Python入门（8）

大家好，上一节课，我们学习了python的函数，我们由此知道Python编程不仅仅可以通过一些基本的对象（如常量和变量、运算符和表达式）及流程控制语句，来编写代码实现一些简单的应用，还能通过创建函数，构建更加复杂的程序结构。

当然，我们学会了把函数嵌入到一般的程序流程中，纵然可以解决一些相对复杂的问题，甚至实现了简单的代码重用。

但是，这与其他高级语言相比，还是远远不够的。如果我们就此止步的话，当我们面对一个大型的复杂的应用需求的时候，我们是很难使用一个或几个应用程序来搞定它的。所以，Python还有没有更高级的工具？神奇如Python，当然是有的。

比函数更高级的工具，应该具备以下两个属性：

（1）它的格局应该更高，也就是说要能有利于我们搭建一个应用系统的架构。

（2）它能够让我们对已经封装好的函数，在系统的任何地方都能够方便地调用，最大限度地实现代码块的重用。

一切所谓的智慧最终都是为了降低熵的增加。

实现了这两条，就不仅能够减少程序员的重复劳动，更重要的是降低系统的复杂度。这个所谓的“高级工具”就是我们今天要介绍给大家的Python的模块。

Pyhton模块（Modules），是Python最高级别的程序组织单元，它能将程序代码和数据封装起来，以便重用。

本质上讲，每一个python文件都是一个python的模块。并且，模块在导入了其他模块之后，就可以直接使用被导入模块所定义的变量和函数。

所以，看起来又没什么新东西啊！

PS：不错，在福尔摩斯说出谜底之后，华生从来都是不屑的。

基本上，只要我们学会了模块导入的方法，我们就能方便地应用模块的概念了。

模块的导入应用通常有以下两种方式：

1、import 语句

2、from ... import 语句

这就像其他很多优秀的面向对象的编程语言一样，Python也引进了这个更高级别的重要对象，它能将一些可重用的函数集成到一起，形成一个Python文件。然后，它可以被任何程序导入，并使用其中的任何一个函数。

这样的架构，让我们的编程效率大大提高。由此，也引入了一个重要的编程理念，那就是凡是遇到需要构建任何一个解决问题的方法（解决方案）时，我们都要努力地把它“封装”到可重用的函数中，这样，我们就有机会在下一次遇到相同或类似的问题的时候，实现代码的重用。这是非常重要的编程思想。

1、import 语句

首先，我们创建一个空的模块文件：module_1.py，并添加如下代码。

#示例 module_1.py

def func_sun(x):

if x==1:

print('草原上升起不落的太阳！')

else:

print('太阳下山了，喜洋洋咯！')

说明：该模块文件包含一个函数，它有一个形参x，并根据该参数接收到的值是否等于1，来决定它向屏幕显示的内容。

再创建一个python应用程序：module_app_1.py（其实，还是一个python文件，必要时你也可以把它当做一个模块文件）

#示例 module_app_1.py

import modlue_1

a=1

modlue_1.func_sun(a)

说明：这个python程序，通过import语句，导入了模块文件module_1，并且调用了它的函数func_sun()，同时向函数传递了一个实参a的值。

OK，import语句的应用就是这个样子的，你学会了吗？

2、from ... import 语句

下面，我们来修改一下模块文件module_1.py和程序文件module_app_1.py

#示例 修改后的module_1.py

def func_sun(x):

if x==1:

print('草原上升起不落的太阳！')

else:

print('太阳下山了，喜洋洋咯！')

def func_month():

print('月亮代表我的心！')

说明：模块文件包新增一个函数，这让我们更能看到一个模块文件的意义：它可以是若干个可重用的函数的集合。事实上，函数的集合才能让模块具有更大的意义。

#示例 修改后的module_app_1.py

a=1

b=2

if a==b:

from modlue_1 import func_sun

func_sun(a)

else:

from module_1 import func_month

func_month()

说明：其实，重点在这里：我们使用from...import语句，直接导入了模块文件module_1的函数，然后就像本地（本应用程序文件中）的函数一样使用它。

警告：虽然python支持from...import 语句，但是，为了避免在你的程序中出现名称冲突，同时也为了使程序更加易于阅读，我们仍然应该尽量避免这样使用模块文件，而选择简单使用import语句显然更好一些。

3、Python的内置模块

正如python有许多内置变量和函数一样，python也有许多内置模块，例如os模块、sys模块、hashlib模块、time & datetime模块，等等。这些内置模块的封装，为我们实现应用程序的开发提供了极大的便利。

例如，sys模块包含如下内置函数（部分）

sys.argv 命令行参数List，第一个元素是程序本身路径

sys.exit(n) 退出程序，正常退出时exit(0)

sys.version 获取Python解释程序的版本信息

sys.maxint 最大的Int值

sys.path 返回模块的搜索路径，初始化时使用PYTHONPATH环境变量的值

sys.platform 返回操作系统平台名称

4、sys.path

这里，提醒一个我们使用python模块的一个重要问题：模块文件的路径问题。如果路径设置不正确，我们将无法正常使用模块文件及其内部的变量与函数资源。

对于python内置模块，它自然知道怎么去寻找模块的位置，因为我们在下载安装Python时已经配置好了。但是，如果我们自定义模块，我们就要特别注意，在导入模块时，python的解释器将从sys.path变量所提供的目录中进行搜索。如果找到了对应的模块，则该模块中的语句将开始运行，并能为你所使用。

PS：我们调用sys.path时，会发现sys.path的第一段字符串是空的，这一空字符串代表的是当前目录，它也是sys.path的一部分。

sys.path与PYTHONPATH 环境变量是一致的。这意味着当前目录下的模块，你可以直接导入。否则，你必须将你的模块文件放置在sys.path所列出的目录中，你也可以通过修改PYTHONPATH 环境变量，来添加你的模块文件所在的目录路径。

5、dir 函数

python内置的 dir() 函数能够返回由对象所定义的名称列表。

dir()数接受参数。 如果参数是模块名称，函数将返回这一指定模块的名称的列表。 如果没有提供参数，函数将返回当前目录下的所有模块的名称列表。

# 给出 sys 模块中的属性名称

>>> dir()

['__annotations__', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__loader__', '__name__', '__package__', '__spec__', 'a', 'b', 'func_sun', 'i', 'sys']

包

理解了函数和模块的概念，我们似乎要跃跃欲试，开始大显身手了。

且慢！

我们当下学习的虽然只是一个入门的课程，但是，至此你确实可以写出不少的甚至有些复杂应用程序。那么，我们也该开始意识到，面对一个应用需求，该如何组织这个应用程序项目的基本架构？因此，我们需要了解包（Packages）的概念。

包是一种能够方便地分层组织模块的方式，更具体的说，它就是一个文件夹：它包含了模块与一个特殊的 __init__.py文件。这个特殊文件是这个包的一个标识，它通常由IDE在创建包文件夹时自动创建的一个没有内容的空文件。但是，缺少该文件的文件夹就不能称之为包了。

所以，简单地理解就是：包含了一个__init__.py文件的文件夹，就是一个包,它能清晰地分层组织模块文件。

例如：你想创建一个名为“ab”的包，其中还包含着 “a”、“b”等其它子包，同时这些子包都包含了诸如“a1”、 “b1”等模块。

那么，这个包文件夹的结构如下：

- ab/

- __init__.py

- a/

- __init__.py

- a1/

- __init__.py

- m_a.py

- b/

- __init__.py

- b_1/

- __init__.py

- m_b.py

小结

这一节，我们学习了Python的模块。如同对函数的理解一样，模块不仅更好地解决了我们对于程序代码的重用问题，模块还是一种应用程序架构的重要组织形式，它让我们的应用程序的组织架构又上升了一个维度。事实上，Python 所附带的标准库就是这样一组有关包与模块的重要例子。

各位学友，到此，Python的基础入门知识我们已经完成了第一阶段的学习任务。请大家尝试运用所学，去解决一些日常需求，比如，有一个随机的数字字符串，我们如何把它们由小到大地排列起来呢？或者，面对1 — 10000的连续整数，如何把它们累加求和呢？试试看吧，说不定你能做到呢？

预告

下节课，我们要接触一个非常重要的概念：数据结构。可以说它是python应用之所以显得强大的一个重要原因，也是构成我们python入门知识结构的一块非常重要的积木。