Python之模块

模块

什么是模块

• 模块是一个包含有一系列数据，函数，类等组成的程序组
• 模块是一个文件，模块文件名通常以 .py 结尾

模块的作用

• 让一些相关的数据，函数，类等有逻辑的组织在一起，使逻辑结构更加清晰
• 模块中的数据，函数和类等可提供给其它模块或程序使用

模块的分类

• 内置模块(builtins)，在解析器的内部可以直接使用
• 标准库模块，安装Python时已安装且可直接使用
• 第三方模块(通常为开源),需要自己安装
• 用户自己完的模块(可以作为其它人的第三方模块)

模块的导入

import 语句

import 模块名1[as 模块新名1][,模块名2 [as 模块新名2]], ...
# 作用：将某模块整体导入到当前模块
# 用法：模块.属性名

# 导入数学模块
import math
# 导入系统模块 sys 和 os 模块
import sys, os

• dir(obj) 函数返回模块所有属性的字符串列表
• help(obj) 可以查看模块相关的文档字符串

from import 语句

from 模块名 import 模块属性名1 [as 属性新名1][,模块属性名2[as 属性新名2], ...]
# 作用：将某模块内的一个或多个属性导入到当前模块的作用域

from math import pi
from math import pow, sqrt
from math import factorial as fac

from import * 语句

from 模块名 import *
# 作用：将某模块的所有属性都导入到当前模块

from math import *

dir 函数

dir([对象]) 返回一个字符串列表

• 如果没有参数调用，则返回当前作用域内的所有变量的列表
• 如果给定一个对象作为参数，则返回这个对象的所有变量的列表
  • 对于一个模块，返回这个模块的全部属性
  • 对于一个类对象,返回类对象的所有变量，亲递归基类对象的所有变量
  • 对于其它对象，返回所有的变量，类变量，基类变量

数学模块

变量

• math.e 自然对数的底 e
• math.pi 圆周率 pi

函数

• math.ceil(x) 对x向上取整，比如x=1.2，返回2
• math.floor(x) 对x向下取整，比如x=1.2，返回1
• math.sqrt(x) 返回x的平方根
• math.factorial(x) 求x的阶乘
• math.log(x[, base]) 返回以base为底x的对数, 默认以自然对数e为底
• math.log10(x) 求以10为底``x的对数
• math.pow(x, y) 返回 x**y (x的y次方)
• math.fabs(x) 返回浮点数x的绝对值
• math.degree(x) 将弧度x转换为角度
• math.radians(x) 将角度x转换为弧度
• math.sin(x) 返回x的正弦(x为弧度)
• math.cos(x) 返回x的余弦(x为弧度)
• math.tan(x) 返回x的正切(x为弧度)
• math.asin(x) 返回x的反正弦(返回值为为弧度)
• math.acos(x) 返回x的反余弦(返回值为为弧度)
• math.atan(x) 返回x的反正切(返回值为为弧度)

时间模块

时间简介

• 公元纪年是从公元 0000年1月1日0时开始的
• 计算机元年是从1970年1月1日0时开始的,此时时间为0,之后每过一秒时间+1
• UTC 时间 (Coordinated Universal Time) 是从Greenwich时间开始计算的.
• UTC 时间不会因时区问题而产生错误
• DST 阳光节约时间(Daylight Saving Time)，又称夏令时, 是一个经过日照时间修正后的时间

时间元组

时间元组是一个9个整型元素组成的,这九个元素自前至后依次为:

• 四位的年(如: 1993)
• 月 (1-12)
• 日 (1-31)
• 时 (0-23)
• 分 (0-59)
• 秒 (0-59)
• 星期几 (0-6, 周一是 0)
• 元旦开始日 (1-366)
• 夏令时修正时间 (-1, 0 or 1)

如果年份值小于100,则会自动转换为加上1900后的值

变量

• time.altzone 夏令时时间与UTC时间差(秒为单位)
• time.daylight 夏令时校正时间
• time.timezone 本地区时间与UTC时间差(秒为单位)
• time.tzname 时区名字的元组， 第一个名字为未经夏令时修正的时区名,第一个名字为经夏令时修正后的时区名

函数

• time.time() 返回从计算机元年至当前时间的秒数的浮点数(UTC时间为准)
• time.sleep(secs) 让程序按给定秒数的浮点数睡眠一段时间
• time.gmtime([secs]) 用给定秒数转换为用UTC表达的时间元组(缺省返回当前时间元组)
• time.asctime([tuple]) 将时间元组转换为日期时间字符串
• time.mktime(tuple) 将本地日期时间元组转换为新纪元秒数时间(UTC为准)
• time.localtime([secs]) 将UTC秒数时间转换为日期元组（以本地时间为准)

系统模块

系统模块全部是运行时系统相关的信息

变量

• sys.path 模块搜索路径 path[0] 是当前脚本程序的路径名，否则为 ''
• sys.modules 已加载模块的字典
• sys.version 版本信息字符串
• sys.version_info 版本信息的命名元组
• sys.platform 操作系统平台名称信息
• sys.argv 命令行参数 argv[0] 代表当前脚本程序路径名
• sys.copyright 获得Python版权相关的信息
• sys.builtin_module_names 获得Python内建模块的名称（字符串元组）标准输入输出时会用到
• sys.stdin 标准输入文件对象，多用于input()
• sys.stdout 标准输出文件对象,多用于print()
• sys.stderr 标准错误输出文件对象, 用于输出错误信息

函数

• sys.exit([arg]) 退出程序，正常退出时 sys.exit(0)
• sys.getrecursionlimit()
• sys.getrecursionlimit() 得到递归嵌套层次限制（栈的深度）
• sys.setrecursionlimit(n) 得到和修改递归嵌套层次限制（栈的深度）

自定义模块

• 开发人员自定义的模块
• 自定义的模块的模块名必须符合"标识符"的命名规则（同变量名)
• 模块有各自独立的作用域，模块内的变量不会冲突

# mymod1.py
def myfun():
    print('我是mymod1中myfun')

name= 'audi'

# mymod2.py
def myfun():
    print('我是mymod2种的myfun')

name= 'tesla'

# test1.py
import mymod1
# from mymod1 import *

mymod1.myfun()     # 我是mymod1中myfun
print(mymod1.name) # audi

# 以下演示模块内的变量不会冲突
# test2.py
import mymod1
import mymod2

mymod1.myfun()     # 我是mymod1中myfun
mymod2.myfun()     # 我是mymod2中myfun
print(mymod1.name)  # audi
print(mymod2.name)  # tesla

# 以下演示模块内的变量会冲突
# 后倒入的会覆盖前导入的
# test3.py
from mymod1 import *
from mymod2 import *

myfun()      # 我是mymod2中myfun
print(name)  # tesla

模块化编程的优点

• 有利于多人合作开发
• 使代码更易于维护
• 提高代码的复用率
• 有利于解决变量名冲突问题

模块的加载与导入

import 语句搜索模块的路径顺序

• 搜索程序运行时的路径(当前路径)
• sys.path 提供的路径
• 搜索内置模块

sys.path 是一个存储模块搜索路径的列表

• 可以把自定义的模块放在相应的路径下可以导入
• 可以把自己模块的路径添加在 sys.path 列表中

模块的加载过程

• 在模块导入时，模块的所有语句会执行
• 如果一个模块已经以导入，则再次导入时不会重新执行模块内的语句

模块的重新加载

import mymod3
import imp
imp.reload(mymod3)    # 重新加载 mymod3模块

模块导入和执行的过程

• 先搜索相关的路径找模块 .py
• 判断是否有此模块对应的 .pyc 文件，如果存在 pyc 文件且比 .py 文件新，则直接加载 .pyc 文件
• 否则用 .py 文件生成 .pyc 后再进行加载

模块的属性

属性的实质是变量(是模块内的全局变量)

模块内预置的属性

• __doc__ 用来绑定模块的文档字符串
• __file__ 绑定模块对应的文档路径名
  • 对于内建模块，不绑定路径(没有 __file__ 属性)
  • 对于其它模块，绑定路径名的字符串
• __name__ 用来记录模块的自身名字
  • 记录模块名
  • 用来判断是否为主模块(最先运行的模块)
  • 当此模块为主模块时，__name__ 绑定 __main__
  • 当此模块不是主模块时，此属性绑定模块名
• __all__ 用来存放可导出属性的 字符串列表
  • 当用 from import * 语句导入时，只导入 __all__ 列表内的属性

模块的隐藏属性

模块中以 _ 开头的属性，在 from import * 语句导入时，将不被导入，通常称这些属性为隐藏属性

随机模块

• R.random() 返回一个[0, 1) 之间的随机实数
• R.uniform(a,b) 返回[a,b) 区间内的随机实数
• R.randrange([start,] stop[, step]) 返回range(start,stop,step)中的随机数
• R.choice(seq) 从序列中返回随意元素
• R.shuffle(seq[, random]) 随机指定序列的顺序(乱序序列）
• R.sample(seq,n) 从序列中选择n个随机且不重复的元素
• R.getrandbits(nbit) 以长整型的形式返回用nbit位来表示的随机数
• R.seed(a=None) 用给定的数a设置随机种子,不给参数a则用当前时间设置随机种子

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包(模块包)

包是将模块以文件夹的组织形式进行分组管理的方法

包的作用

• 将一系列模块进行分类管理，有利于防止命名冲突
• 可以在需要时加载一个或部分模块而不是全部模块
• 一个包内可以有多个子包和模块
• 包可以当做模块来使用

包的示例

__init__.py 文件

常规包内必须存在的文件，__init__.py 会在包加载时被自动调用

• 编写此包的内容
• 在内部填写文档字符串
• 在 __init__.py 内可以加载此包所依懒的一些其它模块
• 只有当存在 __init__.py 时，文件夹才能被当做一个包
• __init__.py 内的 __all__ 列表
  • 用来记录此包中有哪儿些子包或模块在用from 包 import *
  • 语句导入时是否被调导入
  • __all__列表只对 from import *语句起作用
  • 可以选择性得加载一些子包和模块

包的导入

用三条import语句可以导入包（同模块的导入规则)

import 包名 [as 包别名]
import 包名.模块名 [as 模块新名]
import 包名.子包名.模块名

from 包名 import 模块名 [as 模块新名]
from 包名.子包名 import 模块名 [as 模块新名]
from 包名.子包名.模块名 import 属性名 [as 属性新名]

from 包名 import *
from 包名.模块名 import *

# 示例
import mypack # 导入mypack包
import mypack.menu # 导入mypack下的menu模块
import mypack.games.tanks # 导入mypack下的games包下的tanks模块

from mypack import menu # 导入mypack下的menu模块
from mypack.office import excel # 导入mypack下的offie包下的excel模块

包的相对导入

包的相对导入是指包内模块的相互导入

from 相对路径包或模块 import 属性或模块名
from 相对路径包或模块 import *

相对路径

• . 代表当前目录
• .. 代表上一级目录
• ... 代表上二级目录
• .... 以此类推
  相对导入时不能超出包的外部

包的加载路径

• 当前文件夹
• sys.path 给出的路径