学习目标

• 理解Python模块和包的概念
• 学习如何创建和导入模块
• 掌握标准库模块的使用
• 学习如何使用包组织代码

学习内容

1. 模块的概念

模块是一个包含Python代码的文件，模块可以包含函数、类和变量，也可以包含可执行的代码。模块使你能够组织和重用代码。

创建模块

创建一个名为 mymodule.py 的文件：

# mymodule.pydef greet(name):return f"Hello, {name}!"PI = 3.14159

导入模块

使用 import 语句导入模块：

import mymoduleprint(mymodule.greet("Alice"))  # 输出: Hello, Alice!
print(mymodule.PI)  # 输出: 3.14159

使用 from ... import 语句导入模块的特定部分：

from mymodule import greet, PIprint(greet("Bob"))  # 输出: Hello, Bob!
print(PI)  # 输出: 3.14159

2. 标准库模块

Python标准库包含许多有用的模块，可以直接导入使用。以下是一些常用模块的示例：

math 模块

import mathprint(math.sqrt(16))  # 输出: 4.0
print(math.pi)  # 输出: 3.141592653589793

datetime 模块

import datetimenow = datetime.datetime.now()
print(now)  # 输出: 当前日期和时间

os 模块

import osprint(os.getcwd())  # 输出: 当前工作目录
print(os.listdir('.'))  # 输出: 当前目录下的文件和文件夹

3. 包的概念

包是一个包含多个模块的目录。包通过在目录中包含一个名为 __init__.py 的特殊文件来创建。

创建包

创建一个包结构如下：

mypackage/__init__.pymodule1.pymodule2.py

在 module1.py 中定义一些函数和变量：

# mypackage/module1.pydef func1():return "Function 1"var1 = "Variable 1"

在 module2.py 中定义一些函数和变量：

# mypackage/module2.pydef func2():return "Function 2"var2 = "Variable 2"

导入包

使用 import 语句导入包：

import mypackage.module1
import mypackage.module2print(mypackage.module1.func1())  # 输出: Function 1
print(mypackage.module2.func2())  # 输出: Function 2

使用 from ... import 语句导入包的特定部分：

from mypackage.module1 import func1, var1
from mypackage.module2 import func2, var2print(func1())  # 输出: Function 1
print(var1)  # 输出: Variable 1
print(func2())  # 输出: Function 2
print(var2)  # 输出: Variable 2

今日任务

1. 创建并使用模块：

   • 创建一个名为 math_operations.py 的模块，定义一些数学运算函数（如加法、减法、乘法和除法）。

# math_operations.pydef add(a, b):return a + bdef subtract(a, b):return a - bdef multiply(a, b):return a * bdef divide(a, b):if b != 0:return a / belse:return "Division by zero is undefined"

1. • 创建一个Python脚本，导入 math_operations 模块并调用这些函数。

# math_operations.pydef add(a, b):return a + bdef subtract(a, b):return a - bdef multiply(a, b):return a * bdef divide(a, b):if b != 0:return a / belse:return "Division by zero is undefined"

1. 使用标准库模块：

   • 编写代码，使用 math 模块计算一个数的平方根和圆的面积。

# math_example.pyimport mathnumber = 16
radius = 5sqrt_value = math.sqrt(number)
circle_area = math.pi * radius ** 2print(f"The square root of {number} is {sqrt_value}")  # 输出: The square root of 16 is 4.0
print(f"The area of the circle with radius {radius} is {circle_area}")  # 输出: The area of the circle with radius 5 is 78.53981633974483

1. • 编写代码，使用 datetime 模块获取当前日期和时间，并格式化输出。

# datetime_example.pyimport datetimenow = datetime.datetime.now()formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")print(f"Current date and time: {formatted_date}")  # 输出: Current date and time: 2024-07-01 10:00:00

1. • 编写代码，使用 os 模块获取当前工作目录并列出当前目录下的文件和文件夹。

# os_example.pyimport oscurrent_directory = os.getcwd()
files_and_folders = os.listdir('.')print(f"Current working directory: {current_directory}")  # 输出当前工作目录
print("Files and folders in the current directory:")
for item in files_and_folders:print(item)

1. 创建并使用包：

   • 创建一个名为 utilities 的包，其中包含两个模块：string_utils.py 和 file_utils.py。

utilities/__init__.pystring_utils.pyfile_utils.py

1. • 在 string_utils.py 中定义一些字符串操作函数（如大写转换、小写转换）。

# utilities/string_utils.pydef to_uppercase(s):return s.upper()def to_lowercase(s):return s.lower()

1. • 在 file_utils.py 中定义一些文件操作函数（如读取文件内容、写入文件）。

# utilities/file_utils.pydef read_file(file_path):with open(file_path, 'r') as file:return file.read()def write_file(file_path, content):with open(file_path, 'w') as file:file.write(content)

1. • 创建一个Python脚本，导入 utilities 包并调用这些函数。

# main_utilities.pyfrom utilities.string_utils import to_uppercase, to_lowercase
from utilities.file_utils import read_file, write_file# 使用字符串操作函数
s = "Hello, World!"
print(to_uppercase(s))  # 输出: HELLO, WORLD!
print(to_lowercase(s))  # 输出: hello, world!# 使用文件操作函数
file_path = 'example.txt'
content = "This is a test file."# 写入文件
write_file(file_path, content)# 读取文件
read_content = read_file(file_path)
print(read_content)  # 输出: This is a test file.