Python -- 模块和包

目录

1.Python中的模块

1.1 import

1.3 from...import *

1.4 as别名

2.常见的系统模块和使用

2.1 OS模块

2.2 sys模块

2.3 math模块

2.4 random模块

2.5 datetime模块

2.6 time模块

2.7 calendar模块

2.8 hashlib模块

2.9 hmac模块

2.10 copy模块

3.pip命令的使用

4.管理第三方软件

4.1 安装

4.2 临时修改

4.3 永久修改

4.4 卸载

4.5 查找

5.自定义模块

5.1 模块的查找路径

5.2 __all__的使用

5.3__name__的使用

6.包的使用

---

1.Python中的模块

在Python中有一个概念叫做模块（module）。

说的通俗点：模块就好比是工具包，要想使用这个工具包中的工具(就好比函数)，就需要导入这个模块

比如我们经常使用工具 random，就是一个模块。使用 import random 导入工具之后，就可以使用 random 的函数。

导入模块有五种方式

• import 模块名

• from 模块名 import 功能名

• from 模块名 import *

• import 模块名 as 别名

• from 模块名 import 功能名 as 别名

下面来挨个的看一下。

1.1 import

在Python中用关键字import来引入某个模块，比如要引入系统模块 math，就可以在文件最开始的地方用import math来引入。

语法:

import 模块1,模块2,...  # 导入方式模块名.函数名()  # 使用模块里的函数

• 想一想:

  为什么必须加上模块名调用呢？

• 答:

  因为可能存在这样一种情况：在多个模块中含有相同名称的函数，此时如果只是通过函数名来调用，解释器无法知道到底要调用哪个函数。所以如果像上述这样引入模块的时候，调用函数必须加上模块名

示例：

 import math
 
 #这样才能正确输出结果
 print math.sqrt(2)
 
 #这样会报错
 print(sqrt(2))

1.2 from...import

有时候我们只需要用到模块中的某个函数，只需要引入该函数即可，此时可以用下面方法实现：

 from 模块名 import 函数名1,函数名2....

不仅可以引入函数，还可以引入一些全局变量、类等

注意:

通过这种方式引入的时候，调用函数时只能给出函数名，不能给出模块名，但是当两个模块中含有相同名称函数的时候，后面一次引入会覆盖前一次引入。也就是说假如模块A中有函数function( )，在模块B中也有函数function( )，如果引入A中的function在先、B中的function在后，那么当调用function函数的时候，是去执行模块B中的function函数。

例如，要导入模块fib的fibonacci函数，使用如下语句：

from fib import fibonacci

注意：

• 不会把整个fib模块导入到当前的命名空间中，它只会将fib里的fibonacci单个函数引入

1.3 from...import *

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：

from modname import *

注意：

• 这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。

1.4 as别名

In [1]: import time as tt  # 导入模块时设置别名为 tt
 
 In [2]: time.sleep(1)
 ---------------------------------------------------------------------------
 NameError                                 Traceback (most recent call last)
  in ()
 ----> 1 time.sleep(1)
 
 NameError: name 'time' is not defined
 
 In [3]:
 
 In [3]: tt.sleep(1)  # 使用别名才能调用方法
 
 In [4]:
 
 In [4]: from time import sleep as sp  # 导入方法时设置别名
 
 In [5]: sleep(1)
 ---------------------------------------------------------------------------
 NameError                                 Traceback (most recent call last)
  in ()
 ----> 1 sleep(1)
 
 NameError: name 'sleep' is not defined
 
 In [6]:
 
 In [6]: sp(1)  # 使用别名才能调用方法
 
 In [7]:

2.常见的系统模块和使用

为了方便程序员开发代码，Python提供了很多内置的模块给程序员用来提高编码效率。常见的内置模块有:

• os模块

• sys模块

• math模块

• random模块

• datetime模块

• time模块

• calendar模块

• hashlib模块

• hmac模块

• copy模块

• uuid模块

2.1 OS模块

OS全称OperationSystem,即操作系统模块，这个模块可以用来操作系统的功能，并且实现跨平台操作。

 import os os.getcwd()  # 获取当前的工作目录，即当前python脚本工作的目录 os.chdir('test') # 改变当前脚本工作目录，相当于shell下的cd命令 os.rename('毕业论文.txt','毕业论文-最终版.txt') # 文件重命名 os.remove('毕业论文.txt') # 删除文件 os.rmdir('demo')  # 删除空文件夹 os.removedirs('demo') # 删除空文件夹 os.mkdir('demo')  # 创建一个文件夹 os.chdir('C:\\') # 切换工作目录 os.listdir('C:\\') # 列出指定目录里的所有文件和文件夹 os.name # nt->widonws posix->Linux/Unix或者MacOS os.environ # 获取到环境配置 os.environ.get('PATH') # 获取指定的环境配置  os.path.abspath(path) # 获取Path规范会的绝对路径 os.path.exists(path)  # 如果Path存在，则返回True os.path.isdir(path)  # 如果path是一个存在的目录，返回True。否则返回False os.path.isfile(path) # 如果path是一个存在的文件，返回True。否则返回False os.path.splitext(path)  # 用来将指定路径进行分隔，可以获取到文件的后缀名

2.2 sys模块

该模块提供对解释器使用或维护的一些变量的访问，以及与解释器强烈交互的函数。

 import sys sys.path # 模块的查找路径 sys.argv # 传递给Python脚本的命令行参数列表 sys.exit(code) # 让程序以指定的退出码结束  sys.stdin # 标准输入。可以通过它来获取用户的输入 sys.stdout # 标准输出。可以通过修改它来百变默认输出 sys.stderr # 错误输出。可以通过修改它来改变错误删除

2.3 math模块

math模块保存了数学计算相关的方法，可以很方便的实现数学运算。

import math
print(math.fabs(-100)) # 取绝对值
print(math.ceil(34.01))  #向上取整
print(math.factorial(5)) # 计算阶乘
print(math.floor(34.98))  # 向下取整
print(math.pi)   # π的值，约等于 3.141592653589793
print(math.pow(2, 10)) # 2的10次方
print(math.sin(math.pi / 6))  # 正弦值
print(math.cos(math.pi / 3))  # 余弦值
print(math.tan(math.pi / 2))  # 正切值

2.4 random模块

random 模块主要用于生成随机数或者从一个列表里随机获取数据。

print(random.random())  # 生成 [0,1)的随机浮点数
print(random.uniform(20, 30))  # 生成[20,30]的随机浮点数
print(random.randint(10, 30))  # 生成[10,30]的随机整数
print(random.randrange(20, 30))  # 生成[20,30)的随机整数
print(random.choice('abcdefg'))  # 从列表里随机取出一个元素
print(random.sample('abcdefghij', 3)) # 从列表里随机取出指定个数的元素

2.5 datetime模块

datetime模块主要用来显示日期时间，这里主要涉及 date类，用来显示日期；time类，用来显示时间；dateteime类，用来显示日期时间;timedelta类用来计算时间。

import datetime
print(datetime.date(2020, 1, 1))  # 创建一个日期
print(datetime.time(18, 23, 45)) # 创建一个时间
print(datetime.datetime.now())  # 获取当前的日期时间
print(datetime.datetime.now() + datetime.timedelta(3))  # 计算三天以后的日期时间

2.6 time模块

除了使用datetime模块里的time类以外，Python还单独提供了另一个time模块，用来操作时间。time模块不仅可以用来显示时间，还可以控制程序，让程序暂停(使用sleep函数)

print(time.time())  # 获取从1970-01-01 00:00:00 UTC 到现在时间的秒数
print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")) # 按照指定格式输出时间
print(time.asctime()) #Mon Apr 15 20:03:23 2019
print(time.ctime()) # Mon Apr 15 20:03:23 2019
 
print('hello')
print(time.sleep(10)) # 让线程暂停10秒钟
print('world')

2.7 calendar模块

calendar模块用来显示一个日历，使用的不多，了解即可。

calendar.setfirstweekday(calendar.SUNDAY) # 设置每周起始日期码。周一到周日分别对应 0 ~ 6
calendar.firstweekday()# 返回当前每周起始日期的设置。默认情况下，首次载入calendar模块时返回0，即星期一。
c = calendar.calendar(2019)  # 生成2019年的日历，并且以周日为其实日期码
print(c)  #打印2019年日历
print(calendar.isleap(2000)) # True.闰年返回True,否则返回False
count = calendar.leapdays(1996,2010) # 获取1996年到2010年一共有多少个闰年
print(calendar.month(2019, 3))  # 打印2019年3月的日历

2.8 hashlib模块

hashlib是一个提供字符加密功能的模块，包含MD5和SHA的加密算法，具体支持md5,sha1, sha224, sha256, sha384, sha512等算法。 该模块在用户登录认证方面应用广泛，对文本加密也很常见。

import hashlib
 
# 待加密信息
str = '这是一个测试'

# 创建md5对象
hl = hashlib.md5('hello'.encode(encoding='utf8'))
print('MD5加密后为 ：' + hl.hexdigest())
 
h1 = hashlib.sha1('123456'.encode())
print(h1.hexdigest())
h2 = hashlib.sha224('123456'.encode())
print(h2.hexdigest())
h3 = hashlib.sha256('123456'.encode())
print(h3.hexdigest())
h4 = hashlib.sha384('123456'.encode())
print(h4.hexdigest())

2.9 hmac模块

HMAC算法也是一种一种单项加密算法，并且它是基于上面各种哈希算法/散列算法的，只是它可以在运算过程中使用一个密钥来增增强安全性。hmac模块实现了HAMC算法，提供了相应的函数和方法，且与hashlib提供的api基本一致。

h = hmac.new('h'.encode(),'你好'.encode())
result = h.hexdigest()
print(result)  # 获取加密后的结果

2.10 copy模块

copy模块里有copy和deepcopy两个函数，分别用来对数据进行深复制和浅复制。

import copy
 
nums = [1, 5, 3, 8, [100, 200, 300, 400], 6, 7]
nums1 = copy.copy(nums)  # 对nums列表进行浅复制
nums2 = copy.deepcopy(nums)  # 对nums列表进行深复制

2.11 uuid模块

UUID是128位的全局唯一标识符，通常由32字节的字母串表示，它可以保证时间和空间的唯一性，也称为GUID。通过MAC地址、时间戳、命名空间、随机数、伪随机数来保证生产的ID的唯一性。随机生成字符串，可以当成token使用，当成用户账号使用，当成订单号使用。

方法	作用
uuid.uuid1()	基于MAC地址，时间戳，随机数来生成唯一的uuid，可以保证全球范围内的唯一性。
uuid.uuid2()	算法与uuid1相同，不同的是把时间戳的前4位置换为POSIX的UID。不过需要注意的是python中没有基于DCE的算法，所以python的uuid模块中没有uuid2这个方法。
uuid.uuid3(namespace,name)	通过计算一个命名空间和名字的md5散列值来给出一个uuid，所以可以保证命名空间中的不同名字具有不同的uuid，但是相同的名字就是相同的uuid了。namespace并不是一个自己手动指定的字符串或其他量，而是在uuid模块中本身给出的一些值。比如uuid.NAMESPACE_DNS，uuid.NAMESPACE_OID，uuid.NAMESPACE_OID这些值。这些值本身也是UUID对象，根据一定的规则计算得出。
uuid.uuid4()	通过伪随机数得到uuid，是有一定概率重复的
uuid.uuid5(namespace,name)	和uuid3基本相同，只不过采用的散列算法是sha1

一般而言，在对uuid的需求不是很复杂的时候，uuid1或者uuid4方法就已经够用了，使用方法如下：

import uuid
 
print(uuid.uuid1())  # 根据时间戳和机器码生成uuid,可以保证全球唯一
print(uuid.uuid4())  # 随机生成uuid,可能会有重复
 
# 使用命名空间和字符串生成uuid.
# 注意一下两点:
# 1. 命名空间不是随意输入的字符串，它也是一个uuid类型的数据
# 2. 相同的命名空间和想到的字符串，生成的uuid是一样的
print(uuid.uuid3(uuid.NAMESPACE_DNS, 'hello'))
print(uuid.uuid5(uuid.NAMESPACE_OID, 'hello'))

3.pip命令的使用

在安装Python时，同时还会安装pip软件，它是Python的包管理工具，可以用来查找、下载、安装和卸载Python的第三方资源包。

可以直接在终端中输入pip命令，如果出错，可能会有两个原因:

1. pip安装成功以后没有正确配置

2. 安装Python时，没有自动安装pip(很少见)

4.管理第三方软件

对第三方包的管理主要包含查找、安装和卸载三个部分的操作。

4.1 安装

使用 pip install <包名>命令可以安装指定的第三方资源包。

pip install ipython # 安装ipython包

使用 install 命令下载第三方资源包时，默认是从 pythonhosted下载，由于各种原因，在国内下载速度相对来说比较慢，在某些时候甚至会出现连接超时的情况，我们可以使用国内镜像来提高下载速度。

4.2 临时修改

如果只是想临时修改某个第三方资源包的下载地址，在第三方包名后面添加 -i 参数，再指定下载路径即可，格式为pip install <包名> -i <国内镜像路径>

 pip install ipython -i https://pypi.douban.com/simple

4.3 永久修改

除了临时修改pip的下载源以外，我们还能永久改变pip的默认下载路径。

在当前用户目录下创建一个pip的文件夹，然后再在文件夹里创建pip.ini文件并输入一下内容:

 [global] index-url=https://pypi.douban.com/simple [install] trusted-host=pypi.douban.com

常见国内镜像

• 阿里云 https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/

• 中国科技大学 https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/

• 豆瓣(douban) https://pypi.douban.com/simple/

• 清华大学 https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/

• 中国科学技术大学 https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple/

4.4 卸载

使用 pip install <包名>命令可以用来卸载指定的第三方资源包。

pip uninstall ipython # 卸载ipython包

4.5 查找

使用pip list 或者 pip freeze命令可以来管理第三方资源包。这两个命令的功能一致，都是用来显示当前环境里已经安装的包，区别在于pip list会列出所有的包，包括一些无法uninstall的包；而pip freeze只会列出我们安装的第三方包。

5.自定义模块

除了使用系统提供的内置模块以外，我们还能自己写一个模块供自己的程序使用。一个py文件就是一个模块，所以，自定义模块很简单，基本上相当于创建一个py文件。但是，需要注意的是，如果一个py文件要作为一个模块被别的代码使用，这个py文件的名字一定要遵守标识符的命名规则。

5.1 模块的查找路径

创建一个模块非常简单，安装标识符的命名规则创建一个py文件就是一个模块。但是问题是，我们需要把创建好的这个py文件放在哪个位置，在代码中使用 import语句才能找到这个模块呢?

Python内置sys模块的path属性，列出了程序运行时查找模块的目录，只需要把我们创建好的模块放到这些任意的一个目录里即可。

import sys print(sys.path) [  'C:\\Users\\chris\\Desktop\\Test',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\python37.zip',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\DLLs',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\lib',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Roaming\\Python\\Python37\\site-packages',  'C:\\Users\\chris\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\lib\\site-packages' ]

5.2 __all__的使用

使用from <模块名> import *导入一个模块里所有的内容时，本质上是去查找这个模块的__all__属性，将__all__属性里声明的所有内容导入。如果这个模块里没有设置__all__属性，此时才会导入这个模块里的所有内容。

5.2.1 模块里的私有成员

模块里以一个下划线_开始的变量和函数，是模块里的私有成员，当模块被导入时，以_开头的变量默认不会被导入。但是它不具有强制性，如果一个代码强行使用以_开头的变量，有时也可以。但是强烈不建议这样使用，因为有可能会出问题。

test1.py:模块里没有__all__属性

a = 'hello'
def fn():
    print('我是test1模块里的fn函数')

test2.py:模块里有__all__属性

m = '早上好'
_n = '下午好'
def _bar():
    print('我是test3里的bar函数')

demo.py

from test1 import *
from test2 import *
from test3 import *
 
print(a)
fn()
 
print(x)
# print(y) 会报错，test2的__all__里没有变量 y
foo()
 
 
print(m)
# print(_n) 会报错，导入test3时， _n 不会被导入
 
import test3
print(test3._n)  # 也可以强行使用，但是强烈不建议

5.3__name__的使用

在实际开中，当一个开发人员编写完一个模块后，为了让模块能够在项目中达到想要的效果，这个开发人员会自行在py文件中添加一些测试信息，例如：

test1.py

def add(a,b):
    return a+b
 
# 这段代码应该只有直接运行这个文件进行测试时才要执行
# 如果别的代码导入本模块，这段代码不应该被执行
ret = add(12,22)
print('测试的结果是',ret)

demo.py

import test1.py   # 只要导入了tets1.py,就会立刻执行 test1.py 代码，打印测试内容

为了解决这个问题，python在执行一个文件时有个变量__name__.在Python中，当直接运行一个py文件时，这个py文件里的__name__值是__main__,据此可以判断一个一个py文件是被直接执行还是以模块的形式被导入。

def add(a,b):
    return a+b
 
if __name__ == '__main__':  # 只有直接执行这个py文件时,__name__的值才是 __main__
    # 以下代码只有直接运行这个文件才会执行，如果是文件被别的代码导入，下面的代码不会执行
    ret = add(12,22)
    print('测试的结果是',ret)

注意事项： 

在自定义模块时，需要注意一点，自定义模块名不要和系统的模块名重名，否则会出现问题！

6.包的使用

一个模块就是一个 py 文件，在 Python 里为了对模块分类管理，就需要划分不同的文件夹。多个有联系的模块可以将其放到同一个文件夹下，为了称呼方便，一般把 Python 里的一个代码文件夹称为一个包。

导入包的方式

现有以下包newmsg,包里由两个模块，分别是sendmsg.py、recvmsg.py文件。在包的上级文件夹里，有一个test.py文件，目标是在test.py文件里引入newmsg的两个模块。

目录结构如下图所示：

 sendmsg.py文件里的内容如下:

def send_msg():
  print('------sendmsg方法被调用了-------')

recvmsg.py文件里的内容如下:

def recv_msg():
  print('-----recvmsg方法被调用了--------')

可以使用以下几种方式来导入模块，使用模块里的方法。

1）直接使用包名.模块模块名导入指定的模块。

import newmsg.sendmsg
newmsg.sendmsg.send_msg()

2）使用from xxx import xxx 方式导入指定模块。

from newmsg import sendmsg,recvmsg
sendmsg.send_msg()
recvmsg.recv_msg()