一篇快速搞懂python模块、包和库

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​每日赠语：没有窘迫的失败，就不会有自豪的成功；失败不可怕，只要能从失败中站起来。

目录

​一、概述

1.模块

优点

2.包

3.库

4.模块、包或库的导入

​二、常用标准库模块

1.turtle(绘制线条、圆及其他形状（文本）图形的模块)

1.画布

2.画笔

2.random(生成随机数的模块)

1.random.random()函数

2.random.uniform()函数

3.random.randint()函数

4.random.randrange()函数

5.random.choice()函数

6.random.sample()函数

7.random.shuffle()函数

3.time(格式化日期和时间的模块)和datetime(日期和时间处理的模块)

time模块

datatime模块

4.os(提供使用操作系统功能和访问文件系统简便方法的模块)

1.获取平台信息

2.目录、文件操作

3.os.path模块获取文件属性

4.调用系统命令

5.sys(提供对Python解释器相关操作的模块)

sys.platform

sys.getsizeof()

6.timeit(性能度量的模块)

举例

 7.zlib(数据打包盒压缩的模块)

举例

​三、第三方库

1.NumPy

np.array()函数

2.Pandas

pandas.Series(data,index,dtype,copy)

pandas.DataFrame(data,index,columns,dtype,copy)

3.SciPy

4.Matplotlib

5.Jieba

6.PyInstaller

​四、典型案例

代码实现

执行结果

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一、概述

1.模块

在Python中，模块是一个以.py 结尾的Python文件，包含了 Python 对象和语句。

优点

• 方便组织代码。
• 提高代码的可维护性。
• 增加代码的重用性。
• 避免函数名和变量名冲突。

2.包

Python模块文件所在的目录，并且在该目录下必须有一个名为_init_.py的文件（Python3.3之前必须，之后不是必须）

3.库

具有相关功能的包和模块集合，如Python标准库、NumPy库等。

4.模块、包或库的导入

• 导入整个模块模块、包和库。格式为：import模块名 [as 别名]。
• 导入单个对象。格式为：from模块名import对象 [as 别名]。
• 导入多个对象。格式为：from模块名import对象1,对象2, …。
• 导入全部对象。格式为：from模块名import *。

二、常用标准库模块

1.turtle(绘制线条、圆及其他形状（文本）图形的模块)

turtle是Python内嵌的绘制线、圆及其他形状(包括文本)的图形模块。

1.画布

画布是turtle模块展开用于绘图的区域。

turtle.screensize()函数：设置画布。一般格式：turtle.screensize(width,height,bg)。

参数对应的分别是宽，高，背景颜色。

turtle.setup()函数：设置画布。一般格式：turtle.setup(width,height,startx,starty)。

参数对应的分别是宽，高，画布左上角顶点在窗口的坐标位置。

2.画笔

(1)画笔状态：turtle模块绘图使用位置方向描述画笔的状态。

(2)画笔属性：画笔的属性包括画笔的颜色、宽度和移动速度等。

• turtle.pensize(width)：设置画笔宽度width，数字越大，画笔越宽。
• turtle.pencolor(color)：设置画笔颜色color，可以是字符串如"red"、"yellow"，或RGB格式。
• turtle.speed(speed)：设置画笔移动速度speed，范围为[0,10]的整数，数字越大，画笔移动的速度越快。

(3)绘图命令：操纵turtle模块绘图有许多命令，通过相应函数完成。绘图命令通常分为三类：画笔运动命令、画笔控制命令和全局控制命令。

2.random(生成随机数的模块)

1.random.random()函数

用于生成一个[0, 1)之间的随机浮点数。

2.random.uniform()函数

用于生成一个指定范围内的随机浮点数。一般格式为：random.uniform(a,b)

3.random.randint()函数

用于生成一个指定范围内的整数。一般格式为：random.randint(a,b)

4.random.randrange()函数

用于生成指定范围、指定步长的随机整数。一般格式为：random.randrange([start],stop[,step])

5.random.choice()函数

从序列对象中获取一个随机元素。一般格式为：random.choice(sequence)

6.random.sample()函数

从指定序列对象中随机获取指定长度的片段。一般格式为：random.sample(sequence,k)

7.random.shuffle()函数

用于将一个序列对象中的元素打乱。一般格式为：random.shuffle(sequence[,random])

3.time(格式化日期和时间的模块)和datetime(日期和时间处理的模块)

time模块

主要用于时间访问和转换，提供了各种与时间相关的函数。

datatime模块

date类

from datetime import date

date类为日期类。

创建一个date对象的一般格式为：d = datetime.date(year,month,day)

time类

from datetime import time  

time类为时间类。

创建一个time对象的一般格式为：t = time(hour,[minute[,second,[microsecond[,tzinfo]]]])

datetime类

from datetime import datetime  

datetime类为日期时间类。

一般格式为：dt = datetime(year,month,day,hour,minute,second,microsecond,tzinfo)

4.os(提供使用操作系统功能和访问文件系统简便方法的模块)

1.获取平台信息

使用os模块的一些属性和方法可以获取系统平台的相关信息。

2.目录、文件操作

3.os.path模块获取文件属性

4.调用系统命令

1. os.popen(cmd[, mode[, bufsize]])：用于由一个命令打开一个管道。
2. os.system(shell)：运行shell命令。

5.sys(提供对Python解释器相关操作的模块)

“sys”即“system”，“系统”之意。该模块提供了一些接口，用于访问 Python 解释器自身使用和维护的变量，同时模块中还提供了一部分函数，可以与解释器进行比较深度的交互。

sys.platform

可以得到关于运行平台更详细的信息。

sys.getsizeof()

返回的是作用对象所占用的字节数。

sys.exit(arg)

退出程序机制

6.timeit(性能度量的模块)

举例

测试函数myFun()中代码的执行时间。

代码

import timeit
def myFun():
    sum = 0
    for i in range(1,100):
        for j in range(1,100):
            sum = sum + i * j
t1 = timeit.timeit(stmt=myFun,number=1000)            
print("t1:",t1)
t2 = timeit.repeat(stmt=myFun,number=1000, repeat=6) 
print("t2:",t2)

执行结果

 7.zlib(数据打包盒压缩的模块)

举例

使用zlib模块对字符串进行压缩和解压缩。

代码

import zlib
str = b'python,python,python'
print("压缩前: %s,字符个数%d."%(str,len(str)))
str_com = zlib.compress(str)
print("压缩后: %s, 字符个数%d."%(str_com,len(str_com)))
str_dec = zlib.decompress(str_com)
print("解压后: %s, 字符个数%d."%(str_dec,len(str_dec)))

执行结果

三、第三方库

1.NumPy

NumPy是基于Python的一种开源数值计算第三方库，它支持高维数组运算、大型矩阵处理、矢量运算、线性代数运算、随机数生成等功能。

np.array()函数

一般格式为：numpy.array(object,dtype=None,copy=True,order=None,subok=False,ndmin=0)

• object为数组或嵌套的数列。
•  dtype为数组元素的数据类型。
•  copy指定对象是否需要复制。
•  order为创建数组的样式，C为行方向，F为列方向，A为任意方向(默认)。
•  subok指定默认返回一个与基类类型一致的数组。
•  ndmin为指定生成数组的最小维度。

2.Pandas

Pandas是基于NumPy库的一种解决数据分析任务的工具库。主要功能有：创建Series(系列)和DataFrame(数据帧)、索引选取和过滤、算术运算、数据汇总和描述性统计、数据排序和排名、处理缺失值和层次化索引等。

pandas.Series(data,index,dtype,copy)

能保存字符串、Bool值、数字等不同的数据类型。

•  data：数据，采取各种形式，如ndarray、list、constants等。
•  index：索引值，必须是唯一的和散列的。  
• dtype：数据类型。
•  copy：复制数据，默认为False。

pandas.DataFrame(data,index,columns,dtype,copy)

创建一个数据帧，数据帧是二维的表格型数据结构，即数据以行和列的表格方式排列。与系列相比，数据帧使用得更普遍。

•  data：数据，可以是各种类型，如ndarray、series、lists、dict、  constant或DataFrame等。
•  index，columns：分别为行标签和列标签。
•  dtype：每列的数据类型。
•  copy：复制数据，默认值为False。

3.SciPy

 SciPy库是一款方便、易于使用、专为科学和工程设计的工具库，包括统计、优化、整合、线性代数、傅里叶变换、信号和图像处理、常微分方程求解等。

•  scipy.constants(数学常量)
•  scipy.fftpack(快速傅里叶变换)
•  scipy.integrate(积分)  
• scipy.optimize(优化算法)  
• scipy.stats(统计函数)
•  scipy.special(特殊数学函数)
•  scipy.signal(信号处理)
•  scipy.ndimage(N维图像)

4.Matplotlib

Matplotlib是一个基于Python、跨平台、交互式的2D绘图库，以各种硬拷贝格式生成出版质量级别的图形。

5.Jieba

中文分词是中文文本处理的一个基础步骤。  在进行中文自然语言处理时，通常需要先进行分词。现在非常流行的、开源的中文分词库是Jieba。Jieba分词算法使用基于前缀词典实现高效的词图扫描，生成句子中汉字所有可能生成词情况所构成的有向无环图(DAG)；采用动态规划查找最大概率路径，找出基于词频的最大切分组合。

6.PyInstaller

用来打包Python应用程序。打包时，Pyinstaller库会扫描Python程序的所有文档，分析所有代码找出代码运行所需的模块，然后将所有这些模块和代码放在一个文件夹里或一个可执行文件里。  用户就不用下载各种软件运行环境，如各种版本的Python和各种不同的包，只需要执行打包好的可执行文件就可以使用软件了。

四、典型案例

 使用turtle绘制表面填充正方体

代码实现

import turtle           		#导入模块.
#画正方体正面.
n = 100                         	#正方体边长.
turtle.penup()
turtle.goto(-100,-50)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('red')      	#画笔颜色为红色.
turtle.begin_fill()
turtle.fillcolor('red')     	#填充颜色为红色.
for i in range(4):
    turtle.forward(n)
    turtle.left(90)
turtle.end_fill()
#画正方体顶面.
turtle.penup()
turtle.goto(-100,n-50)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('green')    	#画笔颜色为绿色.
turtle.begin_fill()
turtle.fillcolor('green')  	#填充颜色为绿色.
turtle.left(45)
turtle.forward(int(n * 0.6)) 	#倾斜边长为60.
turtle.right(45)
turtle.forward(n)
turtle.left(360 - 135)
turtle.forward(int(n * 0.6)) 	#倾斜边长为60.
turtle.end_fill()
#画正方体右侧面.
turtle.left(45)
turtle.penup()
turtle.goto(n-100,-50)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('blue')      	#画笔颜色为蓝色.
turtle.begin_fill()
turtle.fillcolor('blue')   	#填充颜色为蓝色.
turtle.left(135)
turtle.forward(int(n * 0.6)) 	#倾斜边长为60.
turtle.left(45)
turtle.forward(n)
turtle.left(135)
turtle.forward(int(n * 0.6)) 	#倾斜边长为60.
turtle.right(90)
turtle.end_fill()
turtle.done()

执行结果

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