Python入门：Python3 模块全面学习教程

Python入门：Python3 模块全面学习教程

Python入门：Python3 模块全面学习教程，本文详细介绍Python3模块相关知识，包括模块定义、作用，如代码复用、管理命名空间和组织代码。讲解了模块多种导入方式，如import语句、from…import语句等，以及模块搜索路径和避免冲突的方法。还介绍了__name__属性、dir()函数的作用，常用标准模块，以及包的结构和导入方式。掌握这些能提升代码可维护性与复用性，是编写大型项目的基础，建议合理划分模块练习使用。

前言

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🌐 前篇文章咱们讲解了 Python入门：Python3 数据结构全面学习教程 ，如果忘记了，可以去重温一下，不停的重复敲击基础代码，有助于让你更加熟练掌握一门语言。今天咱们学习 Python3 模块全面学习教程，下面开始吧！

在 Python 编程中，随着代码量的增加，如何有效组织和管理代码成为关键。模块（Module）作为 Python 中代码组织的基本单元，能帮助我们实现代码复用、避免命名冲突并提升程序可读性。本文将从模块的基本概念出发，逐步深入讲解模块的导入、使用、搜索路径以及包的相关知识，适合 Python 初学者系统学习。

一、什么是 Python 模块？

Python 中的模块（Module）是一个包含 Python 定义和语句的文件，文件名即为模块名加上 .py 后缀。模块可以包含函数、类、变量以及可执行代码，通过模块我们可以将代码分割成多个独立的单元，实现代码的模块化管理。

举个简单的例子：如果我们编写了一个处理斐波那契数列的文件 fibo.py，那么这个文件就是一个模块，模块名为 fibo。

二、模块的作用

模块在 Python 编程中具有三大核心作用：

1. 代码复用
   将常用功能封装到模块中，可在多个程序中重复使用，避免重复编写代码。例如，一个处理日期的模块可以被多个项目调用。

2. 命名空间管理
   不同模块中的同名函数或变量不会相互干扰。比如，模块 A 中的 add() 函数和模块 B 中的 add() 函数可以独立存在，通过模块名区分调用。

3. 代码组织
   按功能划分模块，使程序结构更清晰。例如，一个数据分析项目可分为数据读取模块、数据清洗模块、可视化模块等。

三、模块的导入与使用

要使用模块中的功能，需先通过导入语句将模块引入当前程序。Python 提供了多种导入方式，适用于不同场景。

3.1 import 语句：导入整个模块

最基本的导入方式是使用 import 语句，语法如下：

import 模块名1[, 模块名2[,... 模块名N]]

示例：
假设存在模块 myself.py，内容为：

#自己封装的模块 myself.py#初学者，Hello worddef print_func(result): print(\"Hello word: \", result) return

在另一个文件 test.py 中导入并使用：

#导入封装模块import myself# 使用封装模块函数myself.print_func(\"xcLeigh\")

执行 test.py 输出：

Hello word: xcLeigh

控制台输出

注意：一个模块只会被导入一次，即使多次执行 import 语句，避免重复执行模块中的代码。

3.2 from…import 语句：导入模块中的特定部分

如果只需使用模块中的某个函数或变量，可通过 from...import 语句导入特定部分，语法如下：

from 模块名 import 名称1[, 名称2[,... 名称N]]

示例：
导入 fibo 模块中的 fib 和 fib2 函数：

from fibo import fib, fib2 # 仅导入指定函数fib(500) # 直接使用函数名调用，无需前缀# 输出：1 1 2 3 5 8 13 21 34 55 89 144 233 377

3.3 给模块或函数起别名

使用 as 关键字可给模块或函数起别名，简化调用：

import numpy as np # 模块别名：将 numpy 简写为 npfrom math import sqrt as square_root # 函数别名：将 sqrt 改为 square_rootprint(np.array([1, 2, 3])) # 使用模块别名print(square_root(16)) # 使用函数别名，输出：4.0

3.4 from…import * 语句：导入模块所有内容

通过 from 模块名 import * 可导入模块中所有公开成员（不含以下划线 _ 开头的名称），但不推荐使用，容易引发命名冲突：

from fibo import * # 导入 fibo 模块所有内容fib(100) # 直接调用函数

四、模块的搜索路径

当导入模块时，Python 会按以下顺序查找模块文件：

1. 当前目录（执行脚本的目录或交互式解释器的工作目录）。
2. 环境变量 PYTHONPATH 指定的目录。
3. Python 标准库目录（如 usr/lib/python3.x）。
4. .pth 文件中指定的目录。

可通过 sys.path 查看当前搜索路径：

import sysprint(sys.path) # 输出搜索路径列表

注意：若当前目录存在与标准库模块同名的文件（如 sys.py），会优先导入当前目录的文件，导致标准库模块被屏蔽，需避免此类命名冲突。

五、深入模块：name 属性与 dir() 函数

5.1 name 属性：区分模块运行方式

每个模块都有 __name__ 属性，用于判断模块是直接运行还是被导入：

• 当模块直接运行时，__name__ 的值为 __main__。
• 当模块被导入时，__name__ 的值为模块名。

示例：
创建 using_name.py：

if __name__ == \'__main__\': print(\'程序自身在运行\')else: print(\'我来自另一模块\')

• 直接运行：python using_name.py 输出 程序自身在运行。
• 作为模块导入：import using_name 输出 我来自另一模块。

该特性常用于模块的自测代码（仅在直接运行时执行），下一篇文章将重点讲述__name__ 与 __main__。

5.2 dir() 函数：查看模块定义的名称

内置函数 dir() 可返回模块中定义的所有名称（函数、变量、类等），以列表形式呈现：

import fiboprint(dir(fibo)) # 输出 fibo 模块中的名称：[\'__name__\', \'fib\', \'fib2\']

若不带参数，dir() 返回当前作用域中定义的名称：

a = 1import fiboprint(dir()) # 输出：[\'__builtins__\', \'__name__\', \'a\', \'fibo\']

六、Python 标准模块

Python 自带丰富的标准库模块，涵盖各种常用功能，以下是部分常用模块及其功能：

模块名 功能描述 math 数学运算（如平方根、三角函数） os 操作系统交互（文件/目录操作） sys 系统参数与函数（如命令行参数、退出程序） random 生成随机数 datetime 处理日期和时间 json 解析和生成 JSON 数据 re 正则表达式操作 collections 提供额外数据结构（如 defaultdict）

示例：使用 sys 模块获取命令行参数

import sysprint(\"命令行参数：\", sys.argv) # sys.argv 是包含参数的列表

执行 python test.py arg1 arg2 输出：

命令行参数： [\'test.py\', \'arg1\', \'arg2\']

七、包（Package）：模块的组织方式

当模块数量增多时，可通过包（Package）对模块进行分层管理。包是一个包含多个模块的目录，目录中必须包含 __init__.py 文件（可为空，用于标识该目录为包）。

7.1 包的目录结构

以一个处理音频的包 sound 为例，结构如下：

sound/  # 顶层包 __init__.py # 包初始化文件 formats/ # 子包：文件格式处理 __init__.py wavread.py # 模块：读取 wav 文件 wavwrite.py # 模块：写入 wav 文件 effects/ # 子包：音效处理 __init__.py echo.py # 模块：回声效果 reverse.py # 模块：反转效果

7.2 包的导入方式

导入包中的模块有多种方式，根据需求选择：

1. 导入子模块并使用全名

   import sound.effects.echosound.effects.echo.echofilter(input, output) # 需用全名调用

2. 从子包导入模块

   from sound.effects import echoecho.echofilter(input, output) # 简化调用

3. 直接导入模块中的函数

   from sound.effects.echo import echofilterechofilter(input, output) # 直接调用函数

7.3 从包中导入所有子模块

使用 from 包名 import * 时，需在包的 __init__.py 中定义 __all__ 变量，指定可导入的子模块列表：

例如，在 sound/effects/__init__.py 中：

__all__ = [\"echo\", \"surround\", \"reverse\"] # 允许导入的子模块

此时执行 from sound.effects import * 会导入 echo、surround、reverse 三个子模块。

八、总结

本文详细介绍了 Python 模块的核心知识，包括：

• 模块的定义与作用：代码复用、命名空间管理、代码组织。
• 模块导入方式：import、from...import、别名及 * 导入。
• 模块搜索路径与冲突避免。
• 实用工具：__name__ 属性和 dir() 函数。
• 标准模块与包的使用。

掌握模块和包的使用，能显著提升代码的可维护性和复用性，是编写大型 Python 项目的基础。建议在实际开发中合理划分模块，遵循“单一职责”原则，让代码结构更清晰。

后续可结合具体场景练习，例如用 os 模块处理文件，用 datetime 模块处理时间，逐步熟悉各类模块的用法。

💡下一篇咱们学习 Python3 name 与 __main__全面学习教程！

附录：扩展学习资源

1. 官方资源：
   • Python官网：https://www.python.org
   • PyPI：https://pypi.org（查找第三方库）
   • 安装包等相关文件（另附带pycharm工具），网盘下载地址：https://pan.quark.cn/s/649af731037c
   • 学习资料视频和文档资源，网盘下载地址： https://pan.quark.cn/s/ee16901a8954
2. 本专栏特色资源：
   • 代码资源仓库：CSDN专属资源在线获取
   • 海量Python教程：关注公众号：xcLeigh，获取网盘地址
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