Python的模块与包

前言? ? ? ??

????????当你编写Python程序时，你经常会引入别人编写好的模块。有的模块是Python自带的，你无需安装就能直接引用，而有的模块则是由Python生态系统里的第三方工程师提供的，你需要通过pip安装之后，才能进行使用。由于在编写Python程序的时候会经常引用别人编写好的模块，因此你应该花一些时间来了解与之有关的知识点。为了让你对Python中的模块有一个清晰的认识，这篇文章将从以下几步来展开：

1. 如何引入模块
2. 理解模块（Module）
3. 包（Package）

【一】如何引入模块

????????首先，我们来看一看，如何引入Python内置的模块。新建文件start.py，内容如下所示：

import os

????????以上指令引入了Python内置模块os，引入它之后，我们便可以使用这个模块内部的函数，比如你可以调用它提供的函数cpu_count来获取CPU的核数：

import os

print(os.cpu_count())

????????在命令行中执行以下命令，得到的结果如下所示：

% python3 start.py
4

????????接下来，我们看看如何引入第三方提供的模块，这里，我们使用requests作为例子，关于它的使用说明，你可以到它的官网查阅。由于你使用的不是Python内置的模块，因此，你首先需要执行以下命令来安装requests：

pip install requests

安装之后，在start.py中添加以下指令，：

import requests

????????该指令的作用是导入requests模块，接下来，你便可以使用该模块所提供的功能。比如，我们可以使用其中的get函数来获取digolds.cn的网页内容，具体的指令如下所示：

r = requests.get('https://digolds.cn')
print(r.text)

????????除此之外，你还可以通过from module import submodule来引入模块中的某个函数，比如下面的代码和上面的代码是等价的：

from requests import get
r = get('https://digolds.cn')
print(r.text)

或者，你也可以通过import module.submodule.submodule来引入模块中的某个函数，如下所示：

import requests.get
r = requests.get('https://digolds.cn')
print(r.text)

这里的submodule有可能是另外一个模块，也可能是当前模块中的某一个常量、函数或者类等。

创建包和模块是在 Python 中组织和管理代码的重要方式。下面我将介绍如何创建包和模块：

【二】模块（modules）

【1】概念：

????????将实现某一特定功能的代码放置在一个文件中，以便于其他程序进行导入使用，可以避免函数名、变量名的冲突，该文件称为模块，拓展名为.py

【2】作用：

模块 = 函数 + 类 + 变量
程序规模不断变大需要分为多个文件，以提高维护性
模块可以重复导入，提高重用性

【3】分类：

Python 中的模块可以分为三类：

1. 内置模块（Built-in Modules）： 这些模块是 Python 标准库中自带的模块，可以直接使用，无需安装额外的包。标准库包含了各种功能模块，如数学计算、文件操作、日期时间处理、网络通信等。例如，math 模块提供了数学运算函数，datetime 模块用于处理日期和时间。

2. 第三方模块（Third-party Modules）： 这些模块是由其他开发者或组织开发并共享的，可以通过 pip 或其他包管理工具安装。第三方模块提供了许多额外的功能和工具，可以帮助你解决各种问题。常用的第三方模块包括 numpy（数值计算）、requests（HTTP 请求）、beautifulsoup4（HTML 解析）等。

3. 自定义模块（Custom Modules）： 这些模块是由你自己创建的，用于组织和重用自己的代码。你可以将相关的函数、类和变量封装在一个文件中，并按需导入和使用。自定义模块可以按照你的项目需求来设计，提高代码的可读性和可维护性。

无论是内置模块、第三方模块还是自定义模块，它们都可以通过 import 语句导入到 Python 程序中，并使用其中定义的函数和类。

（ 1 ）导入内置模块

import math

result = math.sqrt(16)
print(result)  # 输出：4.0

（ 2 ）?第三方模块

import numpy as np

array = np.array([1, 2, 3])
print(array)  # 输出：[1 2 3]

（ 3 ）?自定义模块

import my_module

my_module.my_function()

?

（ 4 ）模块常见的导入方法：五种

????????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

（5）使用import导入模块

????????import 模块名
????????import ?模块名1，模块名2…… ?# 导入多个模块
????????import math
????????print(math.sqrt(9))

（6）使用from......import语句导入模块

????????作用：使用import导入模块时，如果只需要部分函数，可以通过from实现、
????????PS：使用时不需要增加模块名前缀

from math import sqrt, floor
print(sqrt(9), floor(10.88)) ?# 3.0 10

????????PS：使用from……import导入的模块，必须保证导入的内容名称是唯一的。若导入模块有相同的变量、函数、类。则会覆盖之前导入的同名内容，因此需要检查，别名应简洁。

（7）使用as关键字为导入模块定义别名

原因：某些情况下，模块名称过长，建议使用as命名一个较为短的新名称，调用时使用新名称操作

from math import sqrt, floor
print(sqrt(9), floor(10.88)) ?# 3.0 10

（8）自定义模块

作用：将相关代码写在一个单独的文件中，并命名为“.py”。自行创建的模块名称不能与标准库中的模块名称相同????????
例：新建一个模块的文件，实现素数的判断

当前目录新建prime.py
输入代码后保存退出

def fun_prime(num):
? ? if num < 2:
? ? ? ? print('请输入大于2的整数')
? ? else:
? ? ? ? for i in range(2, num):
? ? ? ? ? ? if num % 2 == 0:
? ? ? ? ? ? ? ? return 0
? ? ? ? else:
? ? ? ? ? ? return 1
# 2 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85 87 89 91 93 95 97 99?

【三】包（package）

【1】包的概念

????????在 Python 中，包（Package）是一种用于组织模块的方式，它通常是一个包含 __init__.py 文件的目录。包可以将相关的模块组织在一起，形成一个层次化的结构，以便更好地组织和管理代码。

【2】包的创建

????????要创建一个包，你可以简单地创建一个目录，并在其中包含一个名为 __init__.py 的文件。这个 __init__.py 文件可以为空，也可以包含包的初始化代码。例如，假设你有一个名为 my_package 的包，其目录结构如下：

my_package/
├── __init__.py
├── module1.py
└── module2.py

【3】导入包

????????在其他 Python 文件中使用包时，可以使用 import 语句将包导入到当前文件中。例如，如果有一个名为 my_package 的包，可以使用 import my_package 导入该包。

【4】使用包中的模块

????????导入了包之后，你可以使用包中定义的模块、函数、类和变量。使用 . 运算符来访问包中的子模块。例如，如果 my_package 中包含了一个名为 module1.py 的模块，你可以使用 my_package.module1.function_name() 来调用其中的函数。

__init__.py 文件的作用： __init__.py 文件可以包含包的初始化代码，也可以用于指定包的公共接口。在 __init__.py 中可以定义在导入包时会自动执行的初始化逻辑，也可以通过在 __init__.py 中导入子模块，使得在导入包的时候就能够直接访问子模块。

【5】嵌套包

????????包内部可以再包含子包，从而形成多层次的包结构。在这种情况下，包的导入和使用方式也类似，只是需要使用多级的.来访问子包中的模块。

?

import my_package.module1
import my_package.module2

my_package.module1.some_function()

?或者使用别名：

import my_package.module1 as mod1

mod1.some_function()

第三方包或模块的pip下载

命令行中输入pip ?help查看
?