python语言第12天笔记

1399-温同学

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1 模块化程序设计简介

  函数和类都是代码复用的技术,模块也是,当函数和类多了之后,可以将实现类似功能的函数和类放到一个python文件里面,于是“模块”诞生了。如果模块太多,可以将实现类似功能的模块放到一起,于是“包”就诞生了,包也是模块。
  模块(module)对应于 Python 源代码文件(.py 文件)。模块中可以定义变量、函数、类、普通语句。 这样,我们可以将一个 Python 程序分解成多个模块,便于后期的重复应用,同时便于将一个任务分解成多个模块,实现团队协同开发,完成大规模程序开发。
  一个模块对应 python 源文件,一般后缀名是:.py。
  python中的模块,可以分成两种:一种是标准库模块(standard library),操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基本的功能,我们前面学习的,都是标准库模块,内置模块也是标准库模块的一种;另一种是用户自定义模块,用户根据需要自己定义,我们也可以从python社区下载其他人编写的模块,当然我们也能把自己写的传上去,这就是所谓的“第三方模块”,科学计算、WEB 开发、大数据、人工智能、图形系统等功能,基本都要使用第三方模块。

2 模块化编程的流程

模块化编程的一般流程:
  1.设计 API,进行功能描述。
  2.编码实现 API 中描述的功能。
  3.在模块中编写测试代码,并消除全局代码。
  4.使用私有函数实现不被外部客户端调用的模块函数。

(1) 模块的 API 和功能描述

  API(Application Programming Interface 应用程序编程接口)是用于描述模块中提供的函数和类的功能描述和使用方式描述。
  模块化编程中,首先设计的就是模块的 API(即要实现的功能描述),然后开始编码实现 API 中描述的功能。最后,在其他模块中导入本模块进行调用。
  我们可以通过help(模块名)查看模块的API。一般使用时先导入模块 然后通过help查看。如

import math
help(math)

也可以在 python 的 api 文档中查询,打开IDLE,然后按F1,调出帮助文档。
python语言第12天笔记
  也可以按住ctrl然后点击相关的模块名,查看原码。
  我们可以通过__doc__可以获得模块的文档字符串的内容。比如,我们写了一个salary模块

"""
    用于计算公司员工的薪资
"""

company = "北京尚学堂"

def yearSalary(monthSalary):
    #计算年薪
    """根据传入的月薪的值,计算出年薪:monthsalary*12"""
    return monthSalary*12


def daySalary(monthSalary):
    """根据传入的月薪值,计算出1天的薪资。一个月按照22.5天计算(国家规定的工作日)"""
    return monthSalary/22.5



if __name__ == "__main__":
    print(yearSalary(5000))

然后在其他程序中导入之后,可以用salary.__doc__查看文档字符串

import Salary
import math

#math.sin()
print(Salary.__doc__)
print(Salary.daySalary.__doc__)

输出


    用于计算公司员工的薪资

根据传入的月薪值,计算出1天的薪资。一个月按照22.5天计算(国家规定的工作日)

(2)模块的创建和测试代码

  每个模块都有一个名称,通过特殊变量__name__可以获取模块的名称。在正常情况下,模块名字对应源文件名。 仅有一个例外,就是当一个模块被作为程序入口时(主程序、交互式提示符下),它的__name__的值为“main”,也就是说,在自己模块中__name__的值就是__main__。我们可以根据这个特点,将模块源代码文件中的测试代码进行独立的处理。例如:

import math
import salary
print(math.__name__)	 
print(salary.__name__)

输出

math
salary

  经常写完模块之后,都会在后面加上测试代码,如上面的 salary 模块

"""
    用于计算公司员工的薪资
"""

company = "北京尚学堂"

def yearSalary(monthSalary):
    #计算年薪
    """根据传入的月薪的值,计算出年薪:monthsalary*12"""
    return monthSalary*12


def daySalary(monthSalary):
    """根据传入的月薪值,计算出1天的薪资。一个月按照22.5天计算(国家规定的工作日)"""
    return monthSalary/22.5



if __name__ == "__main__":		# 测试代码
    print(yearSalary(5000))

输出

60000

3 模块的导入

(1)import 语句导入

import 语句的基本语法格式如下:

import 模块名 #导入一个模块
import 模块 1,模块 2#导入多个模块
import 模块名 as 模块别名 #导入模块并使用新名字

import 加载的模块分为四个通用类别:
  a.使用 python 编写的代码(.py 文件);
  b.已被编译为共享库或 DLL 的 C 或 C++扩展;
  c.包好一组模块的包;
  d.使用 C 编写并链接到 python 解释器的内置模块,如 math 模块。
  python中,万物皆对象,导入的模块也是对象,比如 import math,导入模块后,math 就是导入模块的引用。

(2)from…import 导入

Python 中可以使用 from…import 导入模块中的成员。基本语法格式如下:

from 模块名 import 成员 1,成员 2,…

  这里的成员,有可能是函数,也有可能是变量,也有可能是模块中定义的类。
如果希望导入一个模块中的所有成员,则可以采用如下方式:

from 模块名 import *

  尽量避免“from 模块名 import * ” 这种写法。* 它表示导入模块中所有的不是以下划线(_)开头的名字都导入到当前位置。 但你不知道你导入什么名字,很有可能会覆盖掉你之前已经定义的名字。

  比如,现在自定义了一个Salary模块:

"""
    用于计算公司员工的薪资
"""

company = "北京尚学堂"

def yearSalary(monthSalary):
    #计算年薪
    """根据传入的月薪的值,计算出年薪:monthsalary*12"""
    return monthSalary*12


def daySalary(monthSalary):
    """根据传入的月薪值,计算出1天的薪资。一个月按照22.5天计算(国家规定的工作日)"""
    return monthSalary/22.5



if __name__ == "__main__":
    print(yearSalary(5000))

还写了一个名为“exam.py”的源代码

import Salary
print(Salary.__doc__)
print(Salary.daySalary.__doc__)

现在执行下面的程序来体会 from…import 的用法

# 导入变量
from Salary import company
print(company)

# 导入函数
from Salary import daySalary
print(daySalary(6000))

# 可以把可把可直接执行的源程序导入
import exam     # 相当于直接把源代码赋值到这里来

输出

北京尚学堂
266.6666666666667

    用于计算公司员工的薪资

根据传入的月薪值,计算出1天的薪资。一个月按照22.5天计算(国家规定的工作日)

(3)import()动态导入

  import 语句本质上就是调用内置函数__import__(),我们可以通过它实现动态导入。给__import__()动态传递不同的的参数值,就能导入不同的模块。比如:

s = "math"
m = __import__(s) #导入后生成的模块对象的引用给变量 m
print(m.pi)

  但是一般不建议我们自行使用__import__()导入,其行为在 python2 和 python3 中有差异,会导致意外错误。如果需要动态导入可以使用 importlib 模块,如:

import importlib
a = importlib.import_module("math")
print(a.pi)

*(4)模块多次导入只执行一次

  当导入一个模块时, 模块中的代码都会被执行。不过,如果再次导入这个模块,则不会再次执行。
  Python 之所以这样设计,是因为导入模块更多的时候需要的是定义模块中 的 变 量 、函 数、对象等,这些并不需要反复定义和执行, “import-only-once”就成了一种优化。
  如果确实要多次导入,可以使用importlib.reload()方法,如:

import test02
import test02
print("####")
import importlib
importlib.reload(test02)

4 包的使用

  当一个项目中有很多个模块时,需要再进行组织,可以将功能类似的模块放到一起,形成了“包”。

(1)包的结构

  本质上,“包”就是一个必须有__init__.py 的文件夹,导入包相当于执行包下的__init__.py 文件。
包下面可以包含“模块(module)”,也可以再包含“子包(subpackage)”,就像文件夹下面可以有文件,也可以有子文件夹一样。典型结构如下:
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  a是一个包,aa是一个子包,每个包里面都有__init__.py 文件。

(2)包的创建

  在 pycharm 开发环境中创建包,在要创建包的地方单击右键:New–>Python package 即可。pycharm 会自动帮助我们生成带有__init__.py 文件的包。
python语言第12天笔记

(3)包的导入及其本质

如果需要导入 module_AA.py,方式如下:
  1.import a.aa.module_AA
  在使用时,必须加完整名称来引用,比如:a.aa.module_AA.fun_AA()
  2.from a.aa import module_AA
  在使用时,直接可以使用模块名。 比如:module_AA.fun_AA()
  3.from a.aa.module_AA import fun_AA 直接导入函数
  在使用时,直接可以使用函数名。 比如:fun_AA()

注意:
  1.在 from package import item 这种语法中,item 可以是包、模块,也可以是函数、类、变量。
  2.import item1.item2 这种语法中,item1 和 item2 必须是包或模块,不能是其他。

  导入包的本质,其实就是执行包下面的__init__.py 文件,可以在__init__.py 中批量导入我们需要的模块,而不再需要一个个导入。
init.py 的三个核心作用:
  1.作为包的标识,不能删除。
  2.用来实现模糊导入,即用 * 导入
  3.导入包实质是执行__init__.py 文件,可以在__init__.py 文件中做这个包的初始化、以及需要统一执行代码、批量导入
如:
  a 包下的__init__.py 文件内容:

import turtle
import math
print("导入 a 包")

b 包下的 module_B1.py 文件中导入 a 包,代码如下:

import a
print(a.math.pi)
# 虽然 a 包中没有定义模块 math,但 a 包中导入了模块 math,所以仍然可以通过 a.math 调用math中的成员

执行结果如下:

导入 a 包
3.141592653589793

开发的时候,尽量保持__init__.py的功能简单,也就是只让其实现批量导包,不让其做过多的其他操作。

*(4)模糊导入

  from a import * 是导入 a 中的所有子模块,假如包 a 很大,将会花很长的时间,Python 解决方案是提供一个明确的包索引。
  在 a 包中的 init.py 内定义 all 变量,该变量为一列表,把要导入的模块写到该列表中,即:

import turtle
import math

print("导入a包")

__all__=["module_A","module_A2"]

这意味着, from a import * 会从对应的包中导入以上两个子模块;

from a import *
module_A.fun_A()
# print(a.math.pi)	# 不能通过a.math来获得math中的成员,因为 a 没有被定义

虽然python为此提供了解决方案,但还是不建议使用 from package import * 这种写法

(5)包内引用

  假如在 b 包中有两个模块,分别是 module_B1 和module_B2,a 包和 b 包是并列关系,属于同一个文件下,假如 module_B2要调用 a 包中的模块,那么需要跳到上级目录,用 … 表示,如果需要调用 module_B1,在本级目录下,则用 .

from ..a.aa import *		# 两个点表示跳到上级目录
from . import module_B1		# 一个点表示本级目录

5 模块搜索路径

  当我们导入某个模块文件时, Python 解释器去哪里找这个文件呢?只有找到这个文件才能读取、装载运行该模块文件。它一般按照如下路径寻找模块文件(按照顺序寻找,找到即停不继续往下寻找):
  1.内置模块
  2.当前目录
  3.程序的主目录
  4.pythonpath 目录(如果已经设置了 pythonpath 环境变量)
  5.标准链接库目录
  6.第三方库目录(site-packages 目录)
  7…pth 文件的内容(如果存在的话)
  8.sys.path.append()临时添加的目录
  如果按照上面的顺序还没有搜索到的话,那就报错。
  当任何一个 python 程序启动时,就将上面这些搜索路径(除内置模块以外的路径)进行收集,放到 sys 模块的 path 属性中(sys.path)。

import sys
sys.path.append("d:/")	# sys.path.append()临时添加的目录
print(sys.path)			# 打印搜索路径

输出
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  这里仅仅简要介绍搜索路径,具体用到这方面知识的时候再回过头来看笔记。

6 模块的发布与安装

  模块的发布与安装只要跟着教程走一遍就是了。

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原文地址:《python语言第12天笔记》 发布于2020-11-24

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