Python包和库

2.3 包和库

2.3.1 包的概念

包是在模块之上的概念，为了方便管理而将多个脚本文件(模块文件)进行打包。
包是一种用点式模块名构造 Python 模块命名空间的方法。例如，模块名 A.B 表示包 A 中名为 B 的子模块。正如模块可以区分不同模块之间的全局变量名称一样，点式模块名可以区分 NumPy 或 Pillow 等不同多模块包之间的模块名称。
包其实就是文件夹，包和文件夹的一大区别在于：包内存放了一个名为__pycache__的文件夹和__init__.py文件，该文件的内容就将是包的内容。然后是一些模块文件和子目录，如果子目录中也有__init__.py，那么它就是这个包的子包了。

2.3.2 包的导入

可以通过类似导入模块的方式导入包。导入包其实就是运行包下的__init__.py文件。如果包中没有__init__.py，则在导入包时不会有效果。但是会自动创建一个名为__pycache__ 的文件夹。
由于在导入包的时候会自动运行包内的__init__.py文件，所以一般会在该文件中写明导入包时要导入的包内其他py文件的语句。此时就可以用到相对导入了。
不建议在包内的__init__.py文件中写入其它非导入模块语句，尽量保证该文件的简洁性。
在__init__.py文件中，可以定义一个变量：__all__，一般这个变量等于该包内所有子模块名，这样在通过from 包 import *时则会查找__all__变量，并将该变量所指向的模块全部导入。

2.3.3 库的概念

库是具有相关功能模块(包)的集合。这也是Python的一大特色之一，即具有强大的标准库、第三方库以及自定义模块。一些大型的项目要实现比较多的功能，创建了许多的包和模块，那么就可以将所有的包放在一起，形成一个库。
其实库是个抽象的概念，只要某个模块或者一组模块，开发它们的目的就是给其它模块调用的，就可以称之为库。

2.3.4 标准库

Python 标准库
Python语言提供了功能丰富的标准库 。这些标准库把开发中常用的功能都做好了。我们可以直接使用它们。
这些标准库里面有一部分叫做内置类型(built-in types)和内置函数(built-in functions)。内置类型和内置函数无须使用import导入，可以直接使用。内置类型有：int、float、str、list、tuple等。
还有些标准库，需要使用import导入，才能使用。常见有 sys, os, time, datetime, json，random 等。
我们要结束Python程序，就可以使用sys库里面的exit函数。
我们要得到字符串形式的当前日期和时间，可以使用datetime库。
我们要获取随机数字，可以使用random库。
练习
1、利用dir、help探索上述标准库
2、使用不同的方式导入上述标准库

2.3.5 安装第三方库

同样的，和模块一样，来自网上其它人员编写的模块组合而成的库称之为第三方库，Python强大之处不仅仅是系统自带的标准库，还有来自网上由其它人员编写的大量实用的第三方库，下载安装之后可以极大的提高编程效率，让我们不必为了编写某些特定的功能去重复造轮子。
要使用第三方库我们需要安装到本地。一般有以下几种方式安装第三方库：

2.3.5.1 通过pip安装

这也是最简单、最常用的一种方式。
1、运行cmd命令打开cmd窗口。
2、在cmd窗口中输入命令：pip install 第三方库名[==版本号]
3、按下回车后会自动到PYPI收集并安装第三方库。安装的路径为Python\Lib\site-packages，这个文件夹就是Python专门用来下载并安装第三方库的。

2.3.5.2 复制文件夹安装

1、直接到已经安装好第三方库的电脑上，找到第三方库安装的文件路径，将库相关的文件夹(一般为库同名的文件夹以及库名-版本号.dist-info文件夹)复制
2、粘贴到另一台电脑相应的文件夹中。

注意：这种方法是电脑没有网络无法从网上下载的一种替代方式，不推荐使用。并且要注意两台电脑上安装的Python版本最好要一致。

2.3.5.3 到PYPI官网上下载安装文件安装

1、直接打开PYPI并搜索要安装的库名。
2、找到后点击库主页左上方的Download files。然后在右侧找到适合自己电脑系统的安装文件。注意，这个时候下载的安装文件是.whl格式的。
3、打开cmd窗口并将工作目录切换到刚才下载的whl安装文件所在的目录中
4、通过命令pip install xx.whl即可完成安装。

2.3.5.4 通过PyCharm安装

1、打开PyCharm，然后点击文件\设置\项目：项目名\Python解释器，然后点击+

2、在弹出的对话空中，在上方输入要安装的库名：requests，找到之后点击左下方的安装软件包后。软件会自动下载并安装。

练习
通过不同的方式分别安装：pandas、requests、pygame、numpy库

2.3.6 导入说明

1、为了保证运行效率，每次解释器会话只导入一次模块。如果更改了模块内容，必须重启解释器；仅交互测试一个模块时，也可以使用 importlib.reload()，例如：
>>> import importlib
>>> importlib.reload(模块名)
2、可以使用as关键字将最后导入的内容和as后的名称进行绑定。例如：
import math as mt # 用mt代表导入后的math模块名
from math import sqrt as st # 用st代表导入的sqrt函数
模块名、变量、函数、类等都可以通过as和其它内容进行绑定。这么做的好处有几点：

• 在不加入模块名的情况下可以区分同名对象
• 可以简化输入，提高代码编写速度
  3、使用 from package import item 时，item 可以是包的子模块（或子包），也可以是包中定义的函数、类或变量等其他名称。import 语句首先测试包中是否定义了 item；如果未在包中定义，则假定 item 是模块，并尝试加载。如果找不到 item，则触发 ImportError 异常。相反，使用 import item.subitem.subsubitem 句法时，除最后一项外，每个 item 都必须是包；最后一项可以是模块或包，但不能是类、函数或变量。