前言

最近在學(xué)習(xí)深度學(xué)習(xí)，已經(jīng)跑出了幾個模型，但Pyhton的基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，因此，開始補(bǔ)習(xí)Python了，大家都推薦廖雪峰的課程，因此，開始了學(xué)習(xí)，但光學(xué)有沒有用，還要和大家討論一下，因此，寫下這些帖子，廖雪峰的課程連接在這里：廖雪峰
Python的相關(guān)介紹，以及它的歷史故事和運(yùn)行機(jī)制，可以參見這篇：python介紹
Python的安裝可以參見這篇：Python安裝
Python的運(yùn)行模式以及輸入輸出可以參見這篇：Python IO
Python的基礎(chǔ)概念介紹，可以參見這篇：Python 基礎(chǔ)
Python字符串和編碼的介紹，可以參見這篇：Python字符串與編碼
Python基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：list和tuple介紹，可以參見這篇：Python list和tuple
Python控制語句介紹：ifelse，可以參見這篇：Python 條件判斷
Python控制語句介紹：循環(huán)實(shí)現(xiàn)，可以參見這篇：Python循環(huán)語句
Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：dict和set介紹Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)dict和set
Python函數(shù)相關(guān)：Python函數(shù)
Python高階特性：Python高級特性
Python高階函數(shù)：Python高階函數(shù)
Python匿名函數(shù)：Python匿名函數(shù)
Python裝飾器：Python裝飾器
Python偏函數(shù)：Python偏函數(shù)
目錄：

• 前言
• 功能封裝-模塊
  • 模塊優(yōu)點(diǎn)
  • 總結(jié)
• 使用模塊
  • 作用域
• 安裝第三方模塊
  • 安裝常用模塊

功能封裝-模塊

在計算機(jī)程序的開發(fā)過程中，隨著程序代碼越寫越多，在一個文件里代碼就會越來越長，越來越不容易維護(hù)。
為了編寫可維護(hù)的代碼，我們把很多函數(shù)分組，分別放到不同的文件里，這樣，每個文件包含的代碼就相對較少，很多編程語言都采用這種組織代碼的方式。在Python中，一個.py文件就稱之為一個模塊（Module）。

模塊優(yōu)點(diǎn)

最大的好處是大大提高了代碼的可維護(hù)性。其次，編寫代碼不必從零開始。當(dāng)一個模塊編寫完畢，就可以被其他地方引用。我們在編寫程序的時候，也經(jīng)常引用其他模塊，包括Python內(nèi)置的模塊和來自第三方的模塊。
使用模塊還可以避免函數(shù)名和變量名沖突。相同名字的函數(shù)和變量完全可以分別存在不同的模塊中，因此，我們自己在編寫模塊時，不必考慮名字會與其他模塊沖突。但是也要注意，盡量不要與內(nèi)置函數(shù)名字沖突。點(diǎn)模塊庫查看Python的所有內(nèi)置函數(shù)。
你也許還想到，如果不同的人編寫的模塊名相同怎么辦？為了避免模塊名沖突，Python又引入了按目錄來組織模塊的方法，稱為包（Package）。
舉個例子，一個abc.py的文件就是一個名字叫abc的模塊，一個xyz.py的文件就是一個名字叫xyz的模塊。
現(xiàn)在，假設(shè)我們的abc和xyz這兩個模塊名字與其他模塊沖突了，于是我們可以通過包來組織模塊，避免沖突。方法是選擇一個頂層包名，比如mymodule，按照如下目錄存放：

mymodule ├─ __init__.py ├─ abc.py └─ xyz.py

引入了包以后，只要頂層的包名不與別人沖突，那所有模塊都不會與別人沖突。現(xiàn)在，abc.py模塊的名字就變成了mymodule.abc，類似的，xyz.py的模塊名變成了mymodule.xyz。
請注意，每一個包目錄下面都會有一個init.py的文件，這個文件是必須存在的，否則，Python就把這個目錄當(dāng)成普通目錄，而不是一個包。init.py可以是空文件，也可以有Python代碼，因為init.py本身就是一個模塊，而它的模塊名就是mymodule。
類似的，可以有多級目錄，組成多級層次的包結(jié)構(gòu)。比如如下的目錄結(jié)構(gòu)：

mymodule├─ web│ ├─ __init__.py│ ├─ utils.py│ └─ www.py├─ __init__.py├─ abc.py└─ xyz.py

文件www.py的模塊名就是mymodule.web.www，兩個文件py的模塊名分別是mymodule.web.utils和mycompany.web.www。
自己創(chuàng)建模塊時要注意命名，不能和Python自帶的模塊名稱沖突。例如，系統(tǒng)自帶了sys模塊，自己的模塊就不可命名為sys.py，否則將無法導(dǎo)入系統(tǒng)自帶的sys模塊。
mymodule.web也是一個模塊，請指出該模塊對應(yīng)的.py文件,init.py。

總結(jié)

模塊是一組Python代碼的集合，可以使用其他模塊，也可以被其他模塊使用。
創(chuàng)建自己的模塊時，要注意：

• 模塊名要遵循Python變量命名規(guī)范，不要使用中文、特殊字符；
• 模塊名不要和系統(tǒng)模塊名沖突，最好先查看系統(tǒng)是否已存在該模塊，檢查方法是在Python交互環(huán)境執(zhí)行import abc，若成功則說明系統(tǒng)存在此模塊。

使用模塊

Python本身就內(nèi)置了很多非常有用的模塊，只要安裝完畢，這些模塊就可以立刻使用。
我們以內(nèi)建的sys模塊為例，編寫一個hello的模塊：

# -*- coding: utf-8 -*-' a test module '__author__ = 'Mike Li'import sysdef test():args = sys.argvif len(args)==1:print('Hello, world!')elif len(args)==2:print('Hello, %s!' % args[1])else:print('Too many arguments!')if __name__=='__main__':test()

第1行是標(biāo)準(zhǔn)注釋，表示.py文件本身使用標(biāo)準(zhǔn)UTF-8編碼；

第3行是一個字符串，表示模塊的文檔注釋，任何模塊代碼的第一個字符串都被視為模塊的文檔注釋；

第5行使用author變量把作者寫進(jìn)去，這樣當(dāng)你公開源代碼后別人就可以瞻仰你的大名；

以上就是Python模塊的標(biāo)準(zhǔn)文件模板，當(dāng)然也可以全部刪掉不寫，但是，按標(biāo)準(zhǔn)辦事肯定沒錯。

后面開始就是真正的代碼部分。

你可能注意到了，使用sys模塊的第一步，就是導(dǎo)入該模塊：

import sys

導(dǎo)入sys模塊后，我們就有了變量sys指向該模塊，利用sys這個變量，就可以訪問sys模塊的所有功能。
sys模塊有一個argv變量，用list存儲了命令行的所有參數(shù)。argv至少有一個元素，因為第一個參數(shù)永遠(yuǎn)是該.py文件的名稱，例如：

運(yùn)行python3 hello.py獲得的sys.argv就是[‘hello.py’]；

運(yùn)行python3 hello.py Michael獲得的sys.argv就是[‘hello.py’, ‘Michael]。

最后，注意到這兩行代碼：

if __name__=='__main__':test()

當(dāng)我們在命令行運(yùn)行hello模塊文件時，Python解釋器把一個特殊變量name置為main，而如果在其他地方導(dǎo)入該hello模塊時，if判斷將失敗，因此，這種if測試可以讓一個模塊通過命令行運(yùn)行時執(zhí)行一些額外的代碼，最常見的就是運(yùn)行測試。

我們可以用命令行運(yùn)行hello.py看看效果：

$ python3 hello.py Hello, world! $ python hello.py Michael Hello, Michael!

如果啟動Python交互環(huán)境，再導(dǎo)入hello模塊：

Python 3.4.3 (v3.4.3:9b73f1c3e601, Feb 23 2015, 02:52:03) [GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information. >>> import hello >>>

導(dǎo)入時，沒有打印Hello, word!，因為沒有執(zhí)行test()函數(shù)。

調(diào)用hello.test()時，才能打印出Hello, word!：

>>> hello.test() Hello, world!

作用域

在一個模塊中，我們可能會定義很多函數(shù)和變量，但有的函數(shù)和變量我們希望給別人使用，有的函數(shù)和變量我們希望僅僅在模塊內(nèi)部使用。在Python中，是通過_前綴來實(shí)現(xiàn)的。

正常的函數(shù)和變量名是公開的（public），可以被直接引用，比如：abc，x123，PI等；

類似xxx這樣的變量是特殊變量，可以被直接引用，但是有特殊用途，比如上面的author，name就是特殊變量，hello模塊定義的文檔注釋也可以用特殊變量doc訪問，我們自己的變量一般不要用這種變量名；

類似_xxx和__xxx這樣的函數(shù)或變量就是非公開的（private），不應(yīng)該被直接引用，比如_abc，__abc等；

之所以我們說，private函數(shù)和變量“不應(yīng)該”被直接引用，而不是“不能”被直接引用，是因為Python并沒有一種方法可以完全限制訪問private函數(shù)或變量，但是，從編程習(xí)慣上不應(yīng)該引用private函數(shù)或變量。

private函數(shù)或變量不應(yīng)該被別人引用，那它們有什么用呢？請看例子：

def _private_1(name):return 'Hello, %s' % namedef _private_2(name):return 'Hi, %s' % namedef greeting(name):if len(name) > 3:return _private_1(name)else:return _private_2(name)

我們在模塊里公開greeting()函數(shù)，而把內(nèi)部邏輯用private函數(shù)隱藏起來了，這樣，調(diào)用greeting()函數(shù)不用關(guān)心內(nèi)部的private函數(shù)細(xì)節(jié)，這也是一種非常有用的代碼封裝和抽象的方法，即：
外部不需要引用的函數(shù)全部定義成private，只有外部需要引用的函數(shù)才定義為public。

安裝第三方模塊

在Python中，安裝第三方模塊，是通過包管理工具pip完成的。
如果你正在使用Mac或Linux，安裝pip本身這個步驟就可以跳過了。
如果你正在使用Windows，請參考安裝Python一節(jié)的內(nèi)容，確保安裝時勾選了pip和Add python.exe to Path。
當(dāng)然建議大家使用anaconda管理包咯，詳情參見：anaconda包安裝
在命令提示符窗口下嘗試運(yùn)行pip，如果Windows提示未找到命令，可以重新運(yùn)行安裝程序添加pip。
例如，我們要安裝一個第三方庫——Python Imaging Library，這是Python下非常強(qiáng)大的處理圖像的工具庫。不過，PIL目前只支持到Python 2.7，并且有年頭沒有更新了，因此，基于PIL的Pillow項目開發(fā)非常活躍，并且支持最新的Python 3。
一般來說，第三方庫都會在Python官方的pypi.python.org網(wǎng)站注冊，要安裝一個第三方庫，必須先知道該庫的名稱，可以在官網(wǎng)或者pypi上搜索，比如Pillow的名稱叫Pillow，因此，安裝Pillow的命令就是：
pip install Pillow

耐心等待下載并安裝后，就可以使用Pillow了。

安裝常用模塊

在使用Python時，我們經(jīng)常需要用到很多第三方庫，例如，上面提到的Pillow，以及MySQL驅(qū)動程序，Web框架Flask，科學(xué)計算Numpy等。用pip一個一個安裝費(fèi)時費(fèi)力，還需要考慮兼容性。我們推薦直接使用Anaconda，這是一個基于Python的數(shù)據(jù)處理和科學(xué)計算平臺，它已經(jīng)內(nèi)置了許多非常有用的第三方庫，我們裝上Anaconda，就相當(dāng)于把數(shù)十個第三方模塊自動安裝好了，非常簡單易用。

可以從Anaconda官網(wǎng)下載GUI安裝包，安裝包有500~600M，所以需要耐心等待下載。網(wǎng)速慢的同學(xué)請移步國內(nèi)鏡像。下載后直接安裝，Anaconda會把系統(tǒng)Path中的python指向自己自帶的Python，并且，Anaconda安裝的第三方模塊會安裝在Anaconda自己的路徑下，不影響系統(tǒng)已安裝的Python目錄。

安裝好Anaconda后，重新打開命令行窗口，輸入python，可以看到Anaconda的信息：

┌────────────────────────────────────────────────────────┐ │Command Prompt - python - □ x │ ├────────────────────────────────────────────────────────┤ │Microsoft Windows [Version 10.0.0] │ │(c) 2015 Microsoft Corporation. All rights reserved. │ │ │ │C:\> python │ │Python 3.6.3 |Anaconda, Inc.| ... on win32 │ │Type "help", ... for more information. │ │>>> import numpy │ │>>> _ │ │ │ │ │ │ │ └────────────────────────────────────────────────────────┘

可以嘗試直接import numpy等已安裝的第三方模塊。
模塊搜索路徑

當(dāng)我們試圖加載一個模塊時，Python會在指定的路徑下搜索對應(yīng)的.py文件，如果找不到，就會報錯：

>>> import mymodule Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> ImportError: No module named mymodule

默認(rèn)情況下，Python解釋器會搜索當(dāng)前目錄、所有已安裝的內(nèi)置模塊和第三方模塊，搜索路徑存放在sys模塊的path變量中：

>>> import sys >>> sys.path ['', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python36.zip', '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6', ..., '/Library/Frameworks/Python.framework/Versions/3.6/lib/python3.6/site-packages']

如果我們要添加自己的搜索目錄，有兩種方法：
一是直接修改sys.path，添加要搜索的目錄：

>>> import sys >>> sys.path.append('/Users/mike/my_py_scripts')

這種方法是在運(yùn)行時修改，運(yùn)行結(jié)束后失效。
第二種方法是設(shè)置環(huán)境變量PYTHONPATH，該環(huán)境變量的內(nèi)容會被自動添加到模塊搜索路徑中。
設(shè)置方式與設(shè)置Path環(huán)境變量類似。注意只需要添加你自己的搜索路徑，Python自己本身的搜索路徑不受影響。修改環(huán)境變量的方法，參見：Tensorflow安裝經(jīng)驗

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python学习笔记：模块的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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