• Python——— 模块


    (一)模块化(module)程序设计理念

    模块和包概念的进化史

    模块和包概念的进化史

    ① Python程序由模块组成。一个模块对应 python 源文件,一般后缀名是: .py
    ② 模块由语句组成。运行Python 程序时,按照模块中语句的顺序依次执行
    ③ 语句是Python程序的构造单元,用于创建对象、变量赋值、调用函数、控制语句等

    量变引起质变” 

               量变引起质变,从本质上理解,随着数量的增加,管理方式会发生本质的变化;旧的管理方式完全不适合,必须采用新的管理方式。

             程序越来越复杂 语句多了 ,怎么管理?很自然的,我们会将实现同一个功能的语句封装到
    函数中,统一管理和调用,于是函数诞生了
            程序更加复杂, 函数和变量多了 ,怎么管理?同样的思路,“ 物以类聚 ,我们将同一类型对
    象的 数据和行为 ,也就是 变量和函数 ,放到一起统一管理和调用,于是 类和对象 诞生了。
             程序继续复杂,函数和类更加多了,怎么办?好,我们将实现类似功能的函数和类统统放到
    一个模块中,于是 模块 诞生了。
             程序还要复杂,模块多了,怎么办? 于是,我们将实现类似功能的模块放到一起,于是“包
    就诞生了。

    标准库模块(standard library)

            与函数类似,模块也分为标准库模块和用户自定义模块。Python标准库提供了操作系统功能、网络通信、文本处理、文件处理、数学运算等基本的功能。比如:random( 随机数 ) math( 数学运算) time( 时间处理 ) file( 文件处理 ) os( 和操作系统交互 ) 、sys(和解释器交互 ) 等。
            另外,Python 还提供了海量的第三方模块,使用方式和标准库类似。功能覆盖了我们能想象到的所有领域,比如:科学计算、WEB开发、大数据、人工智能、图形系统等。

    为什么要模块化编程(好处)

            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。
            模块化编程(Modular Programming )将一个任务分解成多个模块。每个模块就像一个积木一样,便于后期的反复使用、反复搭建。

    模块化编程有如下几个重要优势:
        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
        实现代码复用。一个模块实现后,可以被反复调用
        可维护性增强

    模块化编程的流程

    模块化编程的一般流程:
        设计 API ,进行功能描述。
        编码实现 API 中描述的功能。
        在模块中编写测试代码,并消除全局代码。
        使用私有函数实现不被外部客户端调用的模块函数。
    模块的 API 和功能描述要点
            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。 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 函数查看。 也可以在 python api 文档中查询。首先进入 python 的安装目录下的docs 子目录:
    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__ 。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:

    package

    (package)的概念和结构

            当一个项目中有很多个模块时,需要再进行组织。我们将功能类似 的模块放到一起,形成了“包 。本质上, 就是一个必须有 __init__.py 的文件夹。典型结构如下:
            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
    上图中, a 是上层的包,下面有一个子包: aa 。可以看到每个包里面都有 __init__.py 文件。

    pycharm中创建包  

            在pycharm 开发环境中创建包,非常简单。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。

     

    导入包操作和本质

    上一节中的包结构,我们需要导入 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:
    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。
    import item1.item2 这种语法中, item 必须是包或模块,不能是其他。
            导入包的本质其实是“ 导入了包的 __init__.py 文件。也就是说, import pack1 意味着执行了包 pack1 下面的 __init__.py 文件。 这样,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 的核心作用:

    1
    作为包的标识,不能删除。
    2
    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。

    * 导入包

            import * 这样的语句理论上是希望文件系统找出包中所有的子模块,然后导入它们。这可能会花长时间等。Python 解决方案是提供一个明确的包索引。
            这个索引由 __init__.py 定义 __all__ 变量,该变量为一个列表,如上例 a 包下的 __init__.py 中,可定义 __all__ = ["module_A","module_A2"] 这意味着, from sound.effects import * 会从对应的包中导入以上两个子模块;

    ( Library)

            Python中库是借用其他编程语言的概念,没有特别具体的定义。 模块和包侧重于代码组织,有明确的定义。库强调的是功能性,而不是代码组织。 我们通常将某个功能的“模块的集合”,称为库。

    标准库(Standard Library)

            Python拥有一个强大的标准库。 Python 语言的核心只包含数字、字
    符串、列表、字典、文件等常见类型和函数,而由 Python 标准库提
    供了系统管理、网络通信、文本处理、数据库接口、图形系统、
    XML 处理等额外的功能。
    Python 标准库的主要功能有:
               文本处理 ,包含文本格式化、正则表达式匹配、文本差异计算与合并、Unicode 支持,二进制数据处理等功能
             文件处理 ,包含文件操作、创建临时文件、文件压缩与归档、操作配置文件等功能操作系统功能,包含线程与进程支持、IO 复用、日期与时间处理、调用系统函数、日志 (logging )等功能
              网络通信 ,包含网络套接字,SSL加密通信、异步网络通信等功能
             网络协议 ,支持HTTP, FTP SMTP POP IMAP NNTP XMLRPC 等多种网络协议,并提供了编写网络服务器的框架
             W3C格式支持 ,包含 HTML SGML XML 的处理。
             其它功能 ,包括国际化支持、数学运算、HASH Tkinter

     

    目前学过的有: random math time file os sys 等模块。
       random 模块实现随机数处理
       math 模块实现数学相关的运算
       time 模块实现时间的处理
      file 模块实现对文件的操作
      OS 模块实现和操作系统的交互
       sys 模块实现和解释器的交互

    第三方扩展库的介绍

            强大的标准库奠定了python 发展的基石,丰富和不断扩展的第三方库是python 壮大的保证。我们可以进入 PyPI官网( https://pypi.org)

      常用第三方库大汇总

     

     

     

     

    PIP模块管理工具

            pip 是一个现代的,通用的 Python 包管理工具。提供了对 Python包的查找、下载、安装、卸载的功能。
    安装第三方扩展库的 2 种方式
            第三方库有数十万种之多,以pymysql 库为例讲解第三方扩展库的 安装。

    第一种方式:命令行下远程安装

    1
    pip 更换数据源 ( 由于访问国外网站慢,建议更换 )
            家目录中,创建 pip 目录,然后增加文件: pip.ini 内容拷贝下面的即可( 不要加其他字符 )
    [ global ]
    index - url =
    https : // mirrors . aliyun . com / pypi / simple /
    [ install ]
    trusted - host = mirrors . aliyun . com
    Linux的家目录: ~ 增加目录和文件: ~/.pip/pip.conf
    Windows 的家目录是: c:/user/用户名 增加目录和文件:
    c:/user/用户名/pip/pip.ini
    2
    其他数据源:
    阿里云 http://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/
    豆瓣: http://pypi.douban.com/simple/
    中国科学技术大学 : https://pypi.mirrors.ustc.edu.cn/simple
    清华: https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simpl
    以安装第三方 pymysql 库为例,在命令行提示符下输入: pip install pymysql 即可。

    第二种方式:Pycharm中直接安装到项目中

    Pycharm 中,依次点击: file -- >setting -- >Project 本项目名 -- >Project Interpreter

     

     

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/qq_63976098/article/details/133378168