Python【第五篇】模块、包、常用模块

一、模块（Module）

在计算机程序的开发过程中，随着程序代码越写越多，在一个文件里代码就会越来越长，越来越不容易维护。

为了编写可维护的代码，我们把很多函数分组，分别放到不同的文件里，这样，每个文件包含的代码就相对较少，很多编程语言都采用这种组织代码的方式。在Python中，一个.py文件就称之为一个模块（Module）。

使用模块的好处：

最大的好处是大大提高了代码的可维护性。其次，编写代码不必从零开始。当一个模块编写完毕，就可以被其他地方引用。我们在编写程序的时候，也经常引用其他模块，包括Python内置的模块和来自第三方的模块。
使用模块还可以避免函数名和变量名冲突。每个模块有独立的命名空间，因此相同名字的函数和变量完全可以分别存在不同的模块中，所以，我们自己在编写模块时，不必考虑名字会与其他模块冲突

模块分类

模块分为三种：

内置标准模块（又称标准库）执行help('modules')查看所有python自带模块列表
第三方开源模块，可通过pip install 模块名联网安装
自定义模块

模块调用

import module
from module import xx
from module.xx.xx import xx

注意：模块一旦被调用，即相当于执行了另外一个py文件里的代码

模块安装

最常用的模块安装方式就是pip安装了，python3 -m pip install 模块名

模块被安装在python安装目录下的Lib\site-packages，比如我的安装在这个目录：C:\Python36\Lib\site-packages

如果是因为网速问题，超时了，可以加大pip安装时候的超时时间，设置为1000秒，pip --default-timeout=1000 install selenium==2.53.6

当然，我们也可以更换模块安装源：

pip3 install --index-url https://pypi.douban.com/simple selenium==2.53.6

python3 -m pip install --index-url https://pypi.doubanio.com/simple/ flask --trusted-host pypi.douban.com

python3 -m pip install -i https://pypi.doubanio.com/simple/ flask --trusted-host pypi.douban.com

二、包（Package）

当你的模块文件越来越多，就需要对模块文件进行划分，比如把负责跟数据库交互的都放一个文件夹，把与页面交互相关的放一个文件夹

.
└── my_project
    ├── mobileBank #代码目录
    │   ├── admin.py
    │   ├── apps.py
    │   ├── models.py
    │   ├── tests.py
    │   └── views.py
    ├── manage.py
    └── my_proj #配置文件目录
        ├── settings.py
        ├── urls.py
        └── wsgi.py

像上面这样，一个文件夹管理多个模块文件，这个文件夹就被称为包；

注意，在python3里，即使目录下没__int__.py文件也能创建成功，猜应该是解释器优化所致，但创建包还是要记得加上这个文件吧。

根据上面的结构，如何实现在crm/views.py里导入proj/settings.py模块？直接导入的话，会报错，说找到不模块。

添加环境变量，把父亲级的路径添加到sys.path中，就可以了，这样导入就相当于从父亲级开始找模块了。

import sys ,os
 
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))) #__file__的是打印当前被执行的模块.py文件相对路径，注意是相对路径
print(BASE_DIR)
 
sys.path.append(BASE_DIR)

三、常用模块

os

os 模块提供了很多允许你的程序与操作系统直接交互的功能

os.getcwd() 获取当前工作目录，即当前python脚本工作的目录路径（其实是py解释器启动的目录）
os.chdir("dirname")  改变当前脚本工作目录；相当于shell下cd
os.curdir  返回当前目录: ('.')，注意，os.curdir后面没有括号
os.pardir  获取当前目录的父目录字符串名：('..')
os.makedirs('dirname1/dirname2')  可生成多层递归目录，os.makedirs('dirname1\dirname2') 也可以，但是最好前面加上r
os.removedirs('dirname1')    若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，如若也为空，则删除，依此类推
os.mkdir('dirname')    生成单级目录；相当于shell中mkdir dirname
os.rmdir('dirname')    删除单级空目录，若目录不为空则无法删除，报错；相当于shell中rmdir dirname
os.listdir('dirname')    列出指定目录下的所有文件和子目录，包括隐藏文件，并以列表方式打印
os.walk和os.listdir的结果一样（目录在只有文件，包含目录的情况待测试）
os.walk() 通过在目录树种游走输出在目录中的文件名，向上或者向下。产生一个三个元素的元组 (dirpath, dirnames, filenames)，分别是文件夹路径, 文件夹名字, 文件名，
os.remove()  删除一个文件，参数写上文件路径
os.rename("oldname","newname")  重命名文件/目录，和os.renames("oldname","newname")、os.replace("oldname","newname")功能相同，相当于可以实现文件的重命名，文件的移动，文件的移动并重命名，
os.rename(r'F:\practice\m2\123-2.txt', r'F:\practice\m1\123.txt')
os.stat('path/filename')  获取文件/目录信息，返回一个类，其中文件大小属性是filesize，和getsize一样，得到的是文件的字节数
os.sep    输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\\",Linux下为"/"
os.linesep    输出当前平台使用的行终止符（换行），win下为"\r\n",Linux和MAC下为"\n"
os.pathsep    输出用于分割文件路径的字符串 win下为分号;，Linux下为冒号:
os.name    输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix'
os.system("bash command")  运行shell命令，直接显示，如os.system('dir')，命令执行成功，在结果下还会返回0，命令执行不成功，返回非0
os.getenv('HOME') 读取操作系统环境变量HOME的值
os.environ  获取系统环境变量
os.environ.setdefault('HOME','/home/wgy') 设置系统环境变量，仅程序运行时有效
os.chmod（file） 修改文件权限与时间戳
os.get_terminal_size() 获取当前终端的大小，调整终端窗口大小，行列值跟着变化
os.kill(10884,signal.SIGKILL) 杀死进程10884
os.path.abspath(path)  返回path规范化的绝对路径
os.path.split(path)  将path分割成目录和文件名二元组返回
os.path.dirname(path)  返回path的目录。其实就是os.path.split(path)的第一个元素
os.path.basename(path)  返回path最后的文件名。如何path以／或\结尾，那么就会返回空值。即os.path.split(path)的第二个元素
os.path.isabs(path)  如果path是绝对路径，返回True，windows有多个根，比如c:\,d:\，linux只有一个根/
os.path.exists(path)  如果path存在，返回True；如果path不存在，返回False
os.path.isfile(path)  如果path是一个存在的文件，返回True，否则返回False
os.path.isdir(path)  如果path是一个存在的目录，则返回True。否则返回False
os.path.join(path1[, path2[, ...]])  将多个路径组合后返回，第一个绝对路径之前的参数将被忽略
os.path.getatime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后存取时间，返回时间戳
os.path.getmtime(path)  返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间，返回时间戳
os.path.getsize(path) 返回path的大小（返回的是文件中字节个数，数字和英文是1个字节，中文是3个字节）

sys

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（py2），py3中为sys.maxsize
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
sys.stdout.write('please:')  # 标准输出 , 引出进度条的例子， 注，在py3上不行，可以用print代替
sys.stdin.read() # 会一直等待用户输入，哪怕用户输入了，只能ctrl+c结束
sys.getrecursionlimit() # 获取最大递归层数
sys.setrecursionlimit(1200) # 设置最大递归层数
sys.getdefaultencoding()  # 获取解释器默认编码
sys.getfilesystemencoding  # 获取内存数据存到文件里的默认编码
sys.modules  # 是一个dictionary，表示系统中所有可用的module，面向对象中， 反射会用到

time

在Python中，通常有这几种方式来表示时间：时间戳、格式化的时间字符串、元组（struct_time）共九个元素。由于Python的time模块实现主要调用C库，所以各个平台可能有所不同。

几个定义：

　　UTC（Coordinated Universal Time，世界协调时）亦即格林威治天文时间，世界标准时间。在中国为UTC+8。DST（Daylight Saving Time）即夏令时。

　　时间戳（timestamp）的方式：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。

　　元组（struct_time）方式：struct_time元组共有9个元素，返回struct_time的函数主要有gmtime()，localtime()，strptime()。下面列出这种方式元组中的几个元素：

索引（Index）    属性（Attribute）    值（Values）
0     tm_year（年）                 比如2011
1     tm_mon（月）             1 - 12
2     tm_mday（日）                 1 - 31
3     tm_hour（时）                 0 - 23
4     tm_min（分）             0 - 59
5     tm_sec（秒）             0 - 61
6     tm_wday（weekday）            0 - 6（0表示周日）
7     tm_yday（一年中的第几天）    1 - 366
8     tm_isdst（是否是夏令时）            默认为-1

常用方法

time.localtime([secs])：将一个时间戳转换为当前时区的struct_time。secs参数未提供，则以当前时间为准。
time.gmtime([secs])：和localtime()方法类似，gmtime()方法是将一个时间戳转换为UTC时区（0时区）的struct_time。
time.time()：返回当前时间的时间戳。
time.mktime(t)：将一个struct_time转化为时间戳。
time.sleep(secs)：线程推迟指定的时间运行。单位为秒。
time.asctime([t])：把一个表示时间的元组或者struct_time表示为这种形式：'Wed Jun 14 12:36:17 2017'。如果没有参数，将会将time.localtime()作为参数传入。
time.ctime([secs])：把一个时间戳（按秒计算的浮点数）转化为time.asctime()的形式。如果参数未给或者为None的时候，将会默认time.time()为参数。它的作用相当于time.asctime(time.localtime(secs))。
time.strftime(format[, t])：把一个代表时间的元组或者struct_time（如由time.localtime()和time.gmtime()返回）转化为格式化的时间字符串。如果t未指定，将传入time.localtime()。

示例：

import time
print(time.time())
print(time.ctime())
print(time.localtime())
print(time.strftime('%Y_%m_%d %H:%M:%S'))

1497414977.1362307
Wed Jun 14 12:36:17 2017
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=6, tm_mday=14, tm_hour=12, tm_min=36, tm_sec=17, tm_wday=2, tm_yday=165, tm_isdst=0)
2017_06_14 12:36:17

datetime

相比于time模块，datetime模块的接口则更直观、更容易调用

datetime.date：表示日期的类。常用的属性有year, month, day；
datetime.time：表示时间的类。常用的属性有hour, minute, second, microsecond；
datetime.datetime：表示日期时间。
datetime.timedelta：表示时间间隔，即两个时间点之间的长度。
datetime.tzinfo：与时区有关的相关信息。

random

程序中有很多地方需要用到随机字符，比如登录网站的随机验证码，通过random模块可以很容易生成随机字符串。

import random
print(random.random())  # (0,1)----float    大于0且小于1之间的小数
print(random.randint(1, 3))  # [1,3]    大于等于1且小于等于3之间的整数，包含3
print(random.randrange(1, 3))  # [1,3)    大于等于1且小于3之间的整数，不包含3
print(random.choice([1, '23', [4, 5]]))  # 1或者23或者[4,5]，返回一个给定数据集合中的随机元素
print(random.choice('abcde'))
print(random.sample([1, '23', [4, 5]], 2))  # 列表元素任意2个组合，返回一个列表
print(random.sample('python', 3)) # 返回一个列表
 
'''
0.8069726390185565
2
1
1
d
[[4, 5], '23']
['y', 'p', 'o']
'''

hashlib

hashlib是一个加密模块，提供了常见的加密算法，比如MD5，SHA1，SHA256等，它通过一个函数，把任意长度的数据转换为一个长度固定的数据串，常用来保存密码等，比如将用户的密码用MD5加密后，保存到数据库，用户登录时先计算用户输入的明文口令的MD5，然后和数据库存储的MD5对比，如果一致，说明密码输入正确，如果不一致，密码肯定错误。

import hashlib
 
passwd = hashlib.sha256()
passwd.update('123456'.encode('utf-8'))  # 假设密码是123456 将其转换为字节，传入函数
print(passwd.hexdigest())  # 8d969eef6ecad3c29a3a629280e686cf0c3f5d5a86aff3ca12020c923adc6c92
 
passwd = hashlib.sha256('UncleYong'.encode('utf-8'))  # 对原始密码加一个复杂字符串来提高安全性，俗称“加盐”
print(passwd.hexdigest())  # 66d184cfeedb54b8f0e7819e01a2ab28ec7038ff7677716740c7e0d1962f84b1
passwd.update('123456'.encode('utf-8'))  # d217b3c0f274dbaf8fe145df567a9f53df056527d01b541bb1a6997373485f26
print(passwd.hexdigest())

re

正则表达式就是字符串的匹配规则，在多数编程语言里都有相应的支持，python里对应的模块是re

'.'     默认匹配除\n之外的任意一个字符，若指定flag DOTALL,则匹配任意字符，包括换行
'^'     匹配字符开头，若指定flags MULTILINE,这种也可以匹配上(r"^a","\nabc\neee",flags=re.MULTILINE)
'$'     匹配字符结尾， 若指定flags MULTILINE ,re.search('foo.$','foo1\nfoo2\n',re.MULTILINE).group() 会匹配到foo1
'*'     匹配*号前的字符0次或多次， re.search('a*','aaaabac')  结果'aaaa'
'+'     匹配前一个字符1次或多次，re.findall("ab+","ab+cd+abb+bba") 结果['ab', 'abb']
'?'     匹配前一个字符1次或0次 ,re.search('b?','jack').group() 匹配b 0次
'{m}'   匹配前一个字符m次 ,re.search('b{3}','jackxbbbs').group()  匹配到'bbb'
'{n,m}' 匹配前一个字符n到m次，re.findall("ab{1,3}","abb abc abbcbbb") 结果'abb', 'ab', 'abb']
'|'     匹配|左或|右的字符，re.search("abc|ABC","ABCBabcCD").group() 结果'ABC'
'(...)' 分组匹配， re.search("(abc){2}a(123|45)", "abcabca456c").group() 结果为'abcabca45'
 
'\A'    只从字符开头匹配，re.search("\Aabc","jackabc") 是匹配不到的，相当于re.match('abc',"jackabc") 或^
'\Z'    匹配字符结尾，同$
'\d'    匹配数字0-9
'\D'    匹配非数字
'\w'    匹配[A-Za-z0-9]
'\W'    匹配非[A-Za-z0-9]
's'     匹配空白字符、\t、\n、\r , re.search("\s+","ab\tc1\n3").group() 结果 '\t'

json

如果要在不同的平台间传递信息的话，就可以用到Json模块，json用于字符串和 python数据类型间进行转换，只能支持int\str\list\tuple\dict

json提供了四个功能：dumps、dump、loads、load

json：dumps & loads

import json
data = {'k1':123,'k2':'Hello'}
# json.dumps 将数据通过特殊的形式转换为所有程序语言都认识的字符串
j_str = json.dumps(data)
print(j_str, type(j_str))
res = json.loads(j_str)
print(res, type(res))
 
'''
{"k1": 123, "k2": "Hello"} <class 'str'>
{'k1': 123, 'k2': 'Hello'} <class 'dict'>
'''

json：dump

import json
data = {'k1':123,'k2':'Hello'}
# json.dump 将数据通过特殊的形式转换为所有程序语言都认识的字符串，并写入文件
json.dump(data,open('D:/result.json','w'))

json：load

import json
res = json.load(open('D:/result.json', 'r'))
print(res,type(res))
 
'''
{'k1': 123, 'k2': 'Hello'} <class 'dict'>
'''

logging

logging是用来纪录日志的模块，可以自动帮我们纪录程序运行中出现的错误，出了问题可以方便我们后来去日志中查找原因，在实际开发中非常好用。

日志级别

日志格式

import logging
 
class IgnoreBackupLogFilter(logging.Filter):
    def filter(self, record):  # 固定写法
        return "db backup" not in record.getMessage()
 
logger = logging.getLogger('my_log')
 
logger.addFilter(IgnoreBackupLogFilter())
 
sh = logging.StreamHandler()
sh.setLevel(logging.INFO)
 
fh = logging.FileHandler('test.log', mode='a', encoding='utf-8')
fh.setLevel(logging.INFO)
 
logger.addHandler(sh)
logger.addHandler(fh)
 
formater = logging.Formatter('%(asctime)s - %(pathname)s[line:%(lineno)d] - %(levelname)s: %(message)s')
sh.setFormatter(formater)
fh.setFormatter(formater)
 
logger.debug('debug级别，最低级别，http://www.cnblogs.com/UncleYong/')
logger.info('info级别，正常输出信息，http://www.cnblogs.com/UncleYong/')
logger.warning('waring级别，http://www.cnblogs.com/UncleYong/')
logger.error('error级别，http://www.cnblogs.com/UncleYong/')
logger.critical('critical级别，http://www.cnblogs.com/UncleYong/，db backup')

四、练习题（参考答案已放在Q群文件中）

1.利用内置函数chr(),ord()以及random模块写一个简单随机4位验证码。