht.txt')
12
>>> os.path.join('../file','zht.txt')
'../file\\zht.txt'
>>> os.path.split('D:\\PycharmProjects\\untitled1\\file\\zht.txt')
('D:\\PycharmProjects\\untitled1\\file', 'zht.txt')

查看文件的时间

• os.path.getmtime(path)：返回文件或目录的最后修改时间，结果为秒数
• os.path.getatime(path)：返回文件或目录的最后访问时间，结果为秒数
• os.path.getctime(path)：返回文件或目录的创建时间，结果为秒数

>>> import os
>>> time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(os.path.getctime('zht.txt')))
'2019-07-22 10:08:28'
>>> time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(os.path.getatime('zht.txt')))
'2019-07-22 17:22:16'
>>> time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(os.path.getmtime('zht.txt')))
'2019-07-22 17:19:48'
>>>

获取文件和目录

• os.walk(path)

>>> import os
>>> paths = os.walk('..')
>>> for i in paths:
...     print(i)
...
('..', ['.idea', 'file', '__pycache__'], ['module_test.py', 'test190716-17.py', 'test190718.py', 'test190719.py', 'test190722.py'])
('..\\.idea', ['inspectionProfiles'], ['misc.xml', 'modules.xml', 'untitled1.iml', 'workspace.xml'])
('..\\.idea\\inspectionProfiles', [], [])
('..\\file', [], ['GreenFlowerPorcelain.txt', 'random_100.txt', 'zht.txt', '啦啦啦.txt', '青花瓷.txt'])
('..\\__pycache__', [], ['module_test.cpython-36.pyc'])
>>>

三、time模块

3.1 休眠函数

import time
time.sleep([n])

3.2 在Python中，表示时间通常有3中方式

• 时间戳（timetamp）：表示从1970-01-01 00:00:00 开始按秒进行的偏移量
• 格式化的时间字符串（format string）
• 结构化的时间（struct_time）：元组，9个元素（年月日时分秒，一年的第几周、第几天，夏令时）

获取当前时间戳

import time
time.time()

格式化的时间字符串

>>> import time
>>> time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
'2019-07-26 08:58:45'
>>>

python中时间日期格式化符号：
%y 两位数的年份表示（00-99）
%Y 四位数的年份表示（000-9999）
%m 月份（01-12）
%d 月内中的一天（0-31）
%H 24小时制小时数（0-23）
%I 12小时制小时数（01-12）
%M 分钟数（00=59）
%S 秒（00-59）
%a 本地简化星期名称
%A 本地完整星期名称
%b 本地简化的月份名称
%B 本地完整的月份名称
%c 本地相应的日期表示和时间表示
%j 年内的一天（001-366）
%p 本地A.M.或P.M.的等价符
%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始
%w 星期（0-6），星期天为星期的开始
%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始
%x 本地相应的日期表示
%X 本地相应的时间表示
%Z 当前时区的名称
%% %号本身

结构化的时间

>>> import time
>>> time.localtime()[0]
2019

序号	字段	属性	值
0	4位数年	tm_year	2008
1	月	tm_mon	1 到 12
2	日	tm_mday	1 到 31
3	小时	tm_hour	0 到 23
4	分钟	tm_min	0 到 59
5	秒	tm_sec	0 到 61 (60或61 是闰秒)
6	一周的第几日	tm_wday	0到6 (0是周一)
7	一年的第几日	tm_yday	一年中的第几天，1 到 366
8	夏令时	tm_isdst	是否为夏令时，值有：1(夏令时)、0(不是夏令时)、-1(未知)，默认 -1

3.3 time模块的常用方法

方法	描述
time.localtime([sec])	将一个时间戳转化为一个当前时区的struct_time（默认为当前时间）
time.gmtime([sec])	和localtime()类似，不同的是，它将一个时间戳转化为UTC时区（0时区）的struct_time
time.time()	返回当前时间戳
time.mktime(t)	将time.struct_time转化为时间戳
time.sleep(sec)	线程推迟指定的时间运行，单位（s）
time.asctime([t])	把表时间的元组或 struct_time表示为：“Sun July 26 09:06:40 2019”（默认为time.localtime()）
time.ctime([t])	把一个时间戳转换为time.asctime()的形式（默认time.time()）
time.strftime(format,[t])	把一个代表时间的元组/struct_time（localtime()和gmtime()）转化为格式化的字符串（默认为time.localtime()）
time.strptime()	将结构化字符串转换为 struct_time形式

• 时间戳，计算机识别
• 字符串时间，人类看的
• 结构化时间，对时间操作

3.4 时间转化

时间戳到结构化时间的转化

• time.gmtime(now)
• time.localtime(now)

>>> import time
>>> now = time.time()
>>> time.gmtime(now)	#UTC时间
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=7, tm_mday=26, tm_hour=1, tm_min=17, tm_sec=34, tm_wday=4, tm_yday=207, tm_isdst=0)
>>> time.localtime(now)	#当地时间
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=7, tm_mday=26, tm_hour=9, tm_min=17, tm_sec=34, tm_wday=4, tm_yday=207, tm_isdst=0)

结构化时间到时间戳的转化

• time.mktime(结构化时间)

>>> import time
>>> tp_struct = time.localtime()
>>> time.mktime(tp_struct)
1564104160.0

结构化时间到字符串时间的转化

• time.strftime(format,[t])

>>> import time
>>> tp_struct = time.localtime()
>>> time.strftime("%Y-%m-%d %X",tp_struct)
'2019-07-26 09:25:49'

字符串时间到结构化时间的转化

• time.strptime(时间字符串，字符串对应格式)

>>> import time
>>> time.strptime("2019-07-26","%Y-%m-%d")
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=7, tm_mday=26, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=207, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime("2019/07/26","%Y/%m/%d")
time.struct_time(tm_year=2019, tm_mon=7, tm_mday=26, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=207, tm_isdst=-1)

结构化时间到字符串时间的转化（国际化）

• time.asctime(结构化时间)

>>> import time
>>> tp_struct = time.localtime()
>>> time.asctime(tp_struct)
'Fri Jul 26 09:48:50 2019'
>>>

时间戳和字符串的转化（国际化）

• time.ctime()

>>> import time
>>> time.ctime()
'Fri Jul 26 09:51:35 2019'

四、datetime模块

相比time来说，datetime模块接口更直观，更容易调用

方法（类）	描述
datetime.date	表示日期，常用属性year，month，day
datetime.time	表示时间，常用属性hour，minute，second，microsecond
datetime.datetime	表示日期
datetime.timedelta	表示时间间隔
datetime.tzinfo	与时间有关的信息

>>> import datetime
>>> datetime.datetime.now()
datetime.datetime(2019, 7, 26, 10, 3, 9, 268699)
>>> print(datetime.datetime.now())
2019-07-26 10:03:22.407957
>>> print(datetime.datetime.now().date())
2019-07-26
>>> print(datetime.datetime.now()+datetime.timedelta(-1))	#当前时间减1天
2019-07-25 10:11:28.666545
>>> print(datetime.datetime.now()+datetime.timedelta(hours = 1))	#当前时间加1小时
2019-07-26 11:11:54.810438

五、sys模块

sys模块是与Python解释器交互的一个接口

处理命令行参数

在解释器启动后，argv列表包含了传递脚本的所有参数，列表的第一个函数就是文件名

import sys

print("Script name is:",sys.argv[0])

if len(sys.argv) >1:
    print("There are ",len(sys.argv)-1,"arguments:")
    for i in sys.argv[1:]:
        print(i)

else:
    print("There are no arguments")

运行

D:\PycharmProjects\untitled1>python test190726.py a b c
Script name is: test190726.py
There are  3 arguments:
a
b
c

import sys
print(sys.byteorder)    #显示本地字节序的指示符。
print(sys.copyright)    #显示python解释器有关的版权信息
print(sys.executable)   #显示python解释器在磁盘的存储路径。
print(sys.getfilesystemencoding())  #显示当前系统上保存文件所用的字符集。
print(sys.maxsize)      #显示python整数支持的最大值
print(sys.platform)     #显示python解释器所在平台
print(sys.version)      #显示当前python解释器的版本信息
print(sys.winver)       #返回当前python解释器的主版本号

六、序列化模块

序列化：将一个对象从内存中转化为可储存（字符串类型）或者可传输（bytes）类型的过程。python中加pickling

• 持久化数据类型
• 跨平台交互使用
• 使程序更易维护

数据结构--------序列化---------->str/bytes

str/bytes-------反序列化--------->数据结构

6.1 json

json格式在各个语言中都可以通用的序列化格式。在json中，所有的字符串必须为双引号

json类型	python类型
{ }	dict
[ ]	list
“string”	str
1234.56	int/float
true/false	True/False
null	None

json优缺点

• 优点：所有的数据类型是各语言通用的
• 缺点：
  • json只支持比较少的数据类型
  • 对数据类型的约束十分严格
    • 字典中的key必须是字符串
    • json只支持字符串，列表，字典，数值和布尔值

查看json的方法和属性

>>> import json
>>> dir(json)
['JSONDecodeError', 'JSONDecoder', 'JSONEncoder', '__all__', '__author__', '__builtins__', '__cached__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__path__', '__spec__', '__version__', '_default_decoder', '_default_encoder', 'codecs', 'decoder', 'detect_encoding', 'dump', 'dumps', 'encoder', 'load', 'loads', 'scanner']
>>>

四个功能

• dumps
• dump
• loads
• load

>>> import json
#序列化
>>> dic = {"name":"City College","age":20,"type":"University"}
>>> sr_dic = json.dumps(dic)	#序列化，将字典转化为一个字符串
>>> type(sr_dic)
<class 'str'>
>>> print(sr_dic)
{"name": "City College", "age": 20, "type": "University"}
>>> dic
{'name': 'City College', 'age': 20, 'type': 'University'}
>>> sr_dic
'{"name": "City College", "age": 20, "type": "University"}'
>>>
#反序列化
>>> dic_2 = json.loads(sr_dic)
>>> type(dic_2)
<class 'dict'>
>>> dic_2
{'name': 'City College', 'age': 20, 'type': 'University'}

如果是元组，序列化时强转为列表；若元组作为字典的键，序列化报错

如果把数据类型直接序列化写入文件中，可以用dump和load方法

import json

dic = {"name":"City College","age":20,"type":"University",2:6}
with open("dump_json","w") as f:
    json.dump(dic,f)    #dump方法可以接收一个文件句柄。直接将字典-->字符串，写入文件

with open("dump_json") as f:
    ret = json.load(f)
    print((ret,type(ret)))

import json

dic = {"name":"City College","age":20,"type":"University",2:6}
dic2 = {"city":"Hangzhou","history":5000}
with open("dump_json","w") as f:
    str_dic1 = json.dumps(dic)
    str_dic2 = json.dumps(dic2)
    f.write(str_dic1+'\n')
    f.write(str_dic2+'\n')

with open("dump_json") as f:
    for i in f:
        ret = json.loads(i)
        print(ret)

6.2 pickle

只用于python。

内存中结构化的数据<—>格式pickle<—>bytes类型<—>保存在文件或基于网络传输

优缺点

• 优点
  • 支持python中的几乎所有类型
  • pickle会把数据类型序列化为bytes类型
• 缺点
  • 只支持python

四个功能

• 序列化
  • dump
  • dumps
• 反序列化
  • load
  • loads

import pickle

dic = {"name":"City College","age":20,"type":"University",2:6}
dic_b = pickle.dumps(dic)
print(type(dic_b))		#
dic_d = pickle.loads(dic_b)
print(type(dic_d))		#

import pickle

dic = {"name":"City College","age":20,"type":"University",2:6}

with open("dump_pickle","wb") as f:
    pickle.dump(dic,f)

with open("dump_pickle","rb") as f:
    ret = pickle.load(f)
    print(ret)

七、包（pockage）

包：包是通过使用".模块名"来组织python模块名称空间的方式。具体而言，包就是一个包含__init__.py文件的文件夹

目的：用文件夹将文件/模块组织起来

注意：

py3，即使包中没有__init__.py也可以使用

py2，如果没有会报错

创建包的目的不是为了运行，而是为了被导入使用。包的本质依然还是模块

• 使用时，import导入，导入带点的，点的最左边一定是包名
• import导入文件时，产生名称空间的名字源于文件。import 包时，名字空间同样源于文件（包），导入包的本质就是导入__init__.py

实例

• 建立如下结构：

  school tree
  ├── api
  │   ├── __init__.py
  │   ├── students.py
  │   └── versions.py
  ├── cmd
  │   ├── __init__.py
  │   └── manage.py
  ├── db
  │   ├── __init__.py
  │   └── models.py
  └── __init__.py

• 写入如下的代码：

#students.py
def get():
    print("from studentd.py")
    
#versions.py
def create_resoource(conf):
    print("from versions.py",conf)
    
#manage.py
def main():
    print("from manage.py")
    
#models.py
def register_models(engine):
    print("from models.py",engine)

• 执行：

import school.db.models
school.db.models.register_models("MySQL")
#from models.py MySQL

from school.cmd import manage
manage.main()
#from manage.py

from school.cmd.manage import main
main()
#from manage.py

import school
school.cmd.manage.main()
#AttributeError: module 'school' has no attribute 'cmd'
#单独导入包时，不会导入该包中所包含的所有子模块

from school import cmd.manage
main()
#SyntaxError: invalid syntax
#.要放在from的后面

要先单独导入包运行子模块，要在__init__.py中加入调用模块的语句

#school下__init__.py
from . import cmd

#cmd下__init__.py
from . import manage

运行

import school 
school.cmd.manage.main()
#from manage.py

在school/api/version.py 中导入school/cmd/manage.py

#version.py
from school.cmd import manage	#绝对导入
'''或者
from ..cmd import manage		#相对导入
'''

#test.py
from school.api import versions
versions.manage.main()
#from manage.py