Python 中的模塊

Python 模塊是一個 Python 文件，定義了各種功能接口。把復雜的功能封裝為模塊（又稱為庫），將功能實現的細節隱藏起來，使用該模塊（庫）的程序員不需要了解實現的細節。通過調用模塊封裝好的功能，可以用僅僅幾行 Python 代碼實現某項復雜的功能，例如可以用一行代碼就實現一個 Web 服務器。

在 Python 的應用領域中，如：web 開發、人工智能、網絡爬蟲、數據分析等領域，已經存在了大量的模塊，使用這些模塊就可以輕松開發出應用程序。

1. 內置模塊

Python 中的模塊分為兩類：

• 內置模塊，由 Python 官方提供，包含在 Python 的安裝包中，安裝完 Python 后即可使用
• 第三方模塊，由 Python 愛好者提供，需要用戶額外安裝

Python 提供了多個內置模塊，提供了日常編程中許多問題的標準解決方案，常見的內置模塊如下：

2. 模塊語法

2.1 math 模塊簡介

Python 的 math 模塊提供了很多數學運算功能，例如：三角函數、求平方根、求對數等功能：

在下面的小節，將使用 math 模塊作為例子講解 Python 中模塊的語法。

2.2 import 語句

import 語句將指定模塊名的模塊導入到程序中，然后程序即可使用模塊中定義的函數，語法如下：

import 模塊名

使用 import 語句的示例如下：

>>> import math
>>> math.fabs(-123.0)
123.0

• 在第 1 行，引入 math 模塊
• 在第 2 行，使用 math 模塊中的 fabs 函數求絕對值

2.3 import … as 語句

import … as 語句為模塊取一個別名，程序可以使用模塊的別名訪問模塊中的接口函數，語法如下：

import 模塊名 as 別名

使用 import … as 語句的示例如下：

>>> import math as m
>>> m.fabs(-123.0)
123.0

• 在第 1 行，引入 math 模塊，設置模塊的別名為 m
• 在第 2 行，通過模塊的別名 m 訪問模塊

2.4 from … import 語句

from … import 語句從指定模塊中導入指定函數，程序可以通過函數名直接訪問模塊中定義的函數，語法如下：

from 模塊名 import 函數名

使用 from … import 語句的示例如下：

>>> from math import fabs
>>> fabs(-123.0)
123.0

• 在第 1 行，從 math 模塊中引入函數 fabs
• 在第 2 行，通過函數名 fabs 訪問模塊中定義的函數

2.5 from … import … as 語句

from … import … as 語句從模塊中導入函數，同時為導入的函數取一個別名，示例如下：

>>> from math import fabs as abs
>>> abs(-123.0)
123.0

• 在第 1 行，從 math 模塊中引入函數 fabs，并為該函數設置別名 abs
• 在第 2 行，通過函數的別名 abs 訪問模塊中定義的函數

2.6 from … import * 語句

from … import * 語句導入模塊中全部的功能函數，示例如下：

>>> from math import *
>>> fabs(-123.0)
123.0
>>> sqrt(9)
3.0

• 在第 1 行，從 math 模塊中導入全部的功能函數
• 在第 2 行，使用 math 模塊中定義的函數 fabs 求絕對值
• 在第 4 行，使用 math 模塊中定義的函數 sqrt 求平方根

3. 用戶自定義模塊

3.1 概述

本節講解了如何自定義模塊和使用模塊，例子程序包括兩個文件：

• 模塊 utils.py，定義了函數 max、函數 min 和變量 PI，它們是模塊提供的接口
• 主程序 main.py，使用模塊的接口函數和導出變量

3.2 定義模塊

編寫程序 utils.py：

PI = 3.14

def max(a, b):
    if a > b:
        return a
    else:
        return b

def min(a, b):
    if a < b:
        return a
    else:
        return b

• 在第 1 行，定義了模塊的導出變量 PI
• 在第 3 行，定義了模塊的導出函數 max
• 在第 9 行，定義了模塊的導出函數 min

3.3 使用模塊

編寫主程序 main.py，注意：將 main.py 和 utils.py 放置在相同目錄下:

import utils
print(utils.PI)
print(utils.max(11, 22))

from utils import min
print(min(11, 22))

• 在第 1 行，引入模塊 utils
• 在第 2 行，訪問模塊的導出變量 PI
• 在第 3 行，訪問模塊的導出函數 max
• 在第 5 行，引入模塊 utils 中的導出函數 min
• 在第 6 行，訪問模塊的導出函數 min

運行程序 main.py，輸出結果如下：

C:\> python main.py
3.14
22
11

• 在第 2 行，輸出 PI 的值
• 在第 3 行，輸出 max(11, 22) 的結果
• 在第 4 行，輸出 min(11, 22) 的結果