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模块与包管理

组织代码，使用第三方库

模块概述​

什么是模块​

模块 是一个Python文件，包含变量、函数、类等。

# mymodule.py - 这就是一个模块
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

PI = 3.14159

class Calculator:
    pass

为什么使用模块​

  1. 代码复用：写一次，多处使用
  2. 命名空间：避免命名冲突
  3. 代码组织：按功能分类
  4. 协作开发：不同人负责不同模块

导入模块​

import语句​

# 导入整个模块
import math

print(math.pi)        # 3.14159...
print(math.sqrt(16))  # 4.0

# 导入多个模块
import os, sys, json

from...import语句​

# 导入特定内容
from math import pi, sqrt

print(pi)         # 3.14159...
print(sqrt(16))   # 4.0

# 导入所有（不推荐）
from math import *

别名​

# 模块别名
import numpy as np
import pandas as pd

# 函数别名
from math import sqrt as square_root
print(square_root(16))  # 4.0

标准库​

常用标准库​

模块用途
os操作系统接口
sysPython运行时
math数学函数
random随机数
datetime日期时间
jsonJSON处理
re正则表达式
collections高级数据结构
itertools迭代工具
functools函数工具

示例​

# random
import random
print(random.randint(1, 100))     # 随机整数
print(random.choice([1, 2, 3]))   # 随机选择
random.shuffle([1, 2, 3, 4, 5])   # 打乱列表

# datetime
from datetime import datetime, timedelta
now = datetime.now()
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))
tomorrow = now + timedelta(days=1)

# collections
from collections import Counter, defaultdict
counter = Counter("hello")  # {'l': 2, 'h': 1, 'e': 1, 'o': 1}

创建自己的模块​

简单模块​

# utils.py
def add(a, b):
    return a + b

def multiply(a, b):
    return a * b

PI = 3.14159
# main.py
import utils

print(utils.add(3, 5))      # 8
print(utils.PI)             # 3.14159

__name__ 变量​

# mymodule.py
def main():
    print("模块被直接运行")

if __name__ == "__main__":
    # 只有直接运行此文件时才执行
    main()

包(Package)​

什么是包​

包 是包含多个模块的目录，必须有 __init__.py 文件。

mypackage/
├── __init__.py
├── module1.py
├── module2.py
└── subpackage/
    ├── __init__.py
    └── module3.py

使用包​

# 导入包中的模块
import mypackage.module1
from mypackage import module2
from mypackage.subpackage import module3

# 使用
mypackage.module1.some_function()
module2.another_function()

__init__.py​

# mypackage/__init__.py
from .module1 import func1
from .module2 import func2

__all__ = ['func1', 'func2']  # 控制 from mypackage import *

pip包管理​

pip基本命令​

# 安装包
pip install 包名
pip install requests

# 指定版本
pip install requests==2.28.0
pip install "requests>=2.20,<3.0"

# 升级包
pip install --upgrade requests

# 卸载包
pip uninstall requests

# 查看已安装
pip list
pip show requests

# 导出依赖
pip freeze > requirements.txt

# 安装依赖
pip install -r requirements.txt

常用第三方库​

库用途
requestsHTTP请求
beautifulsoup4HTML解析
pandas数据分析
numpy数值计算
matplotlib数据可视化
flaskWeb框架
djangoWeb框架
pytest测试框架
pillow图像处理

使用示例​

# requests
import requests
response = requests.get("https://api.github.com")
print(response.json())

# beautifulsoup4
from bs4 import BeautifulSoup
html = "<html><body><h1>Hello</h1></body></html>"
soup = BeautifulSoup(html, "html.parser")
print(soup.h1.text)

虚拟环境​

为什么需要虚拟环境​

  • 隔离项目依赖
  • 避免版本冲突
  • 方便部署

创建和使用​

# 创建虚拟环境
python -m venv myenv

# 激活（Windows）
myenv\Scripts\activate

# 激活（Mac/Linux）
source myenv/bin/activate

# 确认激活
which python  # 应显示虚拟环境路径

# 安装依赖
pip install requests

# 退出虚拟环境
deactivate

项目结构建议​

myproject/
├── venv/                 # 虚拟环境（不提交到git）
├── src/                  # 源代码
│   ├── __init__.py
│   └── main.py
├── tests/                # 测试
├── requirements.txt      # 依赖列表
├── README.md
└── .gitignore

.gitignore​

# 虚拟环境
venv/
env/
.venv/

# Python缓存
__pycache__/
*.pyc

实战示例​

示例：项目结构​

calculator/
├── calculator/
│   ├── __init__.py
│   ├── basic.py
│   └── advanced.py
├── tests/
│   └── test_calculator.py
├── main.py
└── requirements.txt
# calculator/basic.py
def add(a, b):
    return a + b

def subtract(a, b):
    return a - b
# calculator/advanced.py
import math

def power(base, exp):
    return base ** exp

def sqrt(n):
    return math.sqrt(n)
# calculator/__init__.py
from .basic import add, subtract
from .advanced import power, sqrt

__version__ = "1.0.0"
# main.py
from calculator import add, power

print(add(3, 5))      # 8
print(power(2, 10))   # 1024

练习​

练习1：创建工具模块​

# 创建一个string_utils.py模块，包含：
# - reverse_string(s): 反转字符串
# - count_words(s): 统计单词数
# - is_palindrome(s): 判断回文

# string_utils.py
def reverse_string(s):
    return s[::-1]

def count_words(s):
    return len(s.split())

def is_palindrome(s):
    s = s.lower().replace(" ", "")
    return s == s[::-1]

本章小结​

  1. 模块：Python文件，包含可复用的代码
  2. 导入：import、from...import
  3. 包：包含__init__.py的目录
  4. pip：安装和管理第三方库
  5. 虚拟环境：隔离项目依赖

下一步​

恭喜完成编程语言入门篇！接下来进入实战项目篇。

→ 继续阅读：25-HelloWorld与基础练习