亲爱的亦菲彦祖们，欢迎回到我们的编程学习系列！在前面的学习中，我们已经掌握了类与对象的基本概念以及面向对象编程的核心特性。今天，我们将深入探讨模块和包，这是Python编程中组织和复用代码的重要工具。通过理解模块和包的概念及其使用方法，您将能够编写更加清晰、可维护和高效的代码。让我们一起来开启这段充满实用知识的学习之旅吧！
一、模块和包
1. 目标
通过本节学习，您将能够：
- 了解模块的基本概念及其重要性
- 掌握导入模块的多种方式
- 学会如何创建和使用自定义模块
- 理解包的概念及其使用方法
2. 模块
2.1 模块简介
**模块（Module）**是一个包含Python定义和语句的文件，文件名以.py结尾。模块可以定义函数、类和变量，也可以包含可执行的代码。通过模块化，您可以将相关的功能组织在一起，实现代码的复用和管理。
示例：
# math_module.py
def add(a, b):
return a + b
def subtract(a, b):
return a - b
2.2 导入模块
Python提供了多种方式来导入模块，以满足不同的需求。
2.2.1 导入模块的方式
主要的导入模块方式包括：
import 模块名from 模块名 import 功能名from 模块名 import *import 模块名 as 别名from 模块名 import 功能名 as 别名
2.2.2 导入方式详解
2.2.2.1 import语句
语法：
# 导入单个模块
import 模块名
# 导入多个模块
import 模块名1, 模块名2, ...
使用：
通过模块名调用其功能。
示例：
import math
print(math.sqrt(16)) # 输出：4.0
解释：
import math导入了Python的内置math模块。- 使用
math.sqrt()调用模块中的sqrt函数。
2.2.2.2 from...import...语句
语法：
from 模块名 import 功能1, 功能2, ...
使用：
直接使用导入的功能，无需模块名作为前缀。
示例：
from math import sqrt, ceil
print(sqrt(25)) # 输出：5.0
print(ceil(4.2)) # 输出：5
解释：
from math import sqrt, ceil从math模块中导入sqrt和ceil函数。- 直接调用
sqrt()和ceil()，无需前缀math.。
2.2.2.3 from...import *语句
语法：
from 模块名 import *
使用：
导入模块中的所有公共功能。
示例：
from math import *
print(sin(0)) # 输出：0.0
print(pi) # 输出：3.141592653589793
注意：
- 使用
*导入所有内容可能导致命名冲突，建议谨慎使用。 - 明确导入需要的功能，可以提高代码的可读性和安全性。
2.2.2.4 使用as定义别名
语法：
# 为模块定义别名
import 模块名 as 别名
# 为功能定义别名
from 模块名 import 功能 as 别名
使用：
使用别名来简化代码书写或避免命名冲突。
示例：
# 模块别名
import math as mt
print(mt.sqrt(9)) # 输出：3.0
# 功能别名
from math import factorial as fact
print(fact(5)) # 输出：120
解释：
import math as mt将math模块重命名为mt。from math import factorial as fact将factorial函数重命名为fact。
2.3 制作模块
在Python中，每个Python文件都可以作为一个模块。自定义模块名必须符合标识符命名规则（即只能包含字母、数字和下划线，且不能以数字开头）。
2.3.1 定义模块
步骤：
- 创建一个新的Python文件，例如
my_module1.py。 - 在文件中定义函数、类或变量。
示例：
# my_module1.py
def testA(a, b):
print(a + b)
2.3.2 测试模块
为了确保模块正常工作，可以在模块文件中添加测试代码。为了防止模块被导入时自动执行测试代码，可以使用if __name__ == '__main__':判断。
示例：
# my_module1.py
def testA(a, b):
print(a + b)
if __name__ == '__main__':
testA(1, 1) # 仅在模块被直接运行时执行
解释：
- 当
my_module1.py被直接运行时，会执行testA(1, 1)，输出2。 - 当
my_module1被导入到其他模块时，不会执行testA(1, 1)，避免不必要的输出。
2.3.3 调用模块
通过导入自定义模块，可以在其他Python文件中调用其功能。
示例：
# main.py
import my_module1
my_module1.testA(5, 7) # 输出：12
解释：
import my_module1导入了自定义模块。- 使用
my_module1.testA(5, 7)调用模块中的testA函数。
2.4 模块定位顺序
当导入一个模块时，Python解释器会按照以下顺序搜索模块的位置：
- 当前目录：首先在当前执行脚本的目录中查找模块。
- 环境变量
PYTHONPATH：如果在当前目录未找到，Python会搜索环境变量PYTHONPATH中指定的目录。 - 默认路径：如果仍未找到，Python会搜索安装过程确定的默认目录（如
/usr/local/lib/python/）。
查看模块搜索路径：
模块搜索路径存储在sys.path变量中。可以通过以下代码查看：
import sys
print(sys.path)
注意：
- 确保自定义模块名不与Python内置模块或已安装的第三方模块名冲突，以避免导入错误的模块。
- 如果自定义模块位于非标准路径，可以通过修改
sys.path或设置PYTHONPATH环境变量来包含该路径。
3. 包
**包（Package）**是一个包含多个相关模块的文件夹。包通过在文件夹内添加一个特殊的__init__.py文件来标识，__init__.py文件可以是空的，也可以包含包的初始化代码。
3.1 制作包
步骤：
- 创建一个新的文件夹，例如
mypackage。 - 在
mypackage文件夹内创建一个空的__init__.py文件。 - 在包内添加相关的模块文件，例如
my_module1.py和my_module2.py。
示例：
mypackage/
├── __init__.py
├── my_module1.py
└── my_module2.py
模块内容：
# my_module1.py
print(1)
def info_print1():
print('my_module1')
# my_module2.py
print(2)
def info_print2():
print('my_module2')
解释：
mypackage文件夹通过__init__.py文件被识别为一个包。my_module1.py和my_module2.py是包内的两个模块，包含各自的功能。
3.2 导入包
包中的模块可以通过多种方式导入，以便在其他Python脚本中使用。
导入包的方式：
import 包名.模块名from 包名.模块名 import 函数名
3.2.1 体验导入包
示例：
# main.py
"""方法1"""
import mypackage.my_module1
mypackage.my_module1.info_print1()
"""方法2"""
from mypackage.my_module2 import info_print2
info_print2()
运行结果：
1
my_module1
2
my_module2
解释：
import mypackage.my_module1导入了包mypackage中的模块my_module1，并调用其info_print1函数。from mypackage.my_module2 import info_print2从包mypackage中的模块my_module2导入了info_print2函数，并直接调用。
3.3 拓展-封装学生信息管理系统成包
为了进一步实践模块和包的使用，我们可以将之前设计的学生信息管理系统封装成一个包。这样不仅可以更好地组织代码，还能方便地在不同项目中复用该系统。
步骤：
- 创建一个新的包文件夹，例如
student_management。 - 在
student_management文件夹内创建一个空的__init__.py文件。 - 将之前设计的
Student类和StudentManager类分别放入不同的模块文件中，例如student.py和manager.py。
项目结构：
student_management/
├── __init__.py
├── student.py
└── manager.py
模块内容：
# student.py
class Student:
"""学生信息类"""
def __init__(self, name, chinese, math, english):
"""
初始化方法
:param name: 姓名
:param chinese: 语文成绩
:param math: 数学成绩
:param english: 英语成绩
"""
self.name = name
self.chinese = chinese
self.math = math
self.english = english
self.total = chinese + math + english # 总分
def __str__(self):
return f"{self.name}\t{self.chinese}\t{self.math}\t{self.english}\t{self.total}"
# manager.py
import json
from .student import Student
class StudentManager:
"""学生信息管理系统类"""
def __init__(self):
# 存储学员数据 -- 列表
self.student_list = []
# 程序入口函数
def run(self):
# 加载文件里面的学员数据
self.load_student()
while True:
# 显示功能菜单
self.show_menu()
# 用户输入目标功能序号
action = input('请选择您想要进行的操作（0-退出）：')
# 根据用户输入的序号执行不同的功能
if action == '1':
# 新建学生信息
self.add_student()
elif action == '2':
# 显示全部信息
self.show_student()
elif action == '3':
# 查询学生信息
self.search_student()
elif action == '4':
# 删除学生信息
self.del_student()
elif action == '5':
# 修改学生信息
self.modify_student()
elif action == '0':
# 退出系统
self.save_student()
print('欢迎再次使用【学生信息管理系统】！再见！')
break
else:
print('输入错误，请重新选择！')
# 显示功能菜单
@staticmethod
def show_menu():
str_info = """**************************************************
欢迎使用【学生信息管理系统】V1.0
请选择你想要进行的操作
1. 新建学生信息
2. 显示全部信息
3. 查询学生信息
4. 删除学生信息
5. 修改学生信息
0. 退出系统
**************************************************"""
print(str_info)
# 添加学生信息
def add_student(self):
print('---------- 新建学生信息 ----------')
name = input('请输入姓名：').strip()
if not name:
print('姓名不能为空！')
return
try:
chinese = int(input('请输入语文成绩：'))
math = int(input('请输入数学成绩：'))
english = int(input('请输入英语成绩：'))
except ValueError:
print('成绩必须是整数！')
return
# 检查是否已有该学生
if any(stu.name == name for stu in self.student_list):
print(f'学生{name}已存在，无法重复添加！')
return
# 创建学生对象并添加到列表
student = Student(name, chinese, math, english)
self.student_list.append(student)
print(f'成功添加学生：{student.name}')
# 显示全部学生信息
def show_student(self):
print('---------- 显示全部学生信息 ----------')
if not self.student_list:
print('当前没有学生信息。')
return
print('姓名\t语文\t数学\t英语\t总分')
print('-' * 30)
for stu in self.student_list:
print(stu)
# 查询学生信息
def search_student(self):
print('---------- 查询学生信息 ----------')
search_name = input('请输入要查询的学生姓名：').strip()
if not search_name:
print('姓名不能为空！')
return
for stu in self.student_list:
if stu.name == search_name:
print('姓名\t语文\t数学\t英语\t总分')
print('-' * 30)
print(stu)
return
print(f'未找到名为"{search_name}"的学生。')
# 删除学生信息
def del_student(self):
print('---------- 删除学生信息 ----------')
del_name = input('请输入要删除的学生姓名：').strip()
if not del_name:
print('姓名不能为空！')
return
for stu in self.student_list:
if stu.name == del_name:
confirm = input(f'确定要删除学生"{del_name}"吗？（y/n）：').strip().lower()
if confirm == 'y':
self.student_list.remove(stu)
print(f'成功删除学生：{del_name}')
else:
print('删除操作已取消。')
return
print(f'未找到名为"{del_name}"的学生。')
# 修改学生信息
def modify_student(self):
print('---------- 修改学生信息 ----------')
modify_name = input('请输入要修改的学生姓名：').strip()
if not modify_name:
print('姓名不能为空！')
return
for stu in self.student_list:
if stu.name == modify_name:
print('请输入新的信息（留空表示不修改）：')
new_name = input(f'姓名（当前：{stu.name}）：').strip()
new_chinese = input(f'语文成绩（当前：{stu.chinese}）：').strip()
new_math = input(f'数学成绩（当前：{stu.math}）：').strip()
new_english = input(f'英语成绩（当前：{stu.english}）：').strip()
if new_name:
# 检查新姓名是否已存在
if any(s.name == new_name for s in self.student_list):
print(f'姓名"{new_name}"已存在，无法修改！')
return
stu.name = new_name
if new_chinese:
try:
stu.chinese = int(new_chinese)
except ValueError:
print('语文成绩必须是整数，修改失败！')
return
if new_math:
try:
stu.math = int(new_math)
except ValueError:
print('数学成绩必须是整数，修改失败！')
return
if new_english:
try:
stu.english = int(new_english)
except ValueError:
print('英语成绩必须是整数，修改失败！')
return
# 重新计算总分
stu.total = stu.chinese + stu.math + stu.english
print(f'学生"{stu.name}"的信息已更新。')
return
print(f'未找到名为"{modify_name}"的学生。')
# 保存学生信息
def save_student(self):
print('---------- 保存学生信息 ----------')
try:
with open('students.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
# 将学生对象转换为字典列表
final_stu_list = [{
"name": stu.name,
"chinese": stu.chinese,
"math": stu.math,
"english": stu.english,
"total": stu.total
} for stu in self.student_list]
# 写入JSON文件
json.dump(final_stu_list, f, ensure_ascii=False, indent=4)
print('学生信息已保存到"students.json"。')
except Exception as e:
print(f'保存失败：{e}')
解释：
- 模块封装：将
Student类和StudentManager类分别放入student.py和manager.py模块中，组织结构更加清晰。 - 相对导入：在
manager.py中，使用from .student import Student进行相对导入，确保模块之间的依赖关系正确。 - 数据持久化：通过JSON格式保存和加载学生信息，实现数据的持久化。
3. 包
包是将有联系的模块组织在一起的方式，通过包可以更好地管理和复用代码。
3.1 制作包
步骤：
- 创建包文件夹：例如，创建一个名为
mypackage的文件夹。 - 添加
__init__.py文件：在mypackage文件夹内创建一个空的__init__.py文件，这个文件用于标识该文件夹为一个Python包。 - 添加模块：在包内添加相关的模块文件，例如
my_module1.py和my_module2.py。
示例：
mypackage/
├── __init__.py
├── my_module1.py
└── my_module2.py
模块内容：
# my_module1.py
print(1)
def info_print1():
print('my_module1')
# my_module2.py
print(2)
def info_print2():
print('my_module2')
解释：
mypackage文件夹通过__init__.py文件被识别为一个包。my_module1.py和my_module2.py是包内的两个模块，包含各自的功能。- 当导入包中的模块时，会自动执行模块内的顶级代码（如
print(1)和print(2)）。
3.2 导入包
包中的模块可以通过多种方式导入，以便在其他Python脚本中使用。
导入包的方式：
import 包名.模块名from 包名.模块名 import 函数名
3.2.1 体验导入包
示例：
# main.py
"""方法1"""
import mypackage.my_module1
mypackage.my_module1.info_print1()
"""方法2"""
from mypackage.my_module2 import info_print2
info_print2()
运行结果：
1
my_module1
2
my_module2
解释：
import mypackage.my_module1导入了包mypackage中的模块my_module1，并执行模块内的顶级代码print(1)，然后调用info_print1()函数，输出my_module1。from mypackage.my_module2 import info_print2从包mypackage中的模块my_module2导入了info_print2函数，执行模块内的顶级代码print(2)，然后调用info_print2()函数，输出my_module2。
注意：
- 导入包中的模块时，模块内的顶级代码会被执行一次。
- 使用不同的导入方式，可以根据需要选择最合适的调用方式。
总结
通过本节学习，您已经掌握了Python中模块和包的基本概念及其使用方法：
-
模块：
- 模块是一个包含Python定义和语句的文件。
- 通过
import语句可以导入模块，并使用其中的功能。 - 自定义模块需要遵循命名规则，并通过
if __name__ == '__main__':进行测试，避免导入时自动执行测试代码。 - Python在导入模块时遵循特定的搜索路径，确保模块能够被正确找到和导入。
-
包：
- 包是一个包含多个相关模块的文件夹，通过添加
__init__.py文件标识。 - 包有助于组织和管理大型项目中的模块，提升代码的可维护性和复用性。
- 导入包中的模块时，可以使用多种导入方式，根据需求选择最合适的方式。
- 包是一个包含多个相关模块的文件夹，通过添加
-
实战应用：
- 将学生信息管理系统封装成包，通过模块化的设计，使系统结构更加清晰，便于扩展和维护。
掌握了模块和包的使用，您将在编程中更加游刃有余，能够高效地组织和管理代码，提升项目的开发效率和代码质量。下一篇博客中，我们将继续深入探讨异常处理，帮助您编写更加健壮和可靠的Python程序。
祝学习愉快，编程顺利！
扫一扫
392
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
