python系列教程26

蔚落 2022-12-04 07:32 100阅读 0赞

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声明：在人工智能技术教学期间，不少学生向我提一些python相关的问题，所以为了让同学们掌握更多扩展知识更好的理解人工智能技术，我让助理负责分享这套python系列教程，希望能帮到大家！由于这套python教程不是要由所写，所以不如我的人工智能技术教学风趣幽默，学起来比较枯燥；但它的知识点还是讲到位的了，也值得阅读！

导入和重载提供了一种自然的程序启动的选择，因为导入操作将会在最后一步执行文件。从更宏观的角度来看，模块扮演了一个工具库的角色，这将在后面学到。从一般意义上来说，模块往往就是变量名的封装，被认作是命名空间。在一个包中的变量名就是所谓的属性：也就是说，属性就是绑定在特定的对象上的变量名（就像一个模块）。

在典型的应用中，导入者得到了模块文件中在顶层所定义的所有变量名。这些变量名通常被赋值给通过模块函数、类、变量以及其他被导出的工具。这些往往都会在其他文件或程序中使用。表面上来看，一个模块文件的变量名可以通过两个Python语句读取——import和from，以及reload调用。

为了讲清楚，请使用文本编辑器创建一个名为myfile.py的单行的Python模块文件，其内容如下所示：

title = "The Meaning of Life"

这也许是世界上最简单的Python模块文件之一了（它只包含了一行赋值语句），但是它已经足够讲明白基本的要点。当文件导入时，它的代码运行并生成了模块的属性。这个赋值语句创建了一个名为title的模块的属性。

可以通过两种不同的办法从其他组件获得这个模块的title属性。第一种，你可以通过使用一个import语句将模块作为一个整体载入，并使用模块名后跟一个属性名来获取它：

% python                \# Start Python

>>> import myfile       \# Run file; load module as a whole

>>> print（myfile.title） \# Use its attribute names: '.' to qualify

The Meaning of Life

一般来说，这里的点号表达式代表了object.attribute的语法，可以从任何的object中取出其任意的属性，并且这是Python代码中的一个常用操作。在这里，我们已经使用了它去获取在模块myfile中的一个字符串变量title，即myfile.title。

作为替代方案，可以通过这样的语句从模块文件中获得（实际上是复制）变量名：

% python                     \# Start Python

>>> from myfile import title \# Run file; copy its names

>>> print（title）             \# Use name directly: no need to qualify

The Meaning of Life

就像今后看到的更多细节一样，from和import很相似，只不过增加了对载入组件的变量名的额外的赋值。从技术上讲，from复制了模块的属性，以便属性能够成为接收者的直接变量。因此，能够直接以title（一个变量）引用导入字符串而不是myfile.title（一个属性引用。

无论使用的是import还是from去执行导入操作，模块文件myfile.py的语句都会执行，并且导入的组件（对应这里是交互提示模式）在顶层文件中得到了变量名的读取权。也许在这个简单的例子中只有一个变量名（变量title被赋值给一个字符串），但是如果开始在模块中定义对象，例如，函数和类时，这个概念将会很有用。这样一些对象就变成了可重用的组件，可以通过变量名被一个或多个客户端模块读取。

在实际应用中，模块文件往往定义了一个以上的可被外部文件使用的变量名。下面这个例子中定义了三个变量名：

a = 'dead'          \# Define three attributes

b = 'parrot'        \# Exported to other files

c = 'sketch'

print（a,b,c）      \# Also used in this file

文件treenames.py，给三个变量赋值，并对外部世界生成了三个属性。这个文件并且在一个print语句中使用它自有的三个变量，就像在将其作为顶层文件运行时看到的结果一样：

% python threenames.py

dead parrot sketch

所有的这个文件的代码运行起来就和第一次从其他地方导入（无论是通过import或者from）后一样。这个文件的客户端通过import得到了具有属性的模块，而客户端使用from时，则会获得文件变量名的复本。

% python

>>> import threenames  \# Grab the whole module

dead parrot sketch

>>>

>>> threenames.b,threenames.c

（'parrot','sketch'）

>>>

>>> from threenames import a,b,c \# Copy multiple names

>>> b,c

（'parrot','sketch'）

这里的结果打印在括号中，因为它们实际上是元组（下一部分介绍的一种对象）；目前我们可以暂时忽略它们。

一旦你开始就像这里一样在模块文件编写多个变量名，内置的dir函数开始发挥作用了。你可以使用它来获得模块内部的可用的变量名的列表。下面代码返回了一个Python字符串列表（我们将从后面开始学习列表）：

>>> dir（threenames）  
\['\_\_builtins\_\_','\_\_doc\_\_','\_\_file\_\_','\_\_name\_\_','\_\_package\_\_','a','b','c'\]

我们在Python 3.0和Python 2.6中分别运行它，较早的Python可能返回较少的名字。当dir函数就像这个例子一样，通过把导入模块的名称传至括号里，进行调用后，它将返回这个模块内部的所有属性。其中返回的一些变量名是“免费”获得的：一些以双下划线开头并结尾的变量名，这些通常都是由Python预定义的内置变量名，对于解释器来说有特定的意义。那些通过代码赋值而定义的变量（a、b和c）在dir结果的最后显示。

模块导入是一种运行代码文件的方法，但是就像稍后我们即将讨论的那样，模块同样是Python程序最大的程序结构。

一般来说，Python程序往往由多个模块文件构成，通过import语句连接在一起。每个模块文件是一个独立完备的变量包，即一个命名空间。一个模块文件不能看到其他文件定义的变量名，除非它显式地导入了那个文件，所以模块文件在代码文件中起到了最小化命名冲突的作用。因为每个文件都是一个独立完备的命名空间，即使在它们拼写相同的情况下，一个文件中的变量名是不会与另一个文件中的变量冲突的。

实际上，就像你将看到的那样，正是由于模块将变量封装为不同部分，Python具有了能够避免命名冲突的优点。我们将会在后面讨论模块和其他的命名空间结构（包括类和函数的作用域）。就目前而言，模块是一个不需要重复输入而可以反复运行代码的方法。

reload是不可传递的，重载（也就是reload）一个模块的话只会重载该模块，而不能够重载该模块所导入的任何模块，因此，有时候必须reload多个文件。

由于这些复杂的地方（并且我们将会在后边碰到其他的麻烦，包括前面的所讨论的reload/from问题），从现在开始就要避免使用import和reload启动程序，这是一个好主意。例如，后面所介绍的IDLE Run→Run Module的菜单选项，提供了一个简单并更少错误的运行文件的方法，并且总是运行代码的最新版本。系统shell命令行提供了类似的优点。如果使用这些技术的话，不需要使用reload。

如果必须导入，为了避免复杂性，请将所有的文件放在同一目录下，同时将这个目录作为你的工作目录。

也就是说，import和reload已经证明了是Python类中的一种常用测试技术，并且你可能也喜欢使用这种方法。然而，通常如果你发现自己碰壁了，那就停止继续碰壁。

实际上，除了这里介绍的，还有更多的方法可以运行模块文件中保存的代码。例如，exec（open（'module.py'）.read（））内置函数调用，是从交互提示模式启动文件而不必导入以及随后的重载的一种方法。每次exec都运行文件的最新版本，而不需要随后的重载（script1.py保留我们在前面一次重载它之后的样子）：

C:\\misc> c:\\python30\\python

.>>> exec（open（'script1.py'）.read（））

win32

65536

Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!

...change script1.py in a text edit window...

.>>> exec（open（'script1.py'）.read（））

win32

4294967296

Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!Spam!

exec调用有着类似于import的效果，但是，它从技术上不会导入模块，默认情况下，每次以这种方式调用exec的时候，它都重新运行文件，就好像我们把文件粘贴到了调用exec的地方。因此，exec不需要在文件修改后进行模块重载，它忽略了常规的模块导入逻辑。

缺点是，由于exec的工作机制就好像在调用它的地方粘贴了代码一样，和前面提到的from一样，对于当前正在使用的变量有潜在的默认覆盖的可能。例如，我们的script1.py赋给了一个名为x的变量。如果这个名字已经在exce调用的地方使用了，那么这个名称的值将被覆盖。

.>>> x = 999

.>>> exec（open（'script1.py'）.read（））  \# Code run in this namespace by default

...same outout...

.>>> x                                \# Its assignments can overwrite names here

'Spam!'

相反，基本的import语句每个进程只运行文件一次，并且它会把文件生成到一个单独的模块名称空间中，以便它的赋值不会改变你的作用域中的变量。为模块名称空间分隔所付出的代价是，在修改之后需要重载。

注意：版本差异提示：除了允许exec（open（'module.py'））的形式，Python 2.6也包含一个execfile（'module.py'）内置函数，这两个函数都会自动读取文件的内容。这两种形式都等同于exec（open（'module.py'）.read（））的形式，后者更为复杂，但是在Python 2.6和Python 3.0中都可以运行。

遗憾的是，两种较简单的Python 2.6的形式，在Python 3.0中都不可用，这意味着我们必须理解文件及其读取方法，以便今天完全理解这一技术（唉，这似乎是针对Python 3.0的实用性的美学痛击）。实际上，Python 3.0中的exec形式需要如此多的录入，以至于最佳建议都是干脆不要使用它，通常启动文件的最好方式是输入系统shell命令行或者使用后面所介绍的IDLE菜单选项。

到目前为止，我们看到了如何通过交互提示模式、系统命令行、图标点击、模块导入和exec调用来运行Python代码。如果你希望找到更可视化的方法，IDLE提供了做Python开发的用户图形界面（GUI），而且它是Python系统的一个标准并免费的部分。它往往被认为是一个集成开发环境（IDE），因为它在一个单独的界面中绑定了很多开发任务。

简而言之，IDLE是一个能够编辑、运行、浏览和调试Python程序的GUI，所有都能够在单独的界面实现。此外，由于IDLE是使用Tkinter GUI工具包开发的Python程序，可以在几乎任何Python平台上运行，包括微软Windows、X Windows（例如，Linux、UNIX以及Unix类平台）以及Mac OS（无论是Classic还是OS X）。对于很多人来说，IDLE代表了一种简单易用的命令行输入的替代方案，并且比点击图标出问题的可能性更小。

让我们直接来看一个例子。在Windows中启动IDLE很容易：在开始按钮的Python菜单中进行启动，并且也能够通过右键点击Python程序图标进行选择。在UNIX类系统中，需要在命令行中启动IDLE的顶层脚本，另一种办法是通过点击位于Python的Lib目录下的idlelib子目录下的idle.pyw或idle.py运行。在Windows中，IDLE是位于C:\\Python30\\Lib\\idlelib或者在Python 2.6中是C:\\Python26\\Lib\\idlelib中的一个Python脚本。

Python shell窗口是主窗口，一开始就会被打开，并运行交互会话。

IDLE可以使用友好的菜单并配合键盘快捷键进行绝大多数操作。为了在IDLE中创建（或编写）源文件，可以打开一个新的文本编辑窗口：在主窗口，选择File下拉菜单，并选择New Window来打开一个新的文本编辑窗口（或者Open…去编辑一个已存在的文件）。

IDLE使用了语法导向的着色方法，对在主窗口输入的代码和文本编辑窗口的关键字使用的是一种颜色，常量使用的是另一种颜色。这有助于给代码中的组件一个更好的外观（甚至可以帮助你发现错误，例如，连续的字符串都是一种颜色）。

为了运行在IDLE中编辑的代码文件，首先选中文本编辑窗口，并点击窗口中的Run下拉菜单，选择列举在那里的Run Module选项（或者使用等效的键盘快捷键，快捷键在菜单中已给出）。如果已经在文件打开或最后一次保存后改变了文件，Python将会提醒需要首先保存文件。

在Windows下进行。使用File菜单开始创建一个（新窗口）或打开（Open … ）一个源文件；使用文件编辑窗口的Run菜单去运行窗口的代码（Run Module）

注意：建议：如果想要在IDLE的主窗口中重复前一条命令，可以使用Alt-P组合键回滚，找到命令行的历史记录，并用Alt-N向前寻找（在Mac上，可以试试使用Ctrl-P和Ctrl-N）。之前的命令可以重新调用并显示，并且可以编辑改变后运行。也可以通过使用游标指到命令上重新运行该命令，或使用复制粘贴的操作，但这些看起来需要花费更多力气。除了IDLE，Windows的交互模式对话环境中，可以使用方向键重新调用使用过的命令。

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