《我的世界》Python编程入门（10）模块与“挖宝藏”游戏

一、模块概述

1.1 模块

模块是Python组织、封装代码的一种形式。在Python中，一个.py文件就称之为一个模块（Module）。
创建模块的优点：

• 大大提高了代码的可维护性。
• 便于复用代码。
• 避免函数名和变量名冲突。

创建模块的注意事项：

• 模块名要遵循Python变量命名规范，不要使用中文、特殊字符；
• 模块名不要和系统模块名冲突，最好先查看系统是否已存在该模块，检查方法是在Python交互环境执行import abc，若成功则说明系统存在此模块。

1.2 包

为了避免模块名冲突，Python又引入了按目录来组织模块的方法，称为包（Package）。
现在，假设我们的abc和xyz这两个模块名字与其他模块冲突了，于是我们可以通过包来组织模块，避免冲突。方法是选择一个顶层包名，比如mycompany，按照如下树形结构图组织文件和文件夹存放：

mycompany
├─ __init__.py
├─ abc.py
└─ xyz.py

引入了包以后，只要顶层的包名不与别人冲突，那所有模块都不会与别人冲突。现在，abc.py模块的名字就变成了mycompany.abc，类似的，xyz.py的模块名变成了mycompany.xyz。
请注意，每一个包目录下面都会有一个__init__.py的文件，这个文件是必须存在的，否则，Python就把这个目录当成普通目录，而不是一个包。__init__.py可以是空文件，也可以有Python代码，因为__init__.py本身就是一个模块，而它的模块名就是mycompany。
类似的，可以有多级目录，组成多级层次的包结构。比如如下的目录结构：

mycompany
 ├─ web
 │  ├─ __init__.py
 │  ├─ utils.py
 │  └─ www.py
 ├─ __init__.py
 ├─ abc.py
 └─ utils.py

文件www.py的模块名就是mycompany.web.www，两个文件utils.py的模块名分别是mycompany.utils和mycompany.web.utils。

二、使用模块

2.1 import语句

2.1.1 import语句的三种形式

import语句用于导入模块，它有3种形式
（1）导入模块
格式：import 模块1,模块2
多个模块名之间用逗号隔开
例如：import sys,time
（2）导入模块中的某个变量、函数、类定义
格式：from 模块 import 定义
例如：

>>> import sys,time
>>> from sys import path
>>> path
['', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\python37.zip', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\DLLs', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\lib', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Roaming\\Python\\Python37\\site-packages', 'C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\lib\\site-packages']

（3）直接导入模块中的所有定义
格式：from 模块 import *

例如：from sys import *

>>> from sys import *
>>> version
'3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)]'

2.2 as关键字

作用：用于给模块或模块中的定义起别名
例如:

>>> from sys import version as v
>>> v
'3.7.2 (tags/v3.7.2:9a3ffc0492, Dec 23 2018, 23:09:28) [MSC v.1916 64 bit (AMD64)]'

三、模块实例

回忆下前面学习中用到的导入语句

import mcpi.minecraft as minecraft
import mcpi.block as block
import time

这三个语句都是导入模块的语句，每个模块就是一个.py文件，那么这些.py在什么位置呢？

3.1 mcpi.minecraft和mcpi.block

请打开mcpi目录

打开minecraft.py文件，看看里面有没有熟悉的某些方法（函数）？
打开block.py文件，看看里面有没有熟悉的某些变量？
模块中复用的主体就是这些函数和变量！包、模块只是一种组织形式。

3.2 模块搜索方式

当我们导入一个模块时，Python会在指定的路径下搜索对应的.py文件，如果找不到，就会报错：

>>> import mymodule
Traceback (most recent call last):
  File "", line 1, in <module>
ImportError: No module named mymodule

默认情况下，Python解释器会搜索当前目录、所有已安装的内置模块和第三方模块。
这也是我们要求编写的程序文件必须保存在MyAdventures目录的原因，因为只有这样，程序才能正常导入“我的世界”相关的模块。

四、标准库和random模块

4.1 标准库

Python安装时自带的模块叫做标准库（standard library）。
库（library）是相关模块、包的集合，是一个虚拟概念。
标准库中的内置模块，可直接用import语句导入。
在windows的Python安装目录中，lib目录中存放着绝大多数标准库和已安装的第三方库，其中第三方库在lib目录的site-packages子目录中。

4.2 random模块

内置模块random用于生成随机数。
random模块包含多个用于生成随机数的函数。

案例1：随机模块功能演示

import random

#random函数用于生成一个0-1之间的随机浮点数
print(random.random())

#randint() 用于生成一个指定范围内的随机整数
print(random.randint(2,10))

#uniform() 用于生成一个指定范围内的随机浮点数
print(random.uniform(2,10))

#randrange函数用于随机从某个区间按某步长选择一个数字。
#第1个参数起始值，第2个参数终止值，第3个参数步长
print(random.randrange(0,1000,3))

#sample函数可以从序列中随机选择若干个元素，返回数据类型为列表。
print(random.sample(range(100), 4))

#choice函数能够从序列中随机选择一个元素输出。
print(random.choice("abcdefg"))

多次执行该案例，对比结果可知，每次执行结果都不同
请分析下不同结果之间的规律！

五、案例：随机生成石块

代码实现

import random
#导入模块
import mcpi.minecraft as minecraft
import mcpi.block as block

# 连接游戏
mc = minecraft.Minecraft.create()
# 获取玩家当前坐标
pos = mc.player.getTilePos()
x = pos.x 
y = pos.y
z = pos.z

#循环20次，用于输出20个随机的石块
for i in range(20):
    #随机生成两个整数
    j = random.randint(0,20)
    k = random.randint(0,20)
    #用两个随机数构造坐标，在东南方向随机生成石块
    mc.setBlock(x + j, y , z + k, block.STONE.id)

六、案例：“挖宝藏”

代码实现

import random
import time
#导入相关模块
import mcpi.minecraft as minecraft
import mcpi.block as block

# 连接游戏
mc = minecraft.Minecraft.create()
# 获取玩家当前坐标
pos1 = mc.player.getTilePos()
# 获取一个随机整数
R = random.randint(1,10)
# 在玩家东南方随机放置一个钻石方块
mc.setBlock(pos1.x + R, pos1.y - 1 , pos1.z + R, block.DIAMOND_BLOCK.id)

while True:
    #每隔0.1秒检测一次玩家坐标
    pos = mc.player.getTilePos()
    time.sleep(0.1)
    #当玩家找到钻石方块时退出循环
    if pos.y-1 == pos1.y-1 and pos.x == pos1.x+R and pos.z == pos1.z+R:
        mc.postToChat("here")
        break
    elif pos.y-1 != pos1.y-1 or pos.x != pos1.x+R or pos.z != pos1.z+R:
        mc.postToChat("not here")

小结
模块：一个py文件就是一个模块
包：含__init__.py文件的目录层次结构
导入语句：注意三种不同语句的作用
random库：伪随机数生成器