Python进阶之模块

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Python进阶之模块相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

在计算机程序的开发过程中,随着程序代码越写越多,在一个文件里代码就会越来越长,越来越不容易维护。

为了编写可维护的代码,我们把很多函数分组,分别放到不同的文件里,这样,每个文件包含的代码就相对较少,很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中,一个.py文件就称之为一个模块(Module)。

使用模块有什么好处?

最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次,编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕,就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候,也经常引用其他模块,包括Python内置的模块和来自第三方的模块。

使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中,因此,我们自己在编写模块时,不必考虑名字会与其他模块冲突。但是也要注意,尽量不要与内置函数名字冲突。点这里查看Python的所有内置函数。

你也许还想到,如果不同的人编写的模块名相同怎么办?为了避免模块名冲突,Python又引入了按目录来组织模块的方法,称为包(Package)。

举个例子,一个abc.py的文件就是一个名字叫abc的模块,一个xyz.py的文件就是一个名字叫xyz的模块。

现在,假设我们的abcxyz这两个模块名字与其他模块冲突了,于是我们可以通过包来组织模块,避免冲突。方法是选择一个顶层包名,比如mycompany,按照如下目录存放:

mycompany
├─ __init__.py
├─ abc.py
└─ xyz.py

引入了包以后,只要顶层的包名不与别人冲突,那所有模块都不会与别人冲突。现在,abc.py模块的名字就变成了mycompany.abc,类似的,xyz.py的模块名变成了mycompany.xyz

请注意,每一个包目录下面都会有一个__init__.py的文件,这个文件是必须存在的,否则,Python就把这个目录当成普通目录,而不是一个包。__init__.py可以是空文件,也可以有Python代码,因为__init__.py本身就是一个模块,而它的模块名就是mycompany

类似的,可以有多级目录,组成多级层次的包结构。比如如下的目录结构:

mycompany
 ├─ web
 │  ├─ __init__.py
 │  ├─ utils.py
 │  └─ www.py
 ├─ __init__.py
 ├─ abc.py
 └─ xyz.py

文件www.py的模块名就是mycompany.web.www,两个文件utils.py的模块名分别是mycompany.utilsmycompany.web.utils

 自己创建模块时要注意命名,不能和Python自带的模块名称冲突。例如,系统自带了sys模块,自己的模块就不可命名为sys.py,否则将无法导入系统自带的sys模块。

mycompany.web也是一个模块,则该模块对应的.py文件为__init__.py。

总结

模块是一组Python代码的集合,可以使用其他模块,也可以被其他模块使用。

创建自己的模块时,要注意:

  • 模块名要遵循Python变量命名规范,不要使用中文、特殊字符;
  • 模块名不要和系统模块名冲突,最好先查看系统是否已存在该模块,检查方法是在Python交互环境执行import abc,若成功则说明系统存在此模块。

 

python之导入模块


要使用一个模块,我们必须首先导入该模块。Python使用import语句导入一个模块。例如,导入系统自带的模块 math:

import math

你可以认为math就是一个指向已导入模块的变量,通过该变量,我们可以访问math模块中所定义的所有公开的函数、变量和类:

>>> math.pow(2, 0.5) # pow是函数
1.4142135623730951

>>> math.pi # pi是变量
3.141592653589793

如果我们只希望导入用到的math模块的某几个函数,而不是所有函数,可以用下面的语句:

from math import pow, sin, log

这样,可以直接引用 pow, sin, log 这3个函数,但math的其他函数没有导入进来:

>>> pow(2, 10)
1024.0
>>> sin(3.14)
0.0015926529164868282

如果遇到名字冲突怎么办?比如math模块有一个log函数,logging模块也有一个log函数,如果同时使用,如何解决名字冲突?

如果使用import导入模块名,由于必须通过模块名引用函数名,因此不存在冲突:

import math, logging
print math.log(10)   # 调用的是math的log函数
logging.log(10, something)   # 调用的是logging的log函数

如果使用 from...import 导入 log 函数,势必引起冲突。这时,可以给函数起个“别名”来避免冲突:

from math import log
from logging import log as logger   # logging的log现在变成了logger
print log(10)   # 调用的是math的log
logger(10, import from logging)   # 调用的是logging的log

 

python中动态导入模块


如果导入的模块不存在,Python解释器会报 ImportError 错误:

>>> import something
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named something

有的时候,两个不同的模块提供了相同的功能,比如 StringIO 和 cStringIO 都提供了StringIO这个功能。

这是因为Python是动态语言,解释执行,因此Python代码运行速度慢。

如果要提高Python代码的运行速度,最简单的方法是把某些关键函数用 C 语言重写,这样就能大大提高执行速度。

同样的功能,StringIO 是纯Python代码编写的,而 cStringIO 部分函数是 C 写的,因此 cStringIO 运行速度更快。

利用ImportError错误,我们经常在Python中动态导入模块:

try:
    from cStringIO import StringIO
except ImportError:
    from StringIO import StringIO

上述代码先尝试从cStringIO导入,如果失败了(比如cStringIO没有被安装),再尝试从StringIO导入。这样,如果cStringIO模块存在,则我们将获得更快的运行速度,如果cStringIO不存在,则顶多代码运行速度会变慢,但不会影响代码的正常执行。

try 的作用是捕获错误,并在捕获到指定错误时执行 except 语句。

例子:

利用import ... as ...,还可以动态导入不同名称的模块。

Python 2.6/2.7提供了json 模块,但Python 2.5以及更早版本没有json模块,不过可以安装一个simplejson模块,这两个模块提供的函数签名和功能都一模一样。

试写出导入json 模块的代码,能在Python 2.5/2.6/2.7都正常运行。

try:
    import json
except ImportError:
    import simplejson as json
print json.dumps({python:2.7})

注:

JSON(JavaScript Object Notation):一种轻量级数据交换格式,相对于XML而言更简单,也易于阅读和编写,机器也方便解析和生成,Json是Python的Json模块序列化与反序列化的过程分别是 encoding和 decoding

encoding:把一个Python对象编码转换成Json字符串
decoding:把Json格式字符串解码转换成Python对象
对于简单数据类型(string、unicode、int、float、list、tuple、dict),可以直接处理。

json.dumps方法对简单数据类型encoding。

 

python之使用__future__


注意:与上文__name__一样,左右为两个短横。

Python的新版本会引入新的功能,但是,实际上这些功能在上一个老版本中就已经存在了。要“试用”某一新的特性,就可以通过导入__future__模块的某些功能来实现。

例如,Python 2.7的整数除法运算结果仍是整数:

>>> 10 / 3
3

但是,Python 3.x已经改进了整数的除法运算,“/”除将得到浮点数,“//”除才仍是整数:

>>> 10 / 3
3.3333333333333335
>>> 10 // 3
3

要在Python 2.7中引入3.x的除法规则,导入__future__的division:

>>> from __future__ import division
>>> print 10 / 3
3.3333333333333335

当新版本的一个特性与旧版本不兼容时,该特性将会在旧版本中添加到__future__中,以便旧的代码能在旧版本中测试新特性。

例子:

在Python 3.x中,字符串统一为unicode,不需要加前缀 u,而以字节存储的str则必须加前缀 b。请利用__future__的unicode_literals在Python 2.7中编写unicode字符串。

使用from __future__ import unicode_literals将把Python 3.x的unicode规则带入Python 2.7中。

参考代码:

from __future__ import unicode_literals
s = am I an unicode?
print isinstance(s, unicode)

 

安装第三方模块


在Python中,安装第三方模块,是通过包管理工具pip完成的。

如果你正在使用Mac或Linux,安装pip本身这个步骤就可以跳过了。

如果你正在使用Windows,请参考安装Python一节的内容,确保安装时勾选了pipAdd python.exe to Path

在命令提示符窗口下尝试运行pip,如果Windows提示未找到命令,可以重新运行安装程序添加pip

注意:Mac或Linux上有可能并存Python 3.x和Python 2.x,因此对应的pip命令是pip3

例如,我们要安装一个第三方库——Python Imaging Library,这是Python下非常强大的处理图像的工具库。不过,PIL目前只支持到Python 2.7,并且有年头没有更新了,因此,基于PIL的Pillow项目开发非常活跃,并且支持最新的Python 3。

一般来说,第三方库都会在Python官方的pypi.python.org网站注册,要安装一个第三方库,必须先知道该库的名称,可以在官网或者pypi上搜索,比如Pillow的名称叫Pillow,因此,安装Pillow的命令就是:

pip install Pillow

耐心等待下载并安装后,就可以使用Pillow了。

 

 

本篇博客参考:

慕课网课程:python进阶

廖雪峰老师官网:https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000

 









以上是关于Python进阶之模块的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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