模块(一)

模块

模块的定义与分类

模块是什么？

一个函数封装一个功能，使用的软件可能就是由n多个函数组成的（先不考虑面向对象）。比如抖音这个软件，不可能将所有程序都写入一个文件，所以应该将文件划分，这样其组织结构要好并且代码不冗余。假如分了10个文件，每个文件里面可能都有相同的功能（函数），所以将这些相同的功能封装到一个文件中，那么这个存储着很多常用的功能的py文件，就是模块。 模块就是文件，存放一堆常用的函数，一个函数就是一个功能，那么把一些常用的函数放在一个py文件中，这个文件就称之为模块，模块，就是一些列常用功能的集合体。

为什么要使用模块?

1. 从文件级别组织程序，更方便管理, 随着程序的发展，功能越来越多，为了方便管理，通常将程序分成一个个的文件，这样做程序的结构更清晰，这时不仅仅可以把这些文件当做脚本去执行，还可以把当做模块来导入到其他的模块中，实现了功能的重复利用。
2. 拿来主义，提升开发效率 同样的原理，也可以下载别人写好的模块然后导入到自己的项目中使用，这种拿来主义，可以极大地提升开发效率，避免重复造轮子.
3. 人们常说的脚本是什么？

如果在终端上编写的代码运行完后,退出python解释器然后重新进入，那么之前定义的函数或者变量都将丢失，因此通常将程序写到文件中以便永久保存下来，需要时就通过python test.py方式去执行，此时test.py被称为脚本script。

所以，脚本就是一个python文件，比如购物车，模拟博客园登录系统的文件等等。

模块的分类

Python语言中，模块分为三类。

​ 第一类：内置模块，也叫做标准库。此类模块就是python解释器提供的，比如time模块,os模块。标准库的模块非常多（200多个，每个模块又有很多功能）

​ 第二类：第三方模块，第三方库。一些python大神写的非常好用的模块，必须通过pip install 指令安装的模块，比如BeautfulSoup, Django,等等。大概有6000多个。

​ 第三类：自定义模块。自己在项目中定义的一些模块。

先定义一个模块，定义一个模块其实很简单就是写一个文件，里面写一些代码（变量，函数）即可。此文件的名字为me.py，文件内容如下：

print('from the me.py')
name = '111'

def read1():
    print('me模块：',name)

def read2():
    print('me模块')
    read1()

def change():
    global name
    name = "222"

import

1.1 import 使用

import 翻译过来是一个导入的意思。

这里一定要强调哪个文件执行文件，和哪个文件是被执行模块。 模块可以包含可执行的语句和函数的定义，这些语句的目的是初始化模块，它们只在模块名第一次遇到导入import语句时才执行（import语句是可以在程序中的任意位置使用的,且针对同一个模块import很多次,为了防止重复导入，python的优化手段是：第一次导入后就将模块名加载到内存了，后续的import语句仅是对已经加载到内存中的模块对象增加了一次引用，不会重新执行模块内的语句），如下 import me 只在第一次导入时才执行me.py内代码,此处的显式效果是只打印一次'from the me.py',当然其他的顶级代码也都被执行了,只不过没有显示效果.

import me
import me
import me
import me
import me

执行结果：只是打印一次：
from the me.py

重复导入会直接引用内存中已经加载好的结果

1.2 第一次导入模块执行三件事

​ 1.创建一个以模块名命名的名称空间。

​ 2.执行这个名称空间（即导入的模块）里面的代码。

​ 3.通过此模块名. 的方式引用该模块里面的内容（变量，函数名，类名等）。 这个名字和变量名没什么区别，都是‘第一类的’，且使用me名字的方式可以访问me.py文件中定义的名字，me.名字与test.py中的名字来自两个完全不同的地方。

1.3 被导入模块有独立的名称空间

​ 每个模块都是一个独立的名称空间，定义在这个模块中的函数，把这个模块的名称空间当做全局名称空间，这样在编写自己的模块时，就不用担心定义在自己模块中全局变量会在被导入时，与使用者的全局变量冲突。

示例：

当前是test.py

import me
name = '777'
print(name)
print(me.name)

'''
运行结果:
from the me.py
777
111
'''

def read1():
    print(666)
me.read1()

'''
运行结果:
from the me.py
me模块： 111
'''

name = 'haha'
me.change()
print(name)
print(me.name)

'''
运行结果:
from the me.py
haha
222
'''

1.4 为模块起别名

别名其实就是一个外号，可以将很长的模块名改成很短,方便使用.

import tbjx as t
t.read1()

2. 有利于代码的扩展和优化。

#mysql.py
def sqlparse():
    print('from mysql sqlparse')
#oracle.py
def sqlparse():
    print('from oracle sqlparse')
#test.py
db_type=input('>>: ')
if db_type == 'mysql':
    import mysql as db
elif db_type == 'oracle':
    import oracle as db

db.sqlparse()

1.5 导入多个模块

​ 再开发过程中，免不了会在一个文件中，导入多个模块，推荐写法是一个一个导入。

import os,sys,json   # 这样写可以但是不推荐

推荐写法

import os
import sys
import json

多行导入：易于阅读 易于编辑 易于搜索 易于维护。

from xxx import xxx

from ... import ...

1.1 from ... import ... 使用

from ... import ... 的使用示例。

from me import name, read1
print(name)
read1()
'''
执行结果：
from the me.py
aaa
me模块： 111
'''

1.2 from...import... 与import对比

​ 唯一的区别就是：使用from...import...则是将spam中的名字直接导入到当前的名称空间中，所以在当前名称空间中，直接使用名字就可以了、无需加前缀：tbjx.

from...import...的方式有好处也有坏处

​ 好处：使用起来方便了

​ 坏处：容易与当前执行文件中的名字冲突

示例演示：

1. 执行文件有与模块同名的变量或者函数名，会有覆盖效果。

name = 'boy'
from me import name, read1, read2
print(name)  
'''
执行结果：
111
'''
----------------------------------------
from me import name, read1, read2
name = 'boy'
print(name)  

'''
执行结果：
boy
'''
----------------------------------------
def read1():
    print(666)
from me import name, read1, read2
read1()

'''
执行结果：
me模块： 111
'''
----------------------------------------

from me import name, read1, read2
def read1():
    print(666)
read1()

'''
执行结果：
me模块： 666
'''

2. 当前位置直接使用read1和read2就好了，执行时，仍然以me.py文件全局名称空间

#测试一：导入的函数read1，执行时仍然回到me.py中寻找全局变量 'sony'
#test.py
from me import read1
name = 'sony'
read1()
'''
执行结果:
from the me.py
meet->read1->name = '111'
'''

#测试二:导入的函数read2，执行时需要调用read1(),仍然回到me.py中找
#read1()

#test.py
from me import read2
def read1():
    print('==========')
read2()

'''
执行结果:
from the me.py
me模块
me模块： 111
'''

1.3 from … import也支持as

通过这种方式引用模块也可以对模块进行改名。

from me import read1 as read
read()

1.4 一行导入多个

from tbjx import read1,read2,name

1.5 from ... import *

​ from me import * 把me中所有的不是以下划线(_)开头的名字都导入到当前位置

​ 大部分情况下python程序不应该使用这种导入方式，因为*你不知道你导入什么名字，很有可能会覆盖掉你之前已经定义的名字。而且可读性极其的差，在交互式环境中导入时没有问题。

可以使用all来控制*（用来发布新版本），在me.py中新增一行

__all__=['name','read1'] #这样在另外一个文件中用from spam import *就这能导入列表中规定的两个名字

1.6 模块循环导入问题

​ 模块循环/嵌套导入抛出异常的根本原因是由于在python中模块被导入一次之后，就不会重新导入，只会在第一次导入时执行模块内代码

​ 在项目中应该尽量避免出现循环/嵌套导入，如果出现多个模块都需要共享的数据，可以将共享的数据集中存放到某一个地方在程序出现了循环/嵌套导入后的异常分析、解决方法如下（了解，以后尽量避免）

示范文件内容如下

#创建一个m1.py
print('正在导入m1')
from m2 import y
x='m1

#创建一个m2.py
print('正在导入m2')
from m1 import x
y='m2'

#创建一个run.py
import m1

#测试一
执行run.py会抛出异常
正在导入m1
正在导入m2
Traceback (most recent call last):
  File "/python项目/run.py", line 1, in <module>
    import m1
  File "/python项目/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/python项目/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
ImportError: cannot import name 'x'

#测试一结果分析
先执行run.py--->执行import m1，开始导入m1并运行其内部代码--->打印内容"正在导入m1"
--->执行from m2 import y 开始导入m2并运行其内部代码--->打印内容“正在导入m2”--->执行from m1 import x,由于m1已经被导入过了，所以不会重新导入，所以直接去m1中拿x，然而x此时并没有存在于m1中，所以报错

#测试二:执行文件不等于导入文件，比如执行m1.py不等于导入了m1
正在导入m1
正在导入m2
Traceback (most recent call last):
正在导入m1
  File "/python项目/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/python项目/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
  File "/python项目/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
ImportError: cannot import name 'y'


#测试二分析
执行m1.py，打印“正在导入m1”，执行from m2 import y ，导入m2进而执行m2.py内部代码--->打印"正在导入m2"，执行from m1 import x，此时m1是第一次被导入，执行m1.py并不等于导入了m1，于是开始导入m1并执行其内部代码--->打印"正在导入m1"，执行from m1 import y，由于m1已经被导入过了，所以无需继续导入而直接问m2要y，然而y此时并没有存在于m2中所以报错


# 解决方法:
方法一:导入语句放到最后
#m1.py
print('正在导入m1')

x='m1'

from m2 import y

#m2.py
print('正在导入m2')
y='m2'

from m1 import x

方法二:导入语句放到函数中
#m1.py
print('正在导入m1')

def f1():
    from m2 import y
    print(x,y)

x = 'm1'

# f1()
#m2.py
print('正在导入m2')

def f2():
    from m1 import x
    print(x,y)

y = 'm2'

#run.py
import m1

m1.f1()

导入顺序

py文件的两种功能

编写好的一个python文件可以有两种用途： 一：脚本，一个文件就是整个程序，用来被执行 二：模块，文件中存放着一堆功能，用来被导入使用 python内置了全局变量__name__， 当文件被当做脚本执行时：name 等于'main' 当文件被当做模块导入时：__name__等于模块名 作用：用来控制.py文件在不同的应用场景下执行不同的逻辑（或者是在模块文件中测试代码）

if __name__ == '__main__':
print('from the me.py')

__all__ = ['name', 'read1',]

name = '111'

def read1():
   print('me模块：',name)

def read2():
   print('me模块')
   read1()

def change():
   global name
   name = '222'

if __name__ == '__main__':  
   # 在模块文件中测试read1()函数
   # 此模块被导入时 __name__ == me 所以不执行
   read1()

二. 模块的搜索路径

当引用一个模块时，不见得每次都可以import到：

当导入同一个目录下的模块的时候就能够使用import成功,不是同一个目录下的导入就会报错

Python中引用模块是按照一定的规则以及顺序去寻找的，这个查询顺序为：先从内存中已经加载的模块进行寻找找不到再从内置模块中寻找，内置模块如果也没有，最后去sys.path中路径包含的模块中寻找。它只会按照这个顺序从这些指定的地方去寻找，如果最终都没有找到，那么就会报错。

​ 内存中已经加载的模块->内置模块->sys.path路径中包含的模块

模块的查找顺序

1. 在第一次导入某个模块时（比如me），会先检查该模块是否已经被加载到内存中（当前执行文件的名称空间对应的内存），如果有则直接引用（ps：python解释器在启动时会自动加载一些模块到内存中，可以使用sys.modules查看）
2. 如果没有，解释器则会查找同名的内置模块
3. 如果还没有找到就从sys.path给出的目录列表中依次寻找me.py文件。

需要特别注意的是：自定义的模块名不应该与系统内置模块重名。

#在初始化后，python程序可以修改sys.path,路径放到前面的优先于标准库被加载。

> > > import sys
> > > sys.path.append('/a/b/c/d')
> > > sys.path.insert(0,'/x/y/z') #排在前的目录，优先被搜索
> > > 注意：搜索时按照sys.path中从左到右的顺序查找，位于前的优先被查找，sys.path中还可能包含.zip归档文件和.egg文件，python会把.zip归档文件当成一个目录去处理，

#首先制作归档文件：zip module.zip foo.py bar.py 
import sys
sys.path.append('module.zip')
import foo,bar

#也可以使用zip中目录结构的具体位置
sys.path.append('module.zip/lib/python')

#windows下的路径不加r开头，会语法错误
sys.path.insert(0,r'C:\Users\Administrator\PycharmProjects\a')

#至于.egg文件是由setuptools创建的包，这是按照第三方python库和扩展时使用的一种常见格式，.egg文件实际上只是添加了额外元数据(如版本号，依赖项等)的.zip文件。

#需要强调的一点是：只能从.zip文件中导入.py，.pyc等文件。使用C编写的共享库和扩展块无法直接从.zip文件中加载（此时setuptools等打包系统有时能提供一种规避方法），且从.zip中加载文件不会创建.pyc或者.pyo文件，因此一定要事先创建他们，来避免加载模块是性能下降。

time模块

​ time翻译过来就是时间,这个模块是与时间相关的模块，那么言外之意，如果在工作中遇到了对时间的需求（比如获取当前时间，获取时间戳等等）就要先想到time模块。

time模块中对于时间可以分成三种形式:

1. 时间戳: 通常的叫法,时间戳表示的是格林尼治时间是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。这个是实时变化的。我们运行“type(time.time())”，返回的是float类型
2. 格式化字符串时间: 格式化的时间字符串(Format String)： ‘1999-12-06’

python中时间日期格式化符号： 
%y 两位数的年份表示（00-99） 
%Y 四位数的年份表示（000-9999） 
%m 月份（01-12） 
%d 月内中的一天（0-31） 
%H 24小时制小时数（0-23） 
%I 12小时制小时数（01-12） 
%M 分钟数（00=59） 
%S 秒（00-59） 
%a 本地简化星期名称 
%A 本地完整星期名称 
%b 本地简化的月份名称 
%B 本地完整的月份名称 
%c 本地相应的日期表示和时间表示 
%j 年内的一天（001-366） 
%p 本地A.M.或P.M.的等价符 
%U 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始 
%w 星期（0-6），星期天为星期的开始 
%W 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始 
%x 本地相应的日期表示 
%X 本地相应的时间表示 
%Z 当前时区的名称 
%% %号本身

结构化时间:元组(struct_time) struct_time元组共有9个元素共九个元素:(年，月，日，时，分，秒，一年中第几周，一年中第几天等）

首先，先导入time模块，来认识一下python中表示时间的几种格式：

#导入时间模块
>>>import time

#时间戳
>>>time.time()
1500875844.800804

#时间字符串
>>>time.strftime("%Y-%m-%d %X")
'2017-07-24 13:54:37'
>>>time.strftime("%Y-%m-%d %H-%M-%S")
'2017-07-24 13-55-04'

#时间元组:localtime将一个时间戳转换为当前时区的struct_time
time.localtime()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=24,
　　　　　　　　　　tm_hour=13, tm_min=59, tm_sec=37, 
                 tm_wday=0, tm_yday=205, tm_isdst=0)

小结：时间戳是计算机能够识别的时间；时间字符串是人能够看懂的时间；元组则是用来操作时间的

时间模块就是学会如何获取当前的时间

时间格式转换：

#时间戳-->结构化时间
#time.gmtime(时间戳)    #UTC时间，与英国伦敦当地时间一致
#time.localtime(时间戳) #当地时间。例如我们现在在北京执行这个方法：与UTC时间相差8小时，UTC时间+8小时 = 北京时间 
>>>time.gmtime(1500000000)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=2, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=0)
>>>time.localtime(1500000000)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=14, tm_hour=10, tm_min=40, tm_sec=0, tm_wday=4, tm_yday=195, tm_isdst=0)
#结构化时间-->时间戳　
#time.mktime(结构化时间)
>>>time_tuple = time.localtime(1500000000)
>>>time.mktime(time_tuple)
1500000000.0


#结构化时间-->字符串时间
#time.strftime("格式定义","结构化时间")  结构化时间参数若不传，则显示当前时间
>>>time.strftime("%Y-%m-%d %X")
'2017-07-24 14:55:36'
>>>time.strftime("%Y-%m-%d",time.localtime(1500000000))
'2017-07-14'


#字符串时间-->结构化时间
#time.strptime(时间字符串,字符串对应格式)
>>>time.strptime("2017-03-16","%Y-%m-%d")
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=3, tm_mday=16, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=75, tm_isdst=-1)
>>>time.strptime("07/24/2017","%m/%d/%Y")
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=7, tm_mday=24, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=0, tm_yday=205, tm_isdst=-1)

#结构化时间 --> %a %b %d %H:%M:%S %Y串
#time.asctime(结构化时间) 如果不传参数，直接返回当前时间的格式化串
>>>time.asctime(time.localtime(1500000000))
'Fri Jul 14 10:40:00 2017'
>>>time.asctime()
'Mon Jul 24 15:18:33 2017'



#时间戳 --> %a %b %d %H:%M:%S %Y串
#time.ctime(时间戳)  如果不传参数，直接返回当前时间的格式化串
>>>time.ctime()
'Mon Jul 24 15:19:07 2017'
>>>time.ctime(1500000000)
'Fri Jul 14 10:40:00 2017'

datetime模块

获取当前日期和时间

from datetime import datetime

print(datetime.now())

'''
结果:2018-12-04 21:07:48.734886
'''

获取指定日期和时间

要指定某个日期和时间，直接用参数构造一个datetime：

from datetime import datetime

dt = datetime(2018,5,20,13,14)
print(dt)

'''
结果:2018-05-20 13:14:00
'''

datetime与时间戳的转换

from datetime import datetime

dt = datetime.now()
new_timestamp = dt.timestamp()
print(new_timestamp)

'''
结果:1543931750.415896
'''

import time
from datetime import datetime

new_timestamp = time.time()
print(datetime.fromtimestamp(new_timestamp))

str与datetime的转换

​ 很多时候，用户输入的日期和时间是字符串，要处理日期和时间，首先必须把str转换为datetime。转换方法是通过datetime.strptime()实现，需要一个日期和时间的格式化字符串：

from datetime import datetime

t = datetime.strptime('2018-4-1 00:00','%Y-%m-%d %H:%M')
print(t)
'''
结果: 2018-04-01 00:00:00
'''

# 如果已经有了datetime对象，要把它格式化为字符串显示给用户，就需要转换为str，转换方法是通过`strftime()`实现的，同样# 需要一个日期和时间的格式化字符串：

```
from datetime import datetime
now = datetime.now()
print(now.strftime('%a, %b %d %H:%M'))
Mon, May 05 16:28
```

datetime加减

对日期和时间进行加减实际上就是把datetime往后或往前计算，得到新的datetime。加减可以直接用+和-运算符，不过需要导入timedelta这个类：

from datetime import datetime, timedelta
now = datetime.now()
now
datetime.datetime(2015, 5, 18, 16, 57, 3, 540997)
now + timedelta(hours=10)
datetime.datetime(2015, 5, 19, 2, 57, 3, 540997)
now - timedelta(days=1)
datetime.datetime(2015, 5, 17, 16, 57, 3, 540997)
now + timedelta(days=2, hours=12)
datetime.datetime(2015, 5, 21, 4, 57, 3, 540997)

可见，使用timedelta可以很容易地算出前几天和后几天的时刻。

指定datetime时间

current_time = datetime.datetime.now()
print(current_time.replace(year=1977))  # 直接调整到1977年
print(current_time.replace(month=1))  # 直接调整到1月份
print(current_time.replace(year=1989,month=4,day=25))  # 1989-04-25 18:49:05.898601

random模块

​ random模块是一个随机模块，生活中经常遇到随机的场景，彩票，抓阄，打牌，等等，以后代码中如果遇到需要随机的需求：随机验证码，发红包等等，那么首先要想到的是random模块。

import random
随机小数
random.random() 大于0且小于1之间的小数
0.7664338663654585
random.uniform(1,3) 大于1小于3的小数
1.6270147180533838
恒富：发红包

随机整数

random.randint(1,5) 大于等于1且小于等于5之间的整数
random.randrange(1,10,2) 大于等于1且小于10之间的奇数

随机选择一个返回

random.choice([1,'23',[4,5]]) 1或者23或者[4,5]
随机选择多个返回，返回的个数为函数的第二个参数 可能出现重复
random.sample([1,'23',[4,5]],2) 列表元素任意2个组合不会出现重复
[[4, 5], '23']

打乱列表顺序（洗牌）

item=[1,3,5,7,9]
random.shuffle(item) 打乱次序
item
[5, 1, 3, 7, 9]
random.shuffle(item)
item
[5, 9, 7, 1, 3]