用户:Xyy23330121/Python/模组

Python 学习资料 目录

一、开始

1. 安装Python
2. 安装文本编辑器
3. 第一个程序：Hello World

二、变量

1. 命名规则
2. 特殊赋值方法

三、数字 (int float complex)

1. 数学运算
2. 将对象转化为数字
3. 编写加法程序
4. 数字精度（选学）
5. 位运算（选学）

四、布尔值 (bool) 与 if 语句

1. if语句
2. 比较运算
3. 布尔运算

五、字符串 (str)

1. 字符串的操作

六、列表 (list) 和 元组 (tuple)

1. 用推导式创建列表/元组
2. 通用序列操作
3. 可变序列操作

七、循环

1. while 语句
2. for 语句

八、字典 (dict)

1. 字典的简单操作

九、选学：集合 (set)

1. 集合的操作
2. 可变集合的操作

十、更多字符串操作

1. 字符串和编码 (bytes)
2. 格式化字符串
3. 正则表达式

十一、函数

1. 选学：函数注释

十二、类

1. 类的私有量与类的继承

十三、异常与try语句

1. try 语句
2. 异常类型的属性和方法

十四、类的方法与Python的计算

1. 类的方法与类实例
2. 类的方法与数学运算
3. 类的方法与其它内置函数

十五、import语句与模块

1. 简单模块
2. __main__

十六、查漏补缺

1. with 语句
2. match 语句
3. 随机数

十七、日期与时间

1. 日期与时间内容列表

十八、更多数字模式：numpy

1. 十进制浮点数 decimal
2. 分数 fractions

十九、文件系统

1. 文件处理 (file object)
2. json 格式
3. pdf 格式

二十、 HTTP 请求

1. HTTP 请求示例

我们之前接触过 import 语句以导入模块。本章将详细讲解 import 语句的工作方式，如何编写模块，以及如何安装第三方模块。

简单模块

任何 .py 的文件都是一个简单的模块。为简单起见，我们新建一个文件夹，在其中放两个文件：

folder/
    MyModule.py
    test.py

其中 MyModule.py 的内容为：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

var = "变量"

def f(): print("函数")

class C:
	def __str__(self): return "类"

而 test.py 的内容为：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import MyModule

print(MyModule.var)
MyModule.f()
obj = MyModule.C()
print(obj)

运行 test.py，输出为：

变量
函数
类

可见，我们可以正常导入之前已经写过的文件当中的变量、函数以及类。而 MyModule.py 就已经是一个模块了。

拓展：module 对象

模块同类、函数、一般的变量一样，它也是一个对象。对于该对象的具体操作暂不赘述，这里仅作为拓展。

简单包

如果一个文件夹具有 __init__.py 文件，则该文件夹会被视为一个模块（包）。

提示

对于文件系统中的体现，也不是没有例外，命名空间包就不需要子包一定在父包的目录下。但这是一种较高级的特性了，这里不多涉及这一种包。

就像维基学院的页面可以一个页面有几个分页面一样，模块的包也可以一个包包含几个子包。父包和子包在文件系统中的体现，就是父包是带有 __init__.py 的父文件夹，而子包是带有 __init__.py 的、父包文件夹的子文件夹。

这里我们执行以下步骤以创建一个简单的包。

1. 把上面“简单模块”章节中的 MyModule.py 重命名为 __init__.py
2. 新建一个 MyModule 文件夹，把 __init__.py 移动进去，形成这样的结构：

folder/
    test.py
    MyModule/
        __init__.py

我们运行 test.py，输出和上面的“简单模块”章节中的内容是一致的。

import 语句与包

我们依旧使用上面的示例。如果我们需要导入tkinter中 ttk 子模块时，应当这样导入：

import tkinter.ttk

但是，如果用上面的方法进行导入。我们在使用包的内容时，则需要用以下方式，写明包的全称来调用包中的东西，比如：

tkinter.ttk.Label(text = "test")

我们有两种解决方法。第一种是 import ... as ...，第二种是利用 from ... import ...。

from ... import ...

类似 from math import trunc 可以让之后调用 math.trunc 时无需标注包名，直接用 trunc 即可。相对调用也可以用于省略父包的名称。比如：

from tkinter import ttk
ttk.Label(text = "test")  #相比上面的调用，省略了"tkinter."

这对于前缀过长时十分好用。

相对导入

对于包中的内容而言，支持一种称作“相对导入”的方式。我们从文件树开始。

folder/
    __init__.py
    test.py
    MyModule/
        __init__.py
        test2.py
        test3.py
        SubModule/
            __init__.py
            test4.py
    MyModule2/
        __init__.py
        test5.py

此时，在 test2.py 中支持以下操作：

from . import test3               #导入test3.py
from .. import test               #导入test.py
from .SubModule import test4     #导入test4.py
from ..MyModule2 import test5    #导入test5.py

注意：类的名称

相对导入是关乎模块名称的。我们在导入模块后，可以用 __name__ 属性来访问模块的名称，比如：

import tkinter.ttk as ttk
print(ttk.__name__)  #输出：tkinter.ttk

而直接被执行的（而非被导入）的文件总会以'__main__' 为名称。比如我们直接执行以下代码：

print(__name__)  #输出：__main__

相对导入和文件的 __name__ 属性有关。在导入时，会按照被导入文件的 __name__ 属性决定相对导入的对象。之所以上面在 test2.py 中的操作可以成功，是因为我们先执行了：

import folder.MyModule.test2

此时，test2.py 的 __name__ 属性为 folder.MyModule.test2。在导入 test2.py 中代码时，test2.py 中的内容会按照 test2.py 的 __name__ 属性，被解释为：

from . import test3               #"." 被替换为 "folder.MyModule."
from .. import test               #".." 被替换为 "folder."
from .SubModule import test4     #"." 被替换为 "folder.MyModule."
from ..MyModule2 import test5    #".." 被替换为 "folder."

若直接运行 test2.py 则 test2.py 的 __name__ 属性变为了 __main__，此时就不适用于相对导入。使用了相对导入的文件不应该被直接执行。

特别的，对于 folder/__init__.py ，直接用：

from MyModule import test2

也是相对导入。

__main__

由于上面的特性，我们可以通过 __name__ 来判断文件是否被直接执行。比如：

if __name__ == "__main__":
    print("被直接执行")
else:
    print("不被直接执行")

此时，可以通过不同的运行状况，来使用对应的策略。比如：

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

if __name__ == "__main__":
    print(
     times(
      float(input("输入两个数字，输出乘法结果。\n第一个数字：")),
      float(input("第二个数字："))
     ))

直接执行包

对于仅有单个 .py 文件组成的模块，直接执行模块就是直接执行该 .py 文件。而对于包而言，直接执行模块时，会执行其目录中的 __main__.py 文件。

读者既可以打开包的位置并手动执行其中的 __main__.py，也可以在比如 cmd.exe 中使用以下指令，直接执行已被安装的包：

python -m PackageName

如果一个包中没有 __main__.py，则那个包就不应被直接执行。

导入 __main__

我们也可以从模块中导入 __main__ 的内容。比如：

folder/
    importmain.py
    test.py

其中 importmain.py 的内容为：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import __main__

def prtvar: print(__main__.var)

而 test.py 的内容为：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import importmain

var = "__main__中的变量"
importmain.prtvar()

运行 test.py，输出为：

__main__中的变量

可以看出，我们在模块中反过来调用了当时直接运行的文件中的变量。每个直接运行的文件，在运行中，可以被视为以 __main__ 为名称的模块。

模块参数

在模块中，一些特殊的变量在运行时可能有特殊的效果。如果模块是包，这些变量应该写在 __init__.py 里。

__all__

在 from Module import * 时，导入的内容名称列表。比如在 json 模块中，有：

__all__ = [
    'dump', 'dumps', 'load', 'loads',
    'JSONDecoder', 'JSONDecodeError', 'JSONEncoder',
]

如果我们使用：

from json import *

相当于：

from json import dump, dumps, load, loads, JSONDecoder, JSONDecodeError, JSONEncoder

如果不设置此项，则默认会导入所有对象（如果是包，还会导入所有子模块），这会导致运行时间延长，并可能导致一些其它的副作用。

其它自定义参数

还有一些其它参数可以使用。这些变量在导入时作用不大，但在一些情况下可能有帮助。

参数名	类型	解释
__version__	字符串	表示模块版本的字符串
__author__	字符串	表示模块作者，经常还包含作者的电子邮箱。比如 'Sample Name <Sample@example.com>'

导入时参数

上面 Python 文档中所示属性会在导入时自动写入，并可以被调用。

import 语句查找模块的顺序

如果每创建一个新项目，都要把之前写的模块复制到项目文件夹下，无疑是很麻烦的。我们之前导入 keyword 模块时，也没有在项目文件夹中创建 keyword.py。可见，导入模块不需要把模块文件放在项目文件夹下。

对于一个语句 import Module，Python 会按先后顺序查询以下内容。

模块缓存

在运行 Python 时，会先查询已有的模块缓存 sys.modules。该缓存保存了已经调用的所有模块的信息。如果新调用的模块恰好在这些信息内，则会直接从该信息调用新模块。

比如，如果之前导入过 MyModule.SubModule ，则 MyModule 和 MyModule.SubModule 都会被写入缓存中。

使用查找器

如果在缓存中找不到，则会使用查找器来进一步查找。读者无需详细了解查找器的内容，简单来讲，查找器会查找：

1. 内置模块
   比如 keyword、math等。
2. 文件路径
   当前运行的文件，其所在文件夹中是否有对应模块。
3. 安装的模块路径
   已经安装的模块所在的路径。

已经安装的模块所在路径

以Windows系统为例，默认是安装在 %AppData%\Python\Python312\site-packages

安装第三方模块

除 Python 的内置模块、读者自己撰写的模块之外。Python 社区还提供了许多第三方模块。

我们一般使用 pip 来安装第三方模块。pip 是 Python 附带的包管理器，我们可以在 cmd.exe 或其它类似的命令行程序中，输入以下的内容：

pip install numpy

并按回车，以安装第三方的 numpy 模块。

搜寻第三方库

在安装之前，读者应当先了解到第三方库的具体内容。比如我们希望能找到更快地、进行数字计算的方式，具体有以下几类方法：

• 搜索引擎：在搜索引擎上搜索形如“Python 高效数字计算”的内容。
  如果使用谷歌等外国搜索引擎，还可以搜索这些关键词的英文版本。
• 第三方社区：在 Stack Overflow 或 zhihu 等问答网站上，搜索类似的关键词。
• Python官方的指引：前往 https://www.python.org/ 找到 Use Python for… 章节，并查看其内容。

在搜寻时，要重点关注第三方库的文档。文档会对安装和使用方法有较为详细的介绍。有的文档甚至附带使用教程。

解决安装疑难

由于中国大陆的网络环境过于“良好”，读者可能出现下载超时等情况导致安装失败。为此，有时需要添加额外的安装参数。

通过中国大陆的来源安装

中国大陆内部有许多组织会在自己的服务器上“托管”一些常用的 Python 包。以清华大学为例，我们可以尝试使用以下的方式，从清华大学的服务器下载并安装 numpy：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple numpy

通过代理安装

如果读者可以通过代理服务器来访问互联网，则可以使用以下方法：

pip install --proxy 127.0.0.1:1080 numpy

这里的代理服务器设置为 127.0.0.1:1080。读者应当随着自己的代理服务器情况自行调整设置。

调整超时限制

默认情况下，下载服务器在 15 秒内没有响应就会超时。我们可以添加一些参数来修改超时时间：

pip install --timeout 99999 numpy

这里设置为 99999 秒。

组合使用

以上的参数可以结合起来使用。比如：

pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --timeout 99999 numpy

其它疑难杂症

对于其它的疑难杂症，我们可以输入以下内容，查看使用帮助：

pip help

学习第三方模块的使用方法

第三方模块的文档许多都是英文，如果读者有足够的英文功底，或者能使用翻译软件，可以尝试直接阅读第三方模块的官方文档。如果使用翻译软件，最好是对照着中英文来阅读，因为翻译可能不准确。

如果没有足够的英文功底，读者就需要到网站上，找到类似本资料的中文学习资料。此时读者已经经过“搜寻第三方库”找到了第三方库的名称，可以直接上搜索引擎搜索比如“Python numpy”的内容，社区会为读者提供帮助的。

如果有照着教程或文档使用还不了解的内容，读者可以选择去 Stack Overflow 等问答网站上求助，也可以自己做一些测试。之前章节中 这个页面 就是本资料作者进行的测试。