Python基础 – 使用别人代码的模块机制

<p>Python的模块为日常编程中许多问题提供了标准的解决方案，同时也能让我们更加简洁优雅地管理代码。</p>
<h2>模块</h2>
<p>定义：
每个模块是由1个或多个Python文件构成。是相关的类、函数和变量所组成的一个集合。</p>
<p>它可以被其它代码引入并直接使用。</p>
<p>通常，一个模块中的各个功能是相互关联的。</p>
<p>模块中的函数就像是积木，用一块一块的积木搭建成一个完整的图形，搭好的图形就是模块。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-01.jpg” alt=“” /></p>
<p>了解完模块的基本概念后，先来看看最常接触的第一大类模块：<strong>内置模块</strong>。</p>
<p>内置模块是在安装Python时自带的模块。Python提供了大量丰富且高质量的内置模块来帮助完成一些系统化工作。</p>
<p>比如，生成一个随机的数字可以使用<code>random</code>模块，要处理日期和时间则可以通过<code>datetime</code>模块等。</p>
<p>为了使用这些模块，首先需要通过关键词<code>import</code>来<strong>导入模块</strong>。</p>
<h2>导入模块（I）</h2>
<pre><code class=“language-python”>import random
randomNum = random.random()
print(randomNum)</code></pre>
<p><strong>代码的作用</strong>
这三行代码输出了一个随机数。</p>
<p>第一行导入了random模块，该模块用于生成随机数；
第二行将生成的随机数赋值给了变量randomNum；
第三行输出了randomNum这个变量的数值。</p>
<p><strong>import</strong>
关键字<code>import</code>，中文意思是“导入”，表明我们要在这里导入模块。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-02.png” alt=“” /></p>
<p><strong>模块的名称</strong>
一个名为<code>random</code>的模块，该模块用于生成一个随机数。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-03.png” alt=“” /></p>
<p><strong>模块内的函数</strong>
导入<code>random</code>模块后，就可以通过 <code>random.xxx()</code> 来使用该模块中的所有函数。</p>
<p>这里，我们调用了<code>random</code>模块里的<code>random()</code>函数，该函数用于生成一个0到1的随机浮点数。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-04.png” alt=“” /></p>
<p><strong>模块内的函数</strong>
<code>random</code>模块中还有其它的函数，可以根据自己的需要来调用。</p>
<p>比如，想生成一个在1到7之间的随机整数，可以使用<code>random</code>模块里的<code>randint()</code>函数，代码为：<code>random.randint(1,7)</code>。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-05.png” alt=“” /></p>
<p>代码小结
要导入模块时，就可以使用这样的格式：
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-06.png” alt=“” /></p>
<p>使用<code>import</code>导入模块后，除了可以获取到模块内的函数，还可以获取到该模块中的类。通过调用类里面的方法，来实现某一功能。</p>
<p>比如，要获取今天的日期，就需要用到<code>datetime</code>模块里的<code>date</code>类，以及该类中的<code>today()</code>方法。</p>
<pre><code class=“language-python”>import datetime
todayDate = datetime.date.today()
print(todayDate)</code></pre>
<p><strong>导入模块</strong>
使用关键字<code>import</code>，中文意思是“导入”，表明我们要在这里导入一个名称为<code>datetime</code>的模块。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-07.png” alt=“” /></p>
<p><strong>模块中的一个类</strong>
一个类，表明我们在调用<code>datetime</code>模块里的<code>date</code>类。</p>
<p><code>date</code>类是一个日期类，里面提供了一些关于日期的方法与属性。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-08.png” alt=“” /></p>
<p><strong>date类里面的某一个方法</strong>
一个方法，表明我们要调用的<code>today()</code>从属于<code>date</code>类。</p>
<p>该方法用于获取当前的本地日期。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-09.png” alt=“” /></p>
<p><strong>代码小结</strong>
导入模块后，想获取到该模块中的类里面的某一个方法时，就可以使用这样的格式：
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-10.png” alt=“” /></p>
<h3>小练习</h3>
<p>使用import导入random模块。</p>
<p>使用该模块下的random()函数，生成一个0到1之间的随机浮点数，并使用print()将结果输出。</p>
<pre><code class=“language-python”>import random
print(random.random())</code></pre>
<p>获取今天日期的年份，并判断跟实际今年的年份（2022）是否相等。相等输出True，不相等输出False。</p>
<pre><code class=“language-python”>import datetime
today = datetime.date.today()
year = today.year
print(year == 2022)</code></pre>
<p>不难看出，一个模块是由很多类和函数组成的。</p>
<p>有时候只想导入<code>（import）</code>模块里面的一部分内容，可能是一个类或是一个函数。 比如，我们只希望导入<code>datetime</code>模块中的<code>date</code>类。</p>
<p>这时候，就可以用到 <code>from…import…</code> 。</p>
<h2>导入模块（II）</h2>
<pre><code class=“language-python”>from datetime import date
todayDate = date.today()
print(todayDate)</code></pre>
<p><strong>两个关键字</strong>
第一个关键字<code>from</code>允许我们从模块中导入一个指定的部分。</p>
<p>这两个关键字，表明从<code>datetime</code>模块里导入<code>date</code>类。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-11.png” alt=“” /></p>
<p><strong>模块的名称</strong>
一个名为<code>datetime</code>的模块，表示要从该模块中导入某个类。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-12.png” alt=“” /></p>
<p><strong>一个类</strong>
一个类，表明我们要调用的<code>date</code>类属于<code>datetime</code>模块。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-13.png” alt=“” /></p>
<p><strong>date类里面的某一个方法</strong>
一个方法，表明我们要调用的<code>today()</code>从属于<code>date</code>类。</p>
<p>可以看到，使用<code>from…import…</code>这种形式时，调用<code>datetime</code>模块中的类或函数时<strong>不需要datetime.前缀</strong>。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-14.png” alt=“” /></p>
<p><strong>代码小结</strong>
当我们只想导入模块里面的一部分内容时，就可以使用这样的格式：
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-15.png” alt=“” /></p>
<h2>第三方模块</h2>
<p>学习了导入模块的两种方式，但是导入的都是内置模块。这些模块是Python自带的，具有较高的通用性。</p>
<p>除此之外，我们还会接触到许多的<strong>第三方模块</strong>。这些非内置的模块由其他的开发者所编写，提供给公众免费使用，功能更加个性化。可以从<a href=“https://pypi.org/”>Python Package Index</a>上找到自己需要的模块。</p>
<p>内置模块可以直接导入后使用，而<strong>非内置的模块则需要先进行安装</strong>，然后才能导入使用。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-16.png” alt=“” /></p>
<h2>安装模块</h2>
<p>为了安装第三方模块，需要一个叫作 pip 的工具。</p>
<p>在安装Python环境的时候，pip工具已经随着一起自动安装了，现在可以直接在电脑上使用pip工具来安装第三方模块。</p>
<p>安装第三方模块的方式在不同的电脑系统上略微有些不同</p>
<h3>Windows</h3>
<p>要使用pip工具安装第三方模块，需要在Windows的命令提示符里进行。</p>
<p>可以使用以下两种方式打开命令提示符：</p>
<ol>
<li>在电脑左下角「开始菜单」旁的搜索栏里输入<code>cmd</code></li>
<li>同时在键盘上按下快捷键<code>WIN</code>和<code>R</code>，在运行框里输入<code>cmd</code>。</li>
</ol>
<p><img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-17.png” alt=“” /></p>
<p>打开一个Windows命令提示窗口，就可以开始安装第三方模块了。</p>
<p>只需要在命令提示符的窗口里，使用 <code>pip3 install「ModuleName」</code>命令。这里，<code>「ModuleName」</code>是你所选择的模块的名称。</p>
<p><img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-18.png” alt=“” /></p>
<p>假如我们想制作一个可交互的柱状图，可以通过第三方模块 <code>pyecharts</code>，该模块是一个强大的数据可视化工具。</p>
<p>直接在终端中输入：<code>pip3 install pyecharts==1.8.1</code> ，然后敲击回车键，就能进行安装。</p>
<p>这里由于<code>pyecharts</code>的特殊性，在安装时要指定版本<code>1.8.1</code>，而其它大多数模块都可以直接使用模块名安装。</p>
<p>如果在自己电脑上安装不上或安装缓慢，可在命令后添加如下配置进行加速：<strong>-i <a href=“https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/”>https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/</a></strong></p>
<pre><code>pip3 install pyecharts==1.8.1 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/</code></pre>
<p><img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-19.ppng” alt=“” /></p>
<p>点击回车后，会出现很多的安装信息。当看到<code>「Successfully installed…」</code>或显示<code>「Requirement already satisfied」</code>的时候，说明模块已经安装成功。</p>
<p>可能会遇到黄色的警告，这是在提示需要升级<code>pip</code>工具。可以选择忽视，也可以按照指示在终端中输入<code>「pip install --upgrade pip」</code>进行升级。</p>
<p>安装过程如图所示。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-20.png” alt=“” /></p>
<h3>macOS</h3>
<p>要使用pip工具安装第三方模块，需要在macOS的终端里进行。</p>
<p>我们可以点击「启动台」后，在上方的搜索栏里输入<strong>终端</strong>，然后打开即可。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-21.png” alt=“” /></p>
<p>打开终端窗口，就可以开始安装第三方模块了。</p>
<p>只需要在终端窗口里，使用 <code>pip3 install「ModuleName」</code>命令。这里，<code>「ModuleName」</code>是你所选择的模块的名称。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-22.png” alt=“” /></p>
<p>假如我们想制作一个可交互的柱状图，就可以通过第三方模块 <code>pyecharts </code>来完成。</p>
<p>直接在终端中输入：<code>pip3 install pyecharts==1.8.1</code> ，然后敲击回车键，就能进行安装。</p>
<p>这里由于<code>pyecharts</code>的特殊性，在安装时要指定版本<code>1.8.1</code>，而其它大多数模块都可以直接使用模块名安装。</p>
<p>如果在自己电脑上安装不上或安装缓慢，可在命令后添加如下配置进行加速：</p>
<pre><code>pip3 install pyecharts==1.8.1 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple/</code></pre>
<p><img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-23.png” alt=“” /></p>
<p>点击回车后，会出现很多的安装信息。当看到<code>「Successfully installed…」</code>的时候，说明模块已经安装成功。
安装过程如图所示。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-24.png” alt=“” /></p>
<h3>示例</h3>
<p>安装成功后，就可以关闭当前窗口，回到编辑器里使用该模块来绘制柱状图了。和内置模块一样，我们需要导入模块。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-25.png” alt=“” /></p>
<p>第一行代码：
使用 <code>pyecharts.charts</code> 的方式，访问了<code>pyecharts</code>模块里的子模块<code>charts</code>。
然后，通过<code>from…import…</code>，从<code>pyecharts</code>模块的子模块<code>charts</code>里导入了<code>Bar</code>类。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-26.png” alt=“” /></p>
<p>第二行代码：
使用<code>from…import…</code>，从<code>pyecharts</code>模块中，导入子模块<code>options</code>，并将其简写为了<code>opts</code>。</p>
<p>这里，<code>import…as…</code>是用于在导入一个模块的同时，为该模块取一个别名。</p>
<p>这是为了之后在代码中使用该模块时能更加方便，不用再通过options调用，可以直接通过opts。
<img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-27.png” alt=“” /></p>
<p>导入完成后，我们就可以通过这些模块，绘制出一个可交互的柱状图啦。</p>
<pre><code class=“language-python”>from pyecharts.charts import Bar
from pyecharts import options as opts

bar = Bar()

bar.add_xaxis(["衬衫", "毛衣", "领带", "裤子", "风衣", "高跟鞋", "袜子"])
bar.add_yaxis("商家A", [114, 55, 27, 101, 125, 27, 105])
bar.add_yaxis("商家B", [57, 134, 137, 129, 145, 60, 49])
bar.set_global_opts(title_opts=opts.TitleOpts(title="某商场销售情况"))

bar.render("bar.html")</code></pre>
<p><img src=“https://assets.moshanghua.net/images/2022/08/msh-2605-28.png” alt=“” /></p>
<h3>小练习</h3>
<p><strong>引入math模块</strong>
使用import来导入内置模块：math，该模块提供了大量的数学运算函数。</p>
<p>导入模块后，完成以下两个操作：</p>
<ol>
<li>通过math模块内 sqrt() 函数，输出99的开平方结果；</li>
<li>通过math模块内 fabs() 函数，输出-0.03的绝对值。</li>
</ol>
<pre><code class=“language-python”>import math
print(math.sqrt(99))
print(math.fabs(-0.03))</code></pre>
<p><strong>计算平均值</strong>
statistics是Python中的一个数学统计模块。</p>
<p>使用statistics.mean()可以计算出一个列表的平均值，只需要将列表传入到括号中即可。</p>
<p>使用import导入statistics模块，并定义一个列表numList = [10, 99, 78, 50]。使用statistics.mean()计算该列表的平均值，并输出。</p>
<pre><code class=“language-python”>import statistics
numList = [10,99,78,50]
print(statistics.mean(numList))</code></pre>
<p><strong>from…import…</strong>
使用from…import…来完成上一道题目</p>
<p>定义一个numList = [10, 99, 78, 50]，使用statistics模块下的mean()来计算该列表的平均值，并输出。</p>
<pre><code class=“language-python”>from statistics import mean
numList = [10,99,78,50]
print(mean(numList))</code></pre>