目录

 

                               Python基础（七）--模块和包

1 模块

1.1 什么是模块

1.2 模块的使用

1.3 模块的搜索路径

1.4 模块的缓存

2 包

2.1 什么是包

2.2 包的使用

3 常用模块

3.1 math

3.2 random

3.3 time

3.4 datetime

3.5 sys

---

                               Python基础（七）--模块和包

1 模块

1.1 什么是模块

模块是一个Python文件，该文件包含相关的定义与语句（类，函数，变量）。模块具有名称，名称与文件的名称一致。

使用模块的好处：

①通过划分若干个模块，将项目程序进行明确的划分，从而将复杂问题简单化，同时，也能够进行更加合理的分工，有利于协作式开发程序。

②模块提供独立的命名空间，可以解决命名上的冲突。不同的模块中，定义相同名称的变量，不会产生命名冲突

③模块可以实现良好的重用性，在多人间实现共享。

1.2 模块的使用

每个项目可以划分为多个模块。但模块与模块之间，不可能都是完全孤立的。一个模块很可能需要与其他的一个（或多个）模块进行交互，因此，当需要在一个模块中使用其他模块定义的名称（函数，类，变量等），则需要首先导入该模块，然后通过模块名.名称进行访问。

（1）导入模块

使用import对模块进行导入：import 模块

我们还可以一次导入多个模块：import 模块1，模块2……

当导入模块时，该模块内的语句就会得到执行，但只会执行一次，即重复导入模块不会多次执行。当模块作为脚本执行时（使用python命令在命令行执行），模块中的语句也会得到执行。按照惯例，模块导入语句写在模块的最上方。

当导入模块后，我们就可以使用模块中所定义的名称，格式为：模块名.名称

①访问模块：可以将其他模块中定义的名称（全局命名空间中的名称）直接导入到当前模块的命名空间，这样，我们就可以直接通过名称访问，而无需使用模块名限定。格式如下：from 模块 import 名称1，名称2……

注意：这种导入方式要稍加留意，因为如果当前模块中也存在同样名称的定义，就会造成名称的冲突，也就是名称会重新绑定后来的对象。

②模块冲突：假设不考虑名称的冲突，只考虑访问的便捷性，使用from import的方式确实是不错的选择。但是，如果我们要使用该模块中定义的很多名称，一个个的导入可能会有些繁琐，此时，我们可以使用批量导入：from 模块 import *

这样就会将模块中除了以_开头的所有名称导入到当前模块的命名空间。然而，这种方式会导入很多名称，容易造成命名冲突，尽可能少用。

注意：在Python中一切都是对象，模块也是一个对象 。使用import导入模块的时候，模块定义的语句就会执行

（2）模块别名

当导入模块（或模块中的名称）时，我们可以使用as为模块（或模块中的名称）指定别名。语法如下：

      import 模块名 as 模块别名

      from 模块名 import 名称 as 名称别名

这样，我们就可以通过别名来访问模块（或模块中的名称）。但是，一旦指定别名后，原模块名（或原模块中的名称）将不再可用。

别名的好处：①解决名称冲突，②使用简短的别名，减少输入量。

（3）隐藏模块数据

因为使用import *的语法会在当前命名空间增加很多名称，为了减少import *所造成的影响（名称冲突），我们可以有选择性的隐藏模块的数据，进而限制使用import *时，名称的导入。

隐藏模块数据可以采用两种方式：①将名称以下划线（_）开头。②定义__all__变量。

上面两种隐藏方式仅是限制使用import *语法导入的名称，并不是表示该名称无法在模块外访问。使用import其他方式导入，还是能够在模块外进行访问的。他们的顺序为，会首先检查__all__变量，如果存在，会将__all__中指定的名称导入到当前的命名空间。如果不存在，则会将除下划线（_）开头的名称导入到当前的命名空间。即__all__中即使指定以下划线（_）开头的名称，该名称依然可以成功导入到当前的命名空间中。

①将名称以下划线（_）开头：如果模块中定义的名称以_开头，则在使用import *语法时，这些名称不会导入到当前模块的命名空间中，即当前模块无法直接访问该名称。

②定义__all__变量：如果使用from 模块 import *的语法，则默认情况下会导入模块中除_开头的所有名称，这容易与当前模块的命名造成冲突。我们可以定义__all__变量来限制导出名称的数量。当在模块中定义__all__变量时，该变量的值为一个字符串列表，只有列表中指定的名称才会导入到当前命名空间。

# 为了减少命名冲突，可以限制from 模块名 import * 的导入模块
# 显示的方式有两种：1.名称前使用_   2.在模块内定义__all__关联一个str类型的列表（列表中指定所有能用*导入的名称）
# 它们的顺序为：先查看__all__名称，如果该名称存在，则导入列表中所有的元素指定的名称，如果不存在，则导入
# 该模块下所有未使用_开头的名称，这意味着如果__all__中指定了_开头的名称，一样可以导入
from lead import *
print(a,b,_c)
print(__name__)

print("lead模块执行了")
# 指定可以由from import * 导入的名称
__all__ = ["a","b","_c"]
a = "在lead模块中定义的变量"
def b():print("在lead模块中定义的函数")
_c = "不会被from import * 语法导入"
d = "不在__all__列表内"print("lead模块的__name__名称:" + __name__)

（4）__name__

在编写模块时，我们可能需要对当前模块的功能进行测试。当我们在其他模块中导入当前模块时，测试内容就会得到执行，这并不是期望的。因此，我们不得不将其去掉或者注释。可是，以后还需要再写入新的测试代码来验证新增功能的正确性，如此反复，非常不方便。

解决方法是：我们可以通过__name__属性来获取模块的名称。模块会在两种情况下执行：①当模块由其他模块导入时；②当模块作为脚本，在命令行使用python 文件名.py执行时。两种执行方式，通过__name__获取的模块名称是不一致的。当模块由其他模块导入时，模块的名称就是文件的名称，而模块作为脚本执行时，模块的名称为__main__。因此，我们可以据此获取模块执行的方式。

# __name__名称
# 作为脚本运行的模块，__name__固定返回__name__
# 作为被其他模块导入而运行时，__name__返回的就是当前模块的名称
# 为了方便测试，我们可以将测试语句写在：if __name__ == "__name__"中
def is_even_number(number):return number % 2 == 0
# 如果当前模块是作为脚本而执行没说明在测试该模块的功能，测试语句得到执行
if __name__ == "__name__":print(is_even_number(5))print(is_even_number(6))

 

1.3 模块的搜索路径

当我们导入模块时，解释器会按照如下顺序搜索：

①内置与解释器中的模块，如sys，math等；

②作为脚本执行的模块所在路径；

③PYTHONPATH环境变量指定的路径，如果该环境没有设置则忽略；

④Python安装相关路径，这包含Python语言的内建模块（os, random模块），以及安装的第三方模块（beautifulsoup，numpy模块）所在的路径等。

可以通过sys模块的path属性获得路径信息。path的值（列表类型）就是由后三项按顺序组成的（后三项路径的并集）。解释器会在这些路径中寻找模块名.py文件。

解释器会按顺序进行查找，以先找到的为准。因此，如果在不同的路径中都存在满足条件的模块，会以先找到的为准。

1.4 模块的缓存

导入模块时，Python会缓存所加载模块编译后的版本。从实现的角度，就是将导入模块的文件（*.py）编程成字节码文件（*.pyc）。这样在下次运行时，就会检查字节码所对应的源文件在编译过后是否经过修改，即字节码文件是否是对应源文件的最新版本。如果不是最新版本，则会对源文件重新进行编译。如果已经是最新版本，则会从字节码文件中读取信息，这样可以加快模块的加载速度。

编译的字节码（*.pyc）文件是平台无关的，即不管在什么平台，只要Python源文件的内容相同，编译过后的字节码文件也相同。字节码文件会保存在与作为脚本运行文件相同路径下的__pycache__目录中。格式为“模块名.解释器-版本.pyc”，例如，假设导入的模块为test，解释器为CPython3.6，则字节码文件名为“test.cpython-36.pyc”。

注意：①缓存字节码文件只是可以提供模块加载的速度，并不会提高模块运行的速度。

②只有导入的模块才会生成字节码文件，作为脚本运行的文件不会生成字节码文件。

③字节码文件可以脱离源文件而运行。

2 包

2.1 什么是包

包类似于操作系统中的文件夹（目录，路径）

包的作用：①提供对模块的分类管理

②提供独立的命名空间，可以解决模块的命名冲突

2.2 包的使用

（1）导入包

目录与子目录，目录与文件之间，使用特定的分隔符进行分隔。例如，Windows操作系统使用“\”，Linux系统使用“/”。同样，包也可以含有子包，包与包，包与模块之间使用“.”来分隔。可以通过import来导入包，或者是导入包中的模块。与之前导入模块的语法是相同的，例如：

import 包名

import 包名.模块名

from 包名 import 模块名

from 包名.模块名 import 名称

上面导入包的方式，我们称为绝对导入，此外，我们也可以进行相对导入。我们使用“.”来表示当前模块所在的包，使用“..”来表示当前模块所在包的父包（上级包）。例如：

from . import 名称

（2）__init__.py

在每一个包中，应该同时配有一个__init__.py文件（模块）。它的作用如下：

①该文件用来标记，当前的路径是一个包，而不是普通的目录，以避免目录名与模块名造成混淆

②该文件为包的初始化模块，当导入包，或者导入包的子包（子模块）时，该模块会自动执行。因此，我们可以在__init__.py中编写一些包的初始化语句；

③在__init__.py中定义的，具有全局作用域的名称，可以使用包名.名称进行访问（这些名称就会成为包（对象）的属性）

（3）__all__

我们可以在__init__.py中定义__all__变量，来控制导入哪些名称，这与模块中的定义的__all__变量意义相同，也是一个字符串的列表类型，指定能够导入的名称。

 

3 常用模块

3.1 math

math模块提供了与数学计算相关的功能。常用的功能如下：

名称	描述
pi	返回圆周率的值
e	返回数学常数
ceil(x)	返回大于等于x的最小整数（向上取整）
floor(x)	返回小于等于x的最大整数（向下取整）
exp(x)	返回e的x次幂，相当于math.e**x
pow(x,y)	返回x的y次幂，相当于x**y
log(x[,base])	返回基于base为底，x的对数。base默认为e
fabs(x)	返回x（视为float类型）的绝对值
factorial(x)	返回x的阶乘，x需要是int类型，或者是小数点为0的浮点类型，并且不能为负。
fmod(x,y)	返回x与y取余的结果。注意：x % y是取模，二者结果可能是不同的。
fsum(itreable)	返回可迭代对象中每个值累计求和后的结果。
gcd(x,y)	返回x与y的最大公约数。x与y需要是整数类型
sqrt(x)	返回x的平方根

3.2 random

random模块提供生成随机数的功能（伪随机数）。常用功能如下：

名称	描述
random()	返回一个0~1之间的浮点数，包括0不包括1
randint(a,b)	返回一个a~b之间的整数，包括a与b
randrange(stop)/ randrange(start,stop[.step])	参数与range函数的意义相同，相当于从相同参数的range函数可能产生的值中，随便选择一个
uniform(a,b)	返回a与b之间的浮点数，包括端点
choice(seq)	从seq（可迭代对象）中随机选择一个元素，如果序列为空，则产生错误
choices(population, weights=None, *, cum_weights=None, k=1)	从population（可迭代对象）中选择k个元素，放入一个列表并返回。如果提供了weights（权重）或cum_weights（累积权重），则元素的选择概率会根据权重（累积权重）决定。权重与累积权重不能同时指定，因为权重内部会转换成累积权重，这样会造成不一致。如果没有指定权重与累积权重，则各个元素的选择概率相同。
sample(population, k)	从population（可迭代对象）中选择k个不同的元素，返回元素组成的列表。
shuffle(x[, random])	对x（序列）进行洗牌（随机分配每个元素的位置）。random是一个可选的生成随机数的函数，函数的返回值为[0, 1)，默认使用random模块的random函数。

3.3 time

time模块提供关于时间的操作

名称	描述
timezone	返回与UTC时间（世界标准时间）相差的秒数。正数表示晚于UTC时间，负数表示早于UTC时间。
time()	返回从新纪元（1970-01-01 00:00:00）到当前时间走过的秒数。
localtime([seconds])	返回从新纪元走过seconds（秒数）后的时间。返回类型为time.struct_time类型（tuple的子类），如果seconds没有指定，则默认表示当前时间。该时间显示的是本地时间，要考虑对应的时区。例如，北京时间为东八区，比UTC时间早8小时，因此，需要在最后转换的时间上加上8小时。struct_time是一个命名元组（可以通过属性名访问，也可以通过索引访问）
gmtime([seconds])	与localtime([seconds])的用法相同，只是返回的是UTC时间，而不是本地时间。
mktime(tuple)	将tuple（本地时间的元组）转换为从新纪元到元组指定时间走过的秒数。与localtime([seconds])函数正好是相反的
asctime([tuple])	将tuple（时间元组）转换成字符串（str）的表示形式。如果没有提供tuple参数，则使用localtime()函数返回的元组（当前的本地时间）。
ctime([tuple])	将从新纪元走过的毫秒数转换为本地时间。该函数相当于这样调用：asctime(localtime(seconds))。如果seconds参数没有指定，则使用time()函数返回的秒数。
sleep(seconds)	使当前程序暂停执行参数指定的时间。seconds可以是小数。
clock()	在Unix / Linux系统，该函数返回CPU的计算时间。在Windows操作系统，该函数第一次调用，返回CPU的计算时间，从第二次调用开始，返回距离第一次调用该函数所经历的时间。CPU的计算时间不包括调用sleep暂停的时间，因为在暂停时，CPU没有工作。因为该函数在不同操作系统上行为的不一致性，从Python3.3起，已经不建议使用，取而代之的是使用perf_counter()函数或者是 process_time()函数。
perf_counter()	返回精准的性能计数器，可以用来测试短时间的时间差。该时间包含调用sleep函数暂停的时间。该函数返回值所基于的时间点是不确定的，我们不能当成系统时钟来使用，但是可以多次调用该函数，计算一段程序执行的时间差。
process_time()	返回当前进程下，系统以及用户的CPU计算时间。该时间不包含调用sleep函数暂停的时间。
strftime(format[, tuple]) -> string	将tuple（时间元组）转换成format参数指定的格式的字符串。如果tuple没有指定，则使用localtime()函数返回的元组。format中可以含有特殊占位符，将使用元组中特定值进行替换，非特殊占位符会原样显示。
strptime(string, format) -> struct_time	按照format指定的格式，将string（时间格式字符串）解析为时间的元组。format的格式与strftime函数的format格式相同

struct_time类的格式

索引	属性名	说明
0	tm_year	年（四位数表示）。
1	tm_mon	月份（1 ~ 12）。
2	tm_mday	日（1 ~ 31）。
3	tm_hour	小时（0 ~ 23）。
4	tm_min	分（0 ~ 59）。
5	tm_sec	秒（0 ~ 61），60用来表示闰秒（跳秒），是对世界时间的一种调整。61因为历史原因所保留。
6	tm_wday	星期（0 ~ 6），周一为0，周日为6。
7	tm_yday	年度的第几天（1 ~ 366）。
8	tm_isdst	是否支持DST（daylight saving time），即夏令时（日光节约时间）。部分国家在天亮早的夏季，将时钟向前调整一小时，从而可以节约照明资源。可能值为0（不生效）、1（生效）或-1（未知）。

占位符

占位符	说明
%Y	年份（四位数字）。
%y	年份（两位数字）。
%m	月份（01 ~ 12）。
%d	日（01 ~ 31）。
%H	24小时制（00 ~ 23）
%I	12小时制（00 ~ 12）
%M	分钟（00 ~ 59）。
%S	秒（00 ~ 61）。
%w	周期几（0 ~ 6），周日为0。注意，与tm_wday的表示不一致。
%j	年度的第几天（001 ~ 366）。
%W	年度的第几周（00 ~ 53），星期一视为一周的第一天。在年度第一个周一之前的天视为第0周。
%U	年度的第几周（00 ~ 53），星期日视为一周的第一天。在年度第一个周日之前的天视为第0周。
%z	当前时区与UTC的时间差。格式为+HHMM（当前时区早于UTC）或-HHMM（当前时区晚于UTC）。
%Z	时区名称。
%a	本地星期的简写名。
%A	本地星期的全名。
%b	本地月份的简写名。
%B	本地月份的全名。
%c	本地日期与时间的恰当表示。
%x	本地日期的恰当表示。
%X	本地时间的恰当表示。
%p	显示AM或PM（或其本地等效的其他表示方式）。
%%	%的转义。

3.4 datetime

datetime模块提供date，time，datetime，timedelta等类，供我们对日期与时间进行操作。与time模块相比，datetime模块还额外增加了日期的加减与比较运算。

（1）date类

date类提供针对日期（不含时间）的操作。

构造器	date(year, month, day)：用来创建参数指定日期的date对象。year指定年，month指定月，day指定日。
实例属性	year / month / day：返回年 / 月 / 日
类属性	max / min：最早的 / 最晚的date对象； resolution：类属性两个不同date对象的最小差距值
实例方法	ctime()：返回特定格式的字符串来表示日期； replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day)：返回新的date对象，值为使用当前参数替换之后的结果。year指定要替换的年，month指定要替换的月，day指定要替换的日； timetuple ()：返回time.struct_time对象，类似于time.localtime()返回的结果； weekday()：返回当前日期是星期几（0 ~ 6）。星期一返回0，星期日返回6。 toordinal()：返回当前日期的序数。1年1月1日序数为1，1年1月2日序数为2，以此类推； strftime(format)：根据format指定的格式，显示当前的日期对象。
类方法	today()：类方法，返回当前的日期。 fromtimestamp(timestamp)：从参数指定的timestamp（时间戳，即从新纪元走过的秒数）中创建date对象。 fromordinal(ordinal)：根据参数指定的ordinal（序数）创建date对象。

（2）time类

time类提供针对时间的操作

构造器	time(hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0)：创建参数指定的time对象。hour指定小时，minute指定分钟，second指定秒，micorsecond指定微秒。
实例属性	hour / minute / second / microsecond：返回小时 / 分钟 / 秒 / 微秒
类属性	max / min：最早的 / 最晚的time对象； resolution：类属性两个不同time对象的最小差距值
实例方法	replace(hour=self.hour, minute=self.minute, second=self.second, microsecond=self.microsecond)：创建一个新的time对象，值为参数指定的值替换之后的结果。hour指定要替换的小时，minute指定要替换的分钟，second指定要替换的秒，microsecond指定要替换的微秒。 strftime(format)：根据format指定的格式，显示当前的时间对象。

（3）datetime类

datetime类提供针对日期与时间的操作，相当于是date与time两个类功能的并集。

构造器	datetime(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0)：用来创建参数指定日期的datetime对象。year，month与day三个参数是必须的。
实例属性	year / month / day：返回年 / 月 / 日 hour / minute / second / microsecond：返回小时 / 分钟 / 秒 / 微秒。
类属性	max / min：最早的 / 最晚的datetime对象； resolution：类属性两个不同datetime对象的最小差距值
实例方法	date()：返回date对象，年，月，日与datetime对象的年，月，日相同。 time()：返回time对象，时，分，秒，微秒与datetime对象的时，分，秒，微秒相同。 ctime()：返回特定格式的字符串来表示日期时间。 replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day, hour=self.hour, minute=self.minute, second=self.second, microsecond=self.microsecond)：返回新的datetime对象，值为使用当前参数替换之后的结果。 timetuple ()：返回time.struct_time对象，类似于time.localtime()返回的结果。 weekday()：返回当前日期是星期几（0 ~ 6）。星期一返回0，星期日返回6。 toordinal()：返回当前日期的序数。1年1月1日序数为1，1年1月2日序数为2，以此类推。 strftime(format)：根据format指定的格式，显示当前的日期时间对象。
类方法	today()：返回当前的日期与时间。 now()：返回当前的日期与时间，与today方法类似。 utcnow()：返回当前的日期与时间转换为UTC之后的结果。 fromtimestamp(timestamp)：从参数指定的timestamp（时间戳，即从新纪元走过的秒数）中创建datetime对象。 utcfromtimestamp(timestamp)：从参数指定的timestamp（时间戳，即从新纪元走过的秒数）中创建UTC datetime对象。 fromordinal(ordinal)：根据参数指定的ordinal（序数）创建datetime对象。 strptime(date_string, format)：根据给定的date_string（日期时间字符串），按照format指定的格式进行解析，返回datetime对象。

（4）timedelta类

timedelta对象用来表示持续时间，可以用来进行日期与时间的加减。

构造器;timedelta(days=0, seconds=0, microseconds=0, milliseconds=0, minutes=0, hours=0, weeks=0)：根据给定的参数，创建timedelta对象，表示持续时间。持续时间为各参数累计相加。

两个datetime.datetime类型相减 或两个 datetime.date类型相减 的结果就是datetime.timedelta类型

3.5 sys

sys模块提供一些与解释器相关的功能。sys提供的属性很多，不过多数并不常用，常见属性如下：

名称	描述
argv	返回一个列表，列表的第一个元素为命令行运行的文件名称，往后的每个元素为命令行在文件名称后面传递的每一个参数。当我们要进行一些全局性，系统相关的配置时，就可以使用命令行来传递参数。所传递的参数就可以通过argv来进行获取。
version	返回Python的版本信息
copyright	返回Python的版权信息
path	返回模块的搜索路径
float_info	返回浮点类型（float）的相关信息
platform	返回操作系统信息
exit()	退出Python解释器，终止程序的执行
getsizeof(object)	返回object（对象）的大小（以字节为单位）
setrecursionlimit(n)	设置最大递归的深度