python基础学习笔记——模块

自定义模块

我们今天来学习一下自定义模块(也就是私人订制),我们要自定义模块,首先就要知道什么是模块啊

一个函数封装一个功能，比如现在有一个软件，不可能将所有程序都写入一个文件，所以咱们应该分文件，组织结构要好，代码不冗余，所以要分文件，但是分文件，分了5个文件，每个文件里面可能都有相同的功能（函数），怎么办？所以将这些相同的功能封装到一个文件中.
模块就是文件，存放一堆函数，谁用谁拿。怎么拿？
比如：我要策马奔腾共享人世繁华，应该怎么样？我应该骑马，你也要去浪，你是不是也要骑马。
模块是一系列常用功能的集合体，一个py文件就是一个模块

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，我们通常将程序分成一个个的文件，这样做程序的结构更清晰，方便管理。这时我们不仅仅可以把这些文件当做脚本去执行，还可以把他们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，我们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，可以极大地提升我们的开发效率，避免重复造轮子。

ps：
如果你退出python解释器然后重新进入，那么你之前定义的函数或者变量都将丢失，因此我们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 meet.py方式去执行，此时meet.py被称为脚本script。

'''
-*- coding: utf-8 -*-
@Author  : Meet
@Software: PyCharm
@File    : meet.py
'''
print('from the meet.py')

name = 'guoboayuan'

def read1():
    print('meet模块：',name)

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

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

导入

import 翻译过来是一个导入的意思

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,且针对同一个模块很import多次,为了防止你重复导入，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 spam #只在第一次导入时才执行meet.py内代码,此处的显式效果是只打印一次'from the meet.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.

代码示例：

import meet
import meet
import meet
import meet
import meet

执行结果: 只打印一次
from the meet.py

　　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，这样我们在编写自己的模块时，
就不用担心我们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meet.py

import meet

name = 'alex'
print(name)
print(meet.name)
'''
结果:
from the meet.py
alex
guoboayuan
'''

import meet
def read1():
    print(666)
meet.read1()
'''
from the meet.py
meet模块： guoboayuan
'''

import meet
name = '日天'
meet.change()
print(name)
print(meet.name)
'''
from the meet.py
日天
宝元
'''

为模块起别名

别名其实就是一个绰号,好处可以将很长的模块名改成很短,方便使用.

import meet.py as t
t.read1()

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()

导入多个模块

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 ... import ...

from...import...使用

from meet import name, read1
print(name)
read1()
'''
执行结果：
from the meet.py
guoboayuan
meet模块： guoboayuan
'''

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：meet.

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 = 'oldboy'
from meet import name, read1, read2
print(name)
'''
执行结果：
from the meet.py
guoboayuan
'''

from meet import name, read1, read2
name = 'oldboy'
print(name)

'''
执行结果：
oldboy

'''

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

'''
执行结果：
from the meet.py
meet模块： guoboayuan
'''

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

'''
执行结果：
from the meet.py
666
'''

2.当前位置直接使用read1和read2就好了，执行时，仍然以spam.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meet.py中寻找全局变量name
#test.py
from meet import read1
name = 'alex'
read1()
'''
执行结果:
from the meet.py
meet--> read1 --> guobaoyuan
'''

#测试二:导入的函数read2，执行时需要调用read1(),仍然回到meet.py中找read1()
#test.py
from meet import read2
def read1():
    print('==========')
read2()

'''
执行结果:
from the meet.py
meet --> read2 --> 'meet模块' --> read1 -->'guobaoyuan'
'''

from导入的模式也支持as

from meet import read1 as read
read()

from导入的时候,一行导入多个内容

from meet import read1,read2,name

全部导入
from meet import *

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

#大部分情况下我们的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meet.py中新增一行

__all__=['money','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

 

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

在我们的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 "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/aa.py", line 1, in <module>
    import m1
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/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
直接执行m1.py抛出异常
正在导入m1
正在导入m2
正在导入m1
Traceback (most recent call last):
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m1.py", line 2, in <module>
    from m2 import y
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/m2.py", line 2, in <module>
    from m1 import x
  File "/Users/linhaifeng/PycharmProjects/pro01/1 aaaa练习目录/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()

模块的重载（了解）

考虑到性能的原因，每个模块只被导入一次,放入字典sys.module中，如果你改变了模块的内容，你必须重启程序，python不支持重新加载或卸载之前导入的模块，

有的同学可能会想到直接从sys.module中删除一个模块不就可以卸载了吗，注意了，你删了sys.module中的模块对象仍然可能被其他程序的组件所引用，因而不会被清楚。

特别的对于我们引用了这个模块中的一个类，用这个类产生了很多对象，因而这些对象都有关于这个模块的引用。

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为我们内置了全局变量__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 meet.py')

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

name = 'guobaoyuan'

def read1():
    print('meet模块：', name)

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

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

if __name__ == '__main__':
    # 在模块文件中测试read1()函数
    # 此模块被导入时 __name__ 就变成了文件名,if条件不成立
    # 所以read1不执行
    read1()

模块的搜索路径

模块的查找顺序是：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spam），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建模块
3、如果还没有找到就从sys.path给出的目录列表中依次寻找spam.py文件。

#需要特别注意的是：我们自定义的模块名不应该与系统内置模块重名。虽然每次都说，但是仍然会有人不停的犯错。 

#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.

#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')
 

编译Python文件（了解）

为了提高加载模块的速度，强调强调强调：提高的是加载速度而绝非运行速度。python解释器会在__pycache__目录中下缓存每个模块编译后的版本，格式为：module.version.pyc。通常会包含python的版本号。例如，在CPython3.3版本下，spam.py模块会被缓存成__pycache__/spam.cpython-33.pyc。这种命名规范保证了编译后的结果多版本共存。

Python检查源文件的修改时间与编译的版本进行对比，如果过期就需要重新编译。这是完全自动的过程。并且编译的模块是平台独立的，所以相同的库可以在不同的架构的系统之间共享，即pyc使一种跨平台的字节码，类似于JAVA火.NET,是由python虚拟机来执行的，但是pyc的内容跟python的版本相关，不同的版本编译后的pyc文件不同，2.5编译的pyc文件不能到3.5上执行，并且pyc文件是可以反编译的，因而它的出现仅仅是用来提升模块的加载速度的，不是用来加密的。

#提示：
1.模块名区分大小写，foo.py与FOO.py代表的是两个模块
2.在速度上从.pyc文件中读指令来执行不会比从.py文件中读指令执行更快，只有在模块被加载时，.pyc文件才是更快的
3.只有使用import语句是才将文件自动编译为.pyc文件，在命令行或标准输入中指定运行脚本则不会生成这类文件.

time模块

time翻译过来就是时间,有我们其实在之前编程的时候有用到过.

#常用方法
1.time.sleep(secs)
(线程)推迟指定的时间运行。单位为秒。
2.time.time()
获取当前时间戳

在计算中时间共有三种方式:

1.时间戳: 通常来说，时间戳表示的是从1970年1月1日00:00:00开始按秒计算的偏移量。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

3.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，我们先导入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'

我们看完了time在来看一个Python处理日期和时间的标准库

datetime

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
'''

注意:datetime是模块，datetime模块还包含一个datetime的类，通过from datetime import datetime导入的才是datetime这个类。

如果仅导入import datetime，则必须引用全名datetime.datetime。

datetime.now()返回当前日期和时间，其类型是datetime。

获取指定日期和时间

要指定某个日期和时间，我们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转换为timestamp(时间戳)

from datetime import datetime

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

'''
结果:1543931750.415896
'''

timestamp转换为datetime

import time
from datetime import datetime

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

str转换为datetime

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
'''

datetime转换为str

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()
print(now)
now1 = now + timedelta(hours=10)
print(now1)
now2 = now - timedelta(days=1)
print(now2)
now3 = now + timedelta(days=2, hours=12)
print(now3)

可见，使用timedelta你可以很容易地算出前几天和后几天的时刻。