Python程序開發(fā)案例教程（第2版）課件 第8章 模塊

第8章模塊《Python程序開發(fā)案例教程（第2版））》學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target

了解模塊的概念，能夠說出什么是模塊以及模塊的分類掌握模塊的導(dǎo)入方式，能夠通過import和from...import...語句導(dǎo)入模塊掌握常見內(nèi)置模塊的使用，能夠使用random、time模塊生成隨機(jī)數(shù)或處理時(shí)間熟悉自定義模塊，能夠在程序中定義與使用自定義模塊學(xué)習(xí)目標(biāo)/Target

掌握模塊的導(dǎo)入特性，能夠在程序中合理使用__all__和__name__變量熟悉包的結(jié)構(gòu)，能夠歸納包目錄下__init__.py文件的作用掌握包的導(dǎo)入方式，能夠通過import和from...import...語句導(dǎo)入包掌握第三方模塊的下載與安裝，能夠通過pip命令下載與安裝指定的第三方模塊章節(jié)概述/Summary在實(shí)際開發(fā)中，我們經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的需求，例如生成隨機(jī)數(shù)、處理日期和時(shí)間、與數(shù)據(jù)庫交互等，這些需求往往超出了Python語言本身的能力范圍。為了滿足這些需求，Python提供了豐富的模塊，如前面學(xué)習(xí)中接觸過的os和random模塊。這些模塊封裝了各種功能和工具，能夠幫助開發(fā)人員簡化開發(fā)流程，提高工作效率。此外，開發(fā)人員也可以創(chuàng)建自己的模塊，并將多個(gè)模塊組織成包。本章將針對(duì)模塊和包進(jìn)行講解。目錄/Contents010203模塊概述自定義模塊模塊的導(dǎo)入特性04Python的包目錄/Contents050607第三方模塊的下載與安裝實(shí)例1：驗(yàn)證碼實(shí)例2：文本進(jìn)度條08實(shí)例3：高考計(jì)時(shí)器模塊概述8.1

先定一個(gè)小目標(biāo)！了解模塊的概念，能夠說出什么是模塊以及模塊的分類8.1.1模塊的概念1.模塊的概念模塊（Module）是一種以.py為后綴的Python文件，用于組織相關(guān)的函數(shù)、變量或類，從而擴(kuò)展Python的功能以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的任務(wù)。程序中每個(gè)后綴名為.py的文件都是模塊，一個(gè)模塊通過導(dǎo)入其他模塊，可以使用被導(dǎo)入模塊的內(nèi)容。8.1.1模塊的概念2.模塊分類介紹8.1.1模塊的概念Python標(biāo)準(zhǔn)庫中提供的一系列預(yù)先編寫好的模塊，不需要安裝，便可以直接導(dǎo)入程序供開發(fā)人員使用。內(nèi)置模塊非官方制作發(fā)布的、供給大眾使用的Python模塊，不能直接導(dǎo)入程序中，安裝成功方可導(dǎo)入并使用。第三方模塊開發(fā)人員自行編寫的、存放功能性代碼的“.py”文件。自定義模塊3.模塊的好處8.1.1模塊的概念代碼的重用代碼的組織和結(jié)構(gòu)化提供額外的功能和工具社區(qū)和生態(tài)系統(tǒng)支持模塊可以將相關(guān)的函數(shù)、變量和類定義封裝成獨(dú)立的單元模塊提供了一種組織代碼的機(jī)制，將相關(guān)的代碼組織成一個(gè)獨(dú)立的單元，有效提升代碼的組織性和結(jié)構(gòu)化Python提供了豐富的內(nèi)置模塊和第三方模塊Python擁有龐大的開發(fā)者社區(qū)和活躍的生態(tài)系統(tǒng)

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握模塊的導(dǎo)入方式，能夠通過import和from...import...語句導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入1.使用import語句導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入（1）使用import語句導(dǎo)入模塊import語句支持一次導(dǎo)入一個(gè)模塊，也支持一次導(dǎo)入多個(gè)模塊。importtime

#導(dǎo)入一個(gè)模塊importrandom,time

#導(dǎo)入多個(gè)模塊示例import模塊1,模塊2,...語法格式1.使用import語句導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入（1）使用import語句導(dǎo)入模塊導(dǎo)入模塊以后，可以通過“.”使用模塊中的內(nèi)容，包括全局變量、函數(shù)或類。importtime#導(dǎo)入time模塊time.sleep(1)#調(diào)用time模塊的sleep()函數(shù)示例模塊名.變量名/函數(shù)名()/類名語法格式1.使用import語句導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入（1）使用import語句導(dǎo)入模塊如果在開發(fā)過程中需要導(dǎo)入一些名稱較長的模塊，那么可使用as關(guān)鍵字為這些模塊起別名。importtimeast#導(dǎo)入time模塊，并給該模塊起別名為tt.sleep(1)#通過別名t調(diào)用sleep()函數(shù)示例import模塊名as別名語法格式2.使用from...import...導(dǎo)入模塊（2）使用from…import…語句導(dǎo)入模塊使用from…import…方式導(dǎo)入模塊之后，無需添加“模塊名.”前綴，可以像使用當(dāng)前程序中的內(nèi)容一樣使用模塊中的內(nèi)容。fromtimeimportsleep,time#導(dǎo)入time模塊的sleep()和time()函數(shù)示例from模塊名import變量名/函數(shù)名/類名語法格式8.1.2模塊的導(dǎo)入（2）使用from…import…語句導(dǎo)入模塊如果希望一次性導(dǎo)入模塊中的全部內(nèi)容，可以將from...import...語句中import后面的內(nèi)容替換為通配符“*”。fromtimeimport*#導(dǎo)入time模塊中的全部內(nèi)容示例from模塊名import*語法格式2.使用from...import...導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入（2）使用from…import…語句導(dǎo)入模塊from…import…語句也支持為模塊或模塊中的內(nèi)容起別名。fromtimeimportsleepassl#導(dǎo)入sleep()函數(shù)，并起別名為slsl(1)#通過名稱sl調(diào)用函數(shù)示例from模塊名import變量名/函數(shù)名/類名as別名語法格式需要注意的是，雖然from...import...語句可以簡化模塊中內(nèi)容的使用方式，但可能會(huì)出現(xiàn)模塊中的變量名、函數(shù)名或類名與當(dāng)前程序中的變量名、函數(shù)名或類名重名的問題。因此，相對(duì)而言使用import語句導(dǎo)入模塊更為安全。2.使用from...import...導(dǎo)入模塊8.1.2模塊的導(dǎo)入

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握常見內(nèi)置模塊的使用，能夠使用random、time模塊生成隨機(jī)數(shù)或處理時(shí)間8.1.3常見的內(nèi)置模塊8.1.3常見的內(nèi)置模塊Python提供了豐富的內(nèi)置模塊，常見的內(nèi)置模塊包括生成隨機(jī)數(shù)的random模塊、時(shí)間處理的time模塊、繪制圖形的turtle模塊等等。這些內(nèi)置模塊為開發(fā)者提供了不同的功能和用途，可以方便地進(jìn)行各類任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。常見的內(nèi)置模塊8.1.3常見的內(nèi)置模塊random模塊為隨機(jī)數(shù)模塊，該模塊中定義了多個(gè)可生成各種隨機(jī)數(shù)的函數(shù)。random模塊中的常用函數(shù)如表所示。1.random模塊函數(shù)說明random()用于生成一個(gè)隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)n，n的取值范圍是0.0<=n<1.0uniform(a,b)用于生成一個(gè)指定范圍內(nèi)的隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)n，若a<b，則n的取值范圍是a<=n<=b；若a>b，則n的取值范圍是b<=n<=arandint(a,b)用于生成一個(gè)指定范圍內(nèi)的整數(shù)n，n的取值范圍是a<=n<=brandrange([start,]stop[,step])生成一個(gè)按指定基數(shù)遞增的序列，再從該序列中獲取一個(gè)隨機(jī)數(shù)。choice(sequence)從序列中獲取一個(gè)隨機(jī)元素，參數(shù)sequence接收一個(gè)序列類型shuffle(x[,random])將序列x中的元素隨機(jī)排列sample(sequence,k)從指定序列中獲取長度為k的片段，隨機(jī)排列后返回新的序列8.1.3常見的內(nèi)置模塊1.random模塊（1）random()函數(shù)random()函數(shù)用于返回[0.0,1.0)區(qū)間內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)浮點(diǎn)數(shù)。importrandomresult=random.random()#隨機(jī)生成一個(gè)0.0~1.0之間的浮點(diǎn)數(shù)print(result)示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊1.random模塊（2）randint()函數(shù)randint()函數(shù)用于生成指定范圍內(nèi)的隨機(jī)整數(shù)，該函數(shù)需要接收兩個(gè)參數(shù)a和b，用于指定范圍的上限或下限，a和b都會(huì)包含在內(nèi)。若a大于b，則范圍的上限為a，下限為b；若a小于b，則范圍的上限為b，下限為a。importrandomprint(random.randint(1,8))#生成一個(gè)1到8之間的隨機(jī)整數(shù)示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊1.random模塊（3）choice()函數(shù)choice()函數(shù)用于從指定序列（包括字符串、列表、元組等）中隨機(jī)返回一個(gè)元素。importrandomname_li=["小坤","小剛","小明","小晴"]print(random.choice(name_li))#從name_li中獲取一個(gè)隨機(jī)元素示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊time模塊是時(shí)間模塊，該模塊中提供了一系列處理時(shí)間的函數(shù)，常用函數(shù)的說明如表所示2.time模塊函數(shù)說明time()獲取當(dāng)前時(shí)間的時(shí)間戳，單位為秒sleep(secs)使程序暫停執(zhí)行指定的時(shí)長，時(shí)長由參數(shù)secs指定，單位為秒localtime([secs])用于將表示本地時(shí)間的時(shí)間戳轉(zhuǎn)換為時(shí)間元組strftime(format[,tuple])按照指定的格式將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換為時(shí)間字符串，格式由format決定asctime([tuple])將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換為格式如“SatJan1321:56:342018”的時(shí)間字符串strptime(string[,format])用于將時(shí)間字符串轉(zhuǎn)換為時(shí)間元組mktime(tuple)用于將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換為時(shí)間戳8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（1）time()函數(shù)time()函數(shù)用于返回以浮點(diǎn)數(shù)表示的從世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間1970年1月1日00:00:00開始到現(xiàn)在的總秒數(shù)，也就是時(shí)間戳。importtimebefore=time.time()result=pow(1000,10000)#計(jì)算1000的10000次方after=time.time()interval=after-beforeprint(f"運(yùn)行時(shí)長為{interval}秒")示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（2）sleep()函數(shù)如果在開發(fā)過程中需要對(duì)某個(gè)功能或某段代碼設(shè)置執(zhí)行時(shí)間間隔，那么可以通過sleep()函數(shù)實(shí)現(xiàn)。sleep()函數(shù)會(huì)讓程序暫停執(zhí)行，并可自由設(shè)定暫停的時(shí)長。importrandom,timename_li1=["小飛","小羽","小韋","小明","小超"]name_li2=[]foriinrange(len(name_li1)):people=random.choice(name_li1)name_li1.remove(people)，name_li2.append(people)time.sleep(2)print(f"此時(shí)的成員有{name_li2}")示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（3）localtime()函數(shù)localtime()函數(shù)可以將表示本地時(shí)間的時(shí)間戳轉(zhuǎn)換為時(shí)間元組。時(shí)間元組其實(shí)是struct_time對(duì)象，用于表示時(shí)間的結(jié)構(gòu)信息，包含了時(shí)間的各個(gè)組成部分，例如年、月、日、時(shí)、分、秒等。localtime([secs])語法格式secs：表示時(shí)間戳。importtimeprint(time.localtime())print(time.localtime(34.54))示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（4）strftime()函數(shù)strftime()函數(shù)將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換為指定格式的時(shí)間字符串。strftime(format[,t])語法格式format：用于指定轉(zhuǎn)換后時(shí)間字符串的格式，接收包含設(shè)置時(shí)間格式控制符的字符串。t：時(shí)間元組，默認(rèn)值為通過localtime()函數(shù)獲取的本地時(shí)間importtimeprint(time.strftime('%Y-%b-%d%H:%M:%S'))示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（4）strftime()函數(shù)time模塊提供了很多控制符，常用的時(shí)間格式控制符及其功能說明如表所示。常用的時(shí)間格式控制符時(shí)間格式控制符說明%Y四位數(shù)的年份，取值范圍為0001～9999%m月份（01～12）%d月中的一天%B本地完整的月份名稱，比如January%b本地簡化的月份名稱，比如Jan%a本地簡化的周日期8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（4）strftime()函數(shù)time模塊提供了很多控制符，常用的時(shí)間格式控制符及其功能說明如表所示。常用的時(shí)間格式控制符時(shí)間格式控制符說明%A本地完整周日期%H24小時(shí)制小時(shí)數(shù)（0～23）%l12小時(shí)制小時(shí)數(shù)（01～12）%p上下午，取值為AP或PM%M分鐘數(shù)（00～59）%S秒（00～59）8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（5）asctime()函數(shù)asctime()函數(shù)也可以實(shí)現(xiàn)格式化時(shí)間字符串，只不過它只能將時(shí)間元組轉(zhuǎn)化為“FriJan1321:56:342023”形式的時(shí)間字符串，該函數(shù)的語法格式如下。asctime([t])語法格式t：時(shí)間元組，默認(rèn)值為通過localtime()函數(shù)獲取的本地時(shí)間importtimeprint(time.asctime())示例8.1.3常見的內(nèi)置模塊2.time模塊（6）strptime()函數(shù)與mktime()函數(shù)strptime()函數(shù)可以將時(shí)間字符串轉(zhuǎn)換為時(shí)間元組；mktime()函數(shù)可以將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換為時(shí)間戳，具體代碼如下。importtimestr_dt="2023-02-2517:43:54"#將時(shí)間字符串轉(zhuǎn)換成時(shí)間元組time_struct=time.strptime(str_dt,"%Y-%m-%d%H:%M:%S")#將時(shí)間元組轉(zhuǎn)換成時(shí)間戳timestamp=time.mktime(time_struct)print(timestamp)示例自定義模塊8.2

先定一個(gè)小目標(biāo)！熟悉自定義模塊，能夠在程序中定義與使用自定義模塊8.2自定義模塊自定義模塊在實(shí)際開發(fā)程序時(shí)，一般不會(huì)將所有代碼都放在一個(gè)Python文件中，而是將耦合度較低的多個(gè)功能寫入不同的Python文件中，制作成模塊，并在其它Python文件中以導(dǎo)入模塊的方式使用自定義模塊中的內(nèi)容。8.2自定義模塊自定義模塊Python文件中的每個(gè)Python文件都可以作為一個(gè)模塊存在，文件名即為模塊名。假設(shè)現(xiàn)有一名稱為module_demo的Python文件，該文件中的內(nèi)容如下：8.2自定義模塊age=17defintroduce():print(f"mynameisitheima,I'm{age}yearsoldthisyear.")自定義模塊與內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)模塊的導(dǎo)入方式相比，自定義模塊也通過import語句和from…import…語句導(dǎo)入。使用import語句導(dǎo)入module_demo模塊，并調(diào)用該模塊中的introduce()函數(shù)，示例代碼如下。8.2自定義模塊importmodule_demomodule_roduce()print(module_demo.age)自定義模塊如果程序中只需要使用module_demo模塊中的introduce()函數(shù)，也可以直接使用from…import…導(dǎo)入該函數(shù)，示例代碼如下。8.2自定義模塊frommodule_demoimportintroduceintroduce()自定義模塊以module_demo模塊為例，將該模塊的目錄添加到Python模塊的搜索路徑，示例代碼如下。8.2自定義模塊importsysprint(sys.path)sys.path.append("E:\PythonProject\test")#使用test目錄下的module_demo模塊importmodule_demomodule_roduce()模塊的導(dǎo)入特性8.3

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握模塊的導(dǎo)入特性，能夠在程序中合理使用__all__變量8.3.1__all__變量__all__變量Python模塊的開頭通常會(huì)定義一個(gè)__all__變量，該變量的值實(shí)際上是一個(gè)列表，列表中包含的元素決定了在使用from…import*語句導(dǎo)入模塊內(nèi)容時(shí)通配符*所包含的內(nèi)容。如果__all__中只包含模塊的部分內(nèi)容，那么from…import*語句只會(huì)將__all__中包含的部分內(nèi)容導(dǎo)入程序。8.3.1__all__變量__all__變量__all__=["add","subtract"]defadd(a,b):returna+bdefsubtract(a,b):returna–bdefmultiply(a,b):returna*bdefdivide(a,b):if(b):returna/belse:print("error")calc.py模塊fromcalcimport*print(add(2,3))print(subtract(2,3))print(multipty(2,3))print(divide(2,3))test.py模塊程序運(yùn)行這兩行代碼會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，說明無法訪問模塊的這兩個(gè)方法8.3.1__all__變量

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握模塊的導(dǎo)入特性，能夠在程序中合理使用__name__變量8.3.2__name__變量__name__變量8.3.2__name__變量大型項(xiàng)目通常由多名開發(fā)人員共同開發(fā)，每名開發(fā)人員負(fù)責(zé)不同的模塊。為了保證代碼在整合項(xiàng)目后可以正常運(yùn)行，開發(fā)人員通常會(huì)編寫一些測試代碼進(jìn)行測試。然而，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目而言測試代碼是無用的。為了避免項(xiàng)目執(zhí)行這些測試代碼，Python為模塊加入了__name__變量。__name__變量8.3.2__name__變量__name__變量通常與if條件語句一起使用，若模塊是當(dāng)前運(yùn)行的模塊，則__name__的值為__main__；若模塊被其他模塊導(dǎo)入，則__name__的值為模塊名。if__name__=="__main__":#__name__的值為__main__print(multiply(3,4))print(divide(3,4))else:print(__name__)示例Python的包8.4

先定一個(gè)小目標(biāo)！熟悉包的結(jié)構(gòu)，能夠歸納包目錄下__init__.py文件的作用8.4.1包的結(jié)構(gòu)包的結(jié)構(gòu)為了更好地組織與管理模塊，開發(fā)人員通常會(huì)根據(jù)不同業(yè)務(wù)將模塊進(jìn)行歸類劃分，并將功能相近的模塊放到同一目錄下。Python中的包是一個(gè)包含__init__.py文件的目錄，該目錄下還包含一些模塊以及子包。8.4.1包的結(jié)構(gòu)package├──__init__.py├──module_a1.py└──module_a2.py└──package_b├──__init__.py└──module_b.py包的結(jié)構(gòu)__init__.py文件有兩個(gè)作用，第一個(gè)作用是標(biāo)識(shí)當(dāng)前目錄是一個(gè)Python的包；第二個(gè)作用是模糊導(dǎo)入，如果__init__文件中沒有定義__all__變量，那么使用from...import*導(dǎo)入的內(nèi)容為空。8.4.1包的結(jié)構(gòu)

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握包的導(dǎo)入方式，能夠通過import和from...import...語句導(dǎo)入包8.4.2包的導(dǎo)入1.使用import語句導(dǎo)入包的模塊（1）使用import語句導(dǎo)入包的模塊使用import語句導(dǎo)入包中的模塊時(shí)，需要在模塊名的前面加上包名，格式為“包名.模塊名”。若要使用已導(dǎo)入模塊中的函數(shù)時(shí)，需要通過“包名.模塊.函數(shù)名()”的方式使用函數(shù)。

importpackage_demo.module_demopackage_demo.module_demo.add(2,3)示例8.4.2包的導(dǎo)入2.使用from...import...語句導(dǎo)入包的模塊（2）使用from...import...語句導(dǎo)入包的模塊通過from…import…語句導(dǎo)入包中的模塊時(shí)，若需要使用模塊中的函數(shù)，需要通過“模塊名.函數(shù)名()”的方式使用函數(shù)。

frompackage_demoimportmodule_demomodule_demo.add(2,3)示例8.4.2包的導(dǎo)入第三方模塊的下載與安裝8.5

先定一個(gè)小目標(biāo)！掌握第三方模塊的下載與安裝，能夠通過pip命令下載與安裝指定的第三方模塊8.5第三方模塊的下載與安裝第三方模塊的下載與安裝8.5第三方模塊的下載與安裝第三方模塊不能直接在程序中導(dǎo)入與使用，而是需要提前安裝到當(dāng)前的開發(fā)環(huán)境中。第三方模塊的安裝需要借助pip工具，pip工具是一個(gè)通用的Python

包或模塊的管理工具，它提供了查找、下載、安裝、卸載Python包或模塊的功能。第三方模塊的下載與安裝8.5第三方模塊的下載與安裝pipinstalljieba#安裝最新版本的jieba模塊示例pipinstall模塊名

#安裝最新版本的模塊pipinstall模塊名==版本號(hào)#安裝指定版本的模塊語法格式需要注意的是，pip是在線工具，它只有在聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下才可以下載相應(yīng)的模塊資源，若網(wǎng)絡(luò)未連接或網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳，則pip工具將無法順利安裝第三方模塊。實(shí)例1：驗(yàn)證碼8.6

先定一個(gè)小目標(biāo)！8.6實(shí)例1：驗(yàn)證碼根據(jù)任務(wù)分析實(shí)現(xiàn)實(shí)例1：驗(yàn)證碼8.6實(shí)例1：驗(yàn)證碼很多網(wǎng)站的注冊登錄業(yè)務(wù)都加入了驗(yàn)證碼技術(shù)，以區(qū)分用戶是人還是計(jì)算機(jī)，有效地防止刷票、論壇灌水、惡意注冊等行為。目前驗(yàn)證碼的種類層出不窮，其生成方式也越來越復(fù)雜，常見的驗(yàn)證碼是由大寫字母、小寫字母、數(shù)字組成六位驗(yàn)證碼。本實(shí)例要求編寫程序，實(shí)現(xiàn)隨機(jī)生成6位驗(yàn)證碼的功能。使用列表保存價(jià)格信息。定義空列表用于保存用戶選購商品的價(jià)格。接收輸入的最大價(jià)格和最小價(jià)格。從價(jià)格列表中獲取每個(gè)商品價(jià)格。判斷商