• #1 模块的创建">#1 模块的创建
  • #2 模块的导入">#2 模块的导入
    • #2.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name></font>">#2.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name></font>
    • #2.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>">#2.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>
    • #2.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>">#2.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>
    • #2.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name> as <alt_name></font>">#2.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name> as <alt_name></font>
    • #2.5 包含单个类的模块">#2.5 包含单个类的模块
    • #2.6 包含多个类的模块">#2.6 包含多个类的模块
  • #3 包">#3 包
    • #3.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name>[, <module_name> ...]</font>">#3.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name>[, <module_name> ...]</font>
    • #3.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <modules_name>[, <module_name> ...]</font>">#3.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <modules_name>[, <module_name> ...]</font>
    • #3.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>">#3.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>
    • #3.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>">#3.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>
    • #3.5 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <module_name> as <alt_name></font>">#3.5 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <module_name> as <alt_name></font>
  • #4 总结">#4 总结
  • #5 练习题">#5 练习题

    12模块 - 图1

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    上一关,我们介绍了类和对象:

    12模块 - 图2

    这一关,我们将为大家介绍模块和包: 在开发大型软件时,随着代码写的越来越多,如果将所有的代码都放在一个文件里,势必为以后的维护带来很大的困难。正如仓颉造字一样,仓颉是黄帝的史官,用祖传结绳记事的老办法记载史实。时间一长,那些大大小小,奇形怪状的绳结都记了些什么,连他自己也没法辨认了。于是,仓颉开始想新的办法,用什么方式可以帮助大家分辨清不同的事物,在仓颉的努力下,他创造了文字,解决了这个问题。而在 Python 中,为了编写易于维护的代码,我们会将代码拆分放到不同的文件里,这样每个文件包含的代码相对就会减少。在 Python 中,一个 .py 文件称为一个模块(Module)。 模块化能够带来很多好处:
    1. 简化问题求解
    将所有代码放在一个文件中时,我们需要考虑的是整个问题的求解,代码实现的复杂度大大增加。将代码拆分放在多个文件中时,每个文件只需要对子问题进行求解,代码实现的复杂度大大降低。
    1. 提高代码可维护性
    由于解决不同子问题的代码放在了不同的文件中,代码之间的依赖性小,其中一个文件的修改对其他文件产生影响的几率大大降低。维护人员可以对其中一个文件的代码进行修改,而不必熟悉其他文件中的代码。由于每个文件专注于解决一个子问题,文件之间的并行开发成为可能。
    1. 提高代码可重用性
    一个模块编写完成后,可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候,也可以引用其他模块,包括 Python 内置的模块和来自第三方的模块。这样就不需要重复造轮子。大大提高了代码的复用性和开发效率。
    1. 减少代码冲突
    模块提供了一个独立的命名空间,独立命名空间的好处是可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量可以放在不同的模块中。因此,我们自己在编写模块时,不必考虑名字会与其他模块冲突。但是也要注意,尽量不要与内置函数名字冲突。 了解了模块是什么之后,我们一起来看下如何创建模块?

    #1 模块的创建

    模块的创建非常简单,一个 .py 文件便是一个模块(Module)。将下面的代码保存在 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils.py</font> 文件中,这个操作是非常简单的,只需要我们创建一个文件名为 utils 的 py 文件,然后将代码复制到 utils 的 py 文件中就完成了一个模块的创建。
    1. # utils.py模块
    2. def max_num(a, b):
    3. if a >= b:
    4. return a
    5. else:
    6. return b
    7. def min_num(a, b):
    8. if a > b:
    9. return b
    10. else:
    11. return a
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    13 这样我们便创建了一个名为 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils</font> 的模块,在这个模块中,定义了两个函数: <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num</font><font style="color:rgb(71, 101, 130);">min_num</font> ,两个函数分别为求两个数中的大数和小数。

    #2 模块的导入

    #2.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name></font>

    模块创建完成后,可以使用 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import</font> 关键字来导入模块,例如:
    1. import utils
    1 我们看到通过 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import 模块名</font> 的方式完成了模块导入。 执行上述指令后,Python 首先会从自己内置模块中查找是否含有该模块的定义,若未查询到会从 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">sys.path</font> 对应的模块路径查询是否含有对应模块的定义,如果搜索完成,仍然没有对应的模块时,则抛出 import 的异常。 也就是说当执行 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import utils</font> 这条指令时,Python 会从以下路径中搜索模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils.py</font>
    1. 在当前目录下搜索该模块。
    2. 在环境变量 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">PYTHONPATH</font> 指定的路径列表中依次搜索。
    3. 在 Python 安装路径的 lib 库中搜索。
    上述路径可以通过变量 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">sys.path</font> 获得,该变量位于模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">sys</font> 中。<font style="color:rgb(71, 101, 130);">sys.path</font>是 Python 的一个系统变量,是 Python 搜索模块的路径列表。其获取的方法如下:
    1. import sys
    2. print(sys.path)
    1
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    3 为了让创建的模块能够被找到,需要将模块放到上述路径中的一个,因为 Python 只会在这些路径中去查找模块,如果没有将模块创建在这些路径中,则找不到对应的模块,也就没办法应用模块中的对象和方法了。 现在呢,我们想要去调用模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils</font> 中的 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num</font> <font style="color:rgb(71, 101, 130);">min_num</font> 方法,第一步为导入模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils</font>,第二步为调用模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils</font> 中的两个方法,具体语句如下:
    1. #导入模块utils
    2. import utils
    3. print(utils.max_num(4, 5))
    4. print(utils.min_num(4, 5))
    1
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    4
    5 我们看到为了调用模块中的函数 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num</font> <font style="color:rgb(71, 101, 130);">min_num</font>,需要在函数名前面添加 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils.</font> 前缀。如果不添加 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils.</font> 前缀 ,则会报错。

    #2.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>

    下面,我们一起来看模块导入的另一种方法,直接导入模块中的对象,语句为:<font style="color:rgb(71, 101, 130);">from 模块名 import 方法名</font>,我们一起看下方实例:
    1. from utils import max_num, min_num
    2. print(max_num(4, 5))
    3. print(min_num(4, 5))
    1
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    3
    4 使用这种方式导入时,调用 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num</font> <font style="color:rgb(71, 101, 130);">min_num</font> 函数便不需要添加前缀 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils.</font> 有时候,为了方便,会使用 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import *</font> 来导入模块中的所有对象。
    1. from utils import *
    2. print(max_num(4, 5))
    3. print(min_num(4, 5))
    1
    2
    3
    4

    #2.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>

    大家在成长过程中,都会有一些别名,仓颉也有,仓颉又被称为“造字圣人”,“造字圣人”就是仓颉的别名。 Python 中模块内的对象和方法也可以有自己的别名,实现语句为: <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from 模块名 import *** as 别名</font> ,该命令为导入的对象起一个别名。这样就可以通过别名来使用对象。例如:
    1. from utils import max_num as max_n, min_num as min_n
    2. print(max_n(4, 5))
    3. print(min_n(4, 5))
    1
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    4 在上面的例子中,分别为 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num,min_num</font> 取了别名 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_n,min_n</font>。这样在调用函数时,便可以使用 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_n,min_n</font>

    #2.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name> as <alt_name></font>

    我们还可以为导入的整个模块起一个别名,这样便可以通过模块的别名来使用模块,使用方法是一样的,都是将 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">模块名.</font> 作为前缀。例如:
    1. import utils as ul
    2. print(ul.max_num(4, 5))
    3. print(ul.min_num(4, 5))
    1
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    3
    4 在上面的例子中,为模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils</font> 取了别名 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">ul</font>,这样在调用函数时,便可以使用 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">ul.</font> 前缀。

    #2.5 包含单个类的模块

    我们一起来看下包含单个类的模块,我们创建一个模块(car.py),包含类 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">car</font> ,语句如下:
    1. class Car:
    2. def __init__(self, mk, md, y, c):
    3. self.make = mk
    4. self.model = md
    5. self.year = y
    6. self.color = c
    7. self.mileage = 0
    8. def get_description(self):
    9. description = f'{self.year} {self.color} {self.make} {self.model}'
    10. print(description)
    11. def get_mileage(self):
    12. print(f"This car has {self.mileage} miles on it")
    13. def update_mileage(self, mile):
    14. self.mileage = mile
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    17 导入类(my_car.py):
    1. from car import Car
    2. my_car = Car('audi', 'a4', 2016, 'white')
    3. my_car.get_description()
    4. my_car.update_mileage(30)
    5. my_car.get_mileage()
    1
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    5
    6

    #2.6 包含多个类的模块

    我们创建模块(car.py),其中包含父类 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">car</font> 和继承类 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">Electriccar</font> ,语句如下:
    1. class Car:
    2. def __init__(self, mk, md, y, c):
    3. self.make = mk
    4. self.model = md
    5. self.year = y
    6. self.color = c
    7. self.mileage = 0
    8. def get_description(self):
    9. description = f'{self.year} {self.color} {self.make} {self.model}'
    10. print(description)
    11. def get_mileage(self):
    12. print(f"This car has {self.mileage} miles on it")
    13. def update_mileage(self, mile):
    14. self.mileage = mile
    15. class ElectricCar(Car):
    16. def __init__(self, mk, md, y, c):
    17. super().__init__(mk, md, y, c)
    18. self.battery_size = 100
    19. def get_battery(self):
    20. print(f"This car has {self.battery_size} -kWh battery.")
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    26 导入单个类(my_electirc_car.py):
    1. from car import ElectricCar
    2. my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model 3', 2018, 'white')
    3. my_tesla.get_description()
    4. my_tesla.get_battery()
    1
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    4
    5 导入多个类(my_cars.py):
    1. from car import ElectricCar, Car
    2. my_car = Car('audi', 'a4', 2016, 'white')
    3. my_car.update_mileage(30)
    4. my_car.get_mileage()
    5. my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model 3', 2018, 'white')
    6. my_tesla.get_description()
    7. my_tesla.get_battery()
    1
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    9 导入整个模块:
    1. import car
    2. my_car = car.Car('audi', 'a4', 2016, 'white')
    3. my_car.update_mileage(30)
    4. my_car.get_mileage()
    5. my_tesla = car.ElectricCar('tesla', 'model 3', 2018, 'white')
    6. my_tesla.get_description()
    7. my_tesla.get_battery()
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    9 导入模块中的全部类:
    1. from car import *
    2. my_car = Car('audi', 'a4', 2016, 'white')
    3. my_car.update_mileage(30)
    4. my_car.get_mileage()
    5. my_tesla = ElectricCar('tesla', 'model 3', 2018, 'white')
    6. my_tesla.get_description()
    7. my_tesla.get_battery()
    1
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    #3 包

    仓颉在创造出文字之前,也摸索了很多办法,他先是在绳子上打结,用各种不同颜色的绳子,表示各种不同的牲口。但时间一长,就不奏效了。增加的数目在绳子上打个结很方便,而减少数目时,在绳子上解个结就麻烦了。仓颉又想到了在绳子上打圈圈,在圈子里挂上各式各样的贝壳,来代替他所管的东西。增加了就添一个贝壳,减少了就去掉一个贝壳。但是随着仓颉管理事情的增多,这个方法也不好用了,他只能寻找其他办法,有一天,他看到猎人用动物的脚印来判断动物的踪迹,受到启发,创造了用符号表示事物,也就是文字。 在程序中呢,也会遇到和仓颉一样的问题,就是假设我们开发了一个很庞大的应用程序,程序包含了非常多的模块。随着模块数量的增长,如果将模块都放在同一个目录下,将变得越来越难管理。特别当模块具有相似的名称或相似的功能。这时候我们非常希望对这些模块进行分组管理,Python 中的包实现了对模块分组管理的功能。包的创建非常简单,它利用了操作系统的分层文件结构。我们只要将模块放在一个目录下便可。

    12模块 - 图3

    在上图中,目录 pkg 下有两个模块,<font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils1.py</font> <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils2.py</font>,pkg 便是一个包。(包相当于一个文件夹,模块则相当于文件夹中的文件) 两个模块中的语句如下:(语句相当于文件中的内容)

    <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils1.py</font>:

    1. def max_num(a, b):
    2. if a >= b:
    3. return a
    4. else:
    5. return b
    6. def min_num(a, b):
    7. if a > b:
    8. return b
    9. else:
    10. return a
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    <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils2.py</font>:

    1. def sum_num(a, b):
    2. return a + b
    3. def abs_num(a):
    4. if a >= 0:
    5. return a
    6. else:
    7. return -a
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    #3.1 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">import <module_name>[, <module_name> ...]</font>

    导入包中的模块,语法规则为:<font style="color:rgb(71, 101, 130);">import 包.模块名</font>,我们一起看下方语句:
    1. import pkg.utils1
    2. import pkg.utils2
    3. print(pkg.utils1.max_num(4, 5))
    4. print(pkg.utils2.sum_num(4, 5))
    1
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    3
    4
    5 导入包 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">pkg</font> 中的模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils1</font> 和模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils2</font>,并调用两个模块中的方法,将 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">pkg.utils1.</font> 作为前缀放在 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">max_num()</font>方法前,表示是在 pkg 包中的模块 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">utils1</font> 内的方法。

    #3.2 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <modules_name>[, <module_name> ...]</font>

    我们也可以通过 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from</font> 语句来实现模块的导入,我们一起看下方语句:
    1. from pkg import utils1, utils2
    2. print(utils1.max_num(4, 5))
    3. print(utils2.sum_num(4, 5))
    1
    2
    3
    4

    #3.3 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import <name(s)></font>

    我们再来一起看下,定义包之后,导入指定模块中的对象,我们看下方语句:
    1. from pkg.utils1 import max_num
    2. print(max_num(4, 5))
    1
    2
    3 和第二部分模块导入相比,就是在模块名前将包的名字作为前缀 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">pkg.utils1</font> 来实现的,其余语句均与模块导入一致。

    #3.4 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <module_name> import as <alt_name></font>

    为模块内的对象和方法设置别名,语句如下:
    1. from pkg.utils1 import max_num as max_n
    2. print(max_n(4, 5))
    1
    2
    3

    #3.5 <font style="color:rgb(71, 101, 130);">from <package_name> import <module_name> as <alt_name></font>

    为导入的整个模块设置别名,语句如下:
    1. from pkg import utils1 as ul1
    2. print(ul1.max_num(4, 5))
    1
    2
    3

    #4 总结

    本关,我们主要给大家介绍了模块和包,我们一起来回顾下本关内容:

    12模块 - 图4

    #5 练习题

    自定义一个模块,并在另一个文件中导入这个模块。

    更新于: 12/30/2021, 2:46:39 AM