Python 中的模块

水深无声 2024-03-27 09:49 64阅读 0赞

**Python 模块是一个 Python 文件，定义了各种功能接口**。把复杂的功能封装为模块（又称为库），将功能实现的细节隐藏起来，使用该模块（库）的程序员不需要了解实现的细节。通过调用模块封装好的功能，可以用仅仅几行 Python 代码实现某项复杂的功能，例如可以用一行代码就实现一个 Web 服务器。

在 Python 的应用领域中，如：web 开发、人工智能、网络爬虫、数据分析等领域，已经存在了大量的模块，使用这些模块就可以轻松开发出应用程序。

### 1. 内置模块 ###

Python 中的模块分为两类：

*  内置模块，由 Python 官方提供，包含在 Python 的安装包中，安装完 Python 后即可使用
 *  第三方模块，由 Python 爱好者提供，需要用户额外安装

Python 提供了多个内置模块，提供了日常编程中许多问题的标准解决方案，常见的内置模块如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>模块名</th> 
   <th>功能描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>os</td> 
   <td>提供操作系统的 IO 访问等功能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sys</td> 
   <td>提供获取命令行参数等功能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>math</td> 
   <td>提供各种常见的数学运算函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>random</td> 
   <td>提供产生随机数的功能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>json</td> 
   <td>提供对 json 文件的解析功能</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>datetime</td> 
   <td>提供日期、时间的相关功能</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 2. 模块语法 ###

#### 2.1 math 模块简介 ####

Python 的 math 模块提供了很多数学运算功能，例如：三角函数、求平方根、求对数等功能：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数接口</th> 
   <th>功能描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>fabs</td> 
   <td>计算绝对值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sin</td> 
   <td>正弦函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>cos</td> 
   <td>余弦函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sqrt</td> 
   <td>求平方根</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

在下面的小节，将使用 math 模块作为例子讲解 Python 中模块的语法。

#### 2.2 import 语句 ####

import 语句将指定模块名的模块导入到程序中，然后程序即可使用模块中定义的函数，语法如下：

import 模块名

使用 import 语句的示例如下：

>>> import math
    >>> math.fabs(-123.0)
    123.0

*  在第 1 行，引入 math 模块
 *  在第 2 行，使用 math 模块中的 fabs 函数求绝对值

#### 2.3 import … as 语句 ####

import … as 语句为模块取一个别名，程序可以使用模块的别名访问模块中的接口函数，语法如下：

import 模块名 as 别名

使用 import … as 语句的示例如下：

>>> import math as m
    >>> m.fabs(-123.0)
    123.0

*  在第 1 行，引入 math 模块，设置模块的别名为 m
 *  在第 2 行，通过模块的别名 m 访问模块

#### 2.4 from … import 语句 ####

from … import 语句从指定模块中导入指定函数，程序可以通过函数名直接访问模块中定义的函数，语法如下：

from 模块名 import 函数名

使用 from … import 语句的示例如下：

>>> from math import fabs
    >>> fabs(-123.0)
    123.0

*  在第 1 行，从 math 模块中引入函数 fabs
 *  在第 2 行，通过函数名 fabs 访问模块中定义的函数

#### 2.5 from … import … as 语句 ####

from … import … as 语句从模块中导入函数，同时为导入的函数取一个别名，示例如下：

>>> from math import fabs as abs
    >>> abs(-123.0)
    123.0

*  在第 1 行，从 math 模块中引入函数 fabs，并为该函数设置别名 abs
 *  在第 2 行，通过函数的别名 abs 访问模块中定义的函数

#### 2.6 from … import \* 语句 ####

from … import \* 语句导入模块中全部的功能函数，示例如下：

>>> from math import *
    >>> fabs(-123.0)
    123.0
    >>> sqrt(9)
    3.0

*  在第 1 行，从 math 模块中导入全部的功能函数
 *  在第 2 行，使用 math 模块中定义的函数 fabs 求绝对值
 *  在第 4 行，使用 math 模块中定义的函数 sqrt 求平方根

### 3. 用户自定义模块 ###

#### 3.1 概述 ####

本节讲解了如何自定义模块和使用模块，例子程序包括两个文件：

*  模块 [utils.py][]，定义了函数 max、函数 min 和变量 PI，它们是模块提供的接口
 *  主程序 [main.py][]，使用模块的接口函数和导出变量

#### 3.2 定义模块 ####

编写程序 [utils.py][]：

PI = 3.14
    
    def max(a, b):
        if a > b:
            return a
        else:
            return b
    
    def min(a, b):
        if a < b:
            return a
        else:
            return b

*  在第 1 行，定义了模块的导出变量 PI
 *  在第 3 行，定义了模块的导出函数 max
 *  在第 9 行，定义了模块的导出函数 min

#### 3.3 使用模块 ####

编写主程序 [main.py][]，**注意：将 [main.py][] 和 [utils.py][] 放置在相同目录下**:

import utils
    print(utils.PI)
    print(utils.max(11, 22))
    
    from utils import min
    print(min(11, 22))

*  在第 1 行，引入模块 utils
 *  在第 2 行，访问模块的导出变量 PI
 *  在第 3 行，访问模块的导出函数 max
 *  在第 5 行，引入模块 utils 中的导出函数 min
 *  在第 6 行，访问模块的导出函数 min

运行程序 [main.py][]，输出结果如下：

C:\> python main.py
    3.14
    22
    11

*  在第 2 行，输出 PI 的值
 *  在第 3 行，输出 max(11, 22) 的结果
 *  在第 4 行，输出 min(11, 22) 的结果

[utils.py]: http://utils.py/
[main.py]: http://main.py/