模块
在前面我们脚本是用 Python 解释器来编程，如果你从 Python 解释器退出再进入，那么你定义的所有的方法和变量就都消失了。
为此 Python 提供了一个办法，把这些定义存放在文件中，为一些脚本或者交互式的解释器实例使用，这个文件被称为模块（Module）。
模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是.py。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 Python 标准库的方法。
一. 什么是模块
- 容器 -> 数据的封装
- 函数 -> 语句的封装
- 类 -> 方法和属性的封装
- 模块 -> 程序文件
- 创建一个py文件
# DAY9函数.py
def fn() :
print('这是我的第一个函数！')
print('hello')
print('今天天气真不错！')- 模块化，模块化指将一个完整的程序分解为一个一个小的模块
通过将模块组合，来搭建出一个完整的程序
不采用模块化，统一将所有的代码编写到一个文件中
采用模块化，将程序分别编写到多个文件中
模块化的有点：
① 方便开发
② 方便维护
③ 模块可以复用！
在Python中一个py文件就是一个模块，要想创建模块，实际上就是创建一个python文件
注意：模块名要符号标识符的规范
在一个模块中引入外部模块
① import 模块名 （模块名，就是python文件的名字，注意不要py）
② import 模块名 as 模块别名
- 可以引入同一个模块多次，但是模块的实例只会创建一个
- import可以在程序的任意位置调用，但是一般情况下，import语句都会统一写在程序的开头
- 在每一个模块内部都有一个__name__属性，通过这个属性可以获取到模块的名字
- __name__属性值为 __main__的模块是主模块，一个程序中只会有一个主模块
主模块就是我们直接通过 python 执行的模块
二. 命名空间
命名空间因为对象的不同，也有所区别，可以分为如下几种：
- 内置命名空间（Built-in Namespaces）：Python 运行起来，它们就存在了。内置函数的命名空间都属于内置命名空间，所以，我们可以在任何程序中直接运行它们，比如
id(),不需要做什么操作，拿过来就直接使用了。 - 全局命名空间（Module：Global Namespaces）：每个模块创建它自己所拥有的全局命名空间，不同模块的全局命名空间彼此独立，不同模块中相同名称的命名空间，也会因为模块的不同而不相互干扰。
- 本地命名空间（Function & Class：Local Namespaces）：模块中有函数或者类，每个函数或者类所定义的命名空间就是本地命名空间。如果函数返回了结果或者抛出异常，则本地命名空间也结束了。
上述三种命名空间的关系
- 程序在查询上述三种命名空间的时候，就按照从里到外的顺序，即：Local Namespaces --> Global Namesspaces --> Built-in Namesspaces。
import day9函数 as hello
hello.fn()
'''{'apple'}
这是我的第一个函数！
hello
今天天气真不错！
'''三. 导入模块
创建一个模块 TemperatureConversion.py
# TemperatureConversion.py
def c2f(cel):
fah = cel * 1.8 + 32
return fah
def f2c(fah):
cel = (fah - 32) / 1.8
return cel- 第一种：import 模块名
import TemperatureConversion
print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % TemperatureConversion.c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % TemperatureConversion.f2c(99))
# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度- 第二种：from 模块名 import 函数名
from TemperatureConversion import c2f, f2c
print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % f2c(99))
# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度下面的方式不推荐
from TemperatureConversion import *
print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % f2c(99))
# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度- 第三种：import 模块名 as 新名字
import TemperatureConversion as tc
print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % tc.c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % tc.f2c(99))
# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度四. if __name__ == '__main__'
对于很多编程语言来说，程序都必须要有一个入口，而 Python 则不同，它属于脚本语言，不像编译型语言那样先将程序编译成二进制再运行，而是动态的逐行解释运行。也就是从脚本第一行开始运行，没有统一的入口。
假设我们有一个 const.py 文件，内容如下：
PI = 3.14
def main():
print("PI:", PI)
main()
# PI: 3.14现在，我们写一个用于计算圆面积的 area.py 文件，area.py 文件需要用到 const.py 文件中的 PI 变量。从 const.py 中，我们把 PI 变量导入 area.py：
from const import PI
def calc_round_area(radius):
return PI * (radius ** 2)
def main():
print("round area: ", calc_round_area(2))
main()
'''
PI: 3.14
round area: 12.56
'''我们看到 const.py 中的 main 函数也被运行了，实际上我们不希望它被运行，因为 const.py 提供的 main 函数只是为了测试常量定义。这时if __name__ == '__main__'派上了用场，我们把 const.py 改一下，添加if __name__ == "__main__"：
PI = 3.14
def main():
print("PI:", PI)
if __name__ == "__main__":
main()运行 const.py，输出如下：
PI: 3.14运行 area.py，输出如下：
round area: 12.56__name__：是内置变量，可用于表示当前模块的名字。
import const
print(__name__)
# __main__
print(const.__name__)
# const由此我们可知：如果一个 .py 文件（模块）被直接运行时，其__name__值为__main__，即模块名为__main__。
所以，if __name__ == '__main__'的意思是：当 .py 文件被直接运行时，if __name__ == '__main__'之下的代码块将被运行；当 .py 文件以模块形式被导入时，if __name__ == '__main__'之下的代码块不被运行。
五. 搜索路径
当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。
import sys
print(sys.path)
# ['D:\\PyCharmWorkSpace\\PYLearning', 'D:\\PyCharmWorkSpace\\PYLearning', 'D:\\python37\\python37.zip', 'D:\\python37\\DLLs', 'D:\\python37\\lib', 'D:\\python37', 'D:\\python37\\lib\\site-packages']我们使用 import 语句的时候，Python 解释器是怎样找到对应的文件的呢？
这就涉及到 Python 的搜索路径，搜索路径是由一系列目录名组成的，Python 解释器就依次从这些目录中去寻找所引入的模块。
这看起来很像环境变量，事实上，也可以通过定义环境变量的方式来确定搜索路径。
搜索路径是在 Python 编译或安装的时候确定的，安装新的库应该也会修改。搜索路径被存储在 sys 模块中的 path 变量中。
六. 包（package）
# 包 Package
# 包也是一个模块
# 当我们模块中代码过多时，或者一个模块需要被分解为多个模块时，这时就需要使用到包
# 普通的模块就是一个py文件，而包是一个文件夹
# 包中必须要一个一个 __init__.py 这个文件，这个文件中可以包含有包中的主要内容包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。
创建包分为三个步骤：
- 创建一个文件夹，用于存放相关的模块，文件夹的名字即包的名字。
- 在文件夹中创建一个
__init__.py的模块文件，内容可以为空。 - 将相关的模块放入文件夹中。
不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块（或者称之为一个"包"）。
现存很多种不同的音频文件格式（基本上都是通过后缀名区分的，例如： .wav，.aiff，.au），所以你需要有一组不断增加的模块，用来在不同的格式之间转换。
并且针对这些音频数据，还有很多不同的操作（比如混音，添加回声，增加均衡器功能，创建人造立体声效果），所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。
这里给出了一种可能的包结构（在分层的文件系统中）:
sound/ 顶层包
__init__.py 初始化 sound 包
formats/ 文件格式转换子包
__init__.py
wavread.py
wavwrite.py
aiffread.py
aiffwrite.py
auread.py
auwrite.py
...
effects/ 声音效果子包
__init__.py
echo.py
surround.py
reverse.py
...
filters/ filters 子包
__init__.py
equalizer.py
vocoder.py
karaoke.py
...在导入一个包的时候，Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。
目录只有包含一个叫做 __init__.py 的文件才会被认作是一个包，最简单的情况，放一个空的 __init__.py 就可以了。
import sound.effects.echo这将会导入子模块 sound.effects.echo。 他必须使用全名去访问:
sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)还有一种导入子模块的方法是：
from sound.effects import echo这同样会导入子模块: echo，并且他不需要那些冗长的前缀，所以他可以这样使用：
echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)还有一种变化就是直接导入一个函数或者变量：
from sound.effects.echo import echofilter同样的，这种方法会导入子模块: echo，并且可以直接使用他的 echofilter() 函数：
echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)注意当使用 from package import item 这种形式的时候，对应的 item 既可以是包里面的子模块（子包），或者包里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。
设想一下，如果我们使用 from sound.effects import * 会发生什么？
Python 会进入文件系统，找到这个包里面所有的子模块，一个一个的把它们都导入进来。
导入语句遵循如下规则：如果包定义文件 __init__.py 存在一个叫做 __all__ 的列表变量，那么在使用 from package import * 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。
这里有一个例子，在 sounds/effects/__init__.py中包含如下代码：
__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]这表示当你使用 from sound.effects import *这种用法时，你只会导入包里面这三个子模块。
如果 __all__ 真的没有定义，那么使用from sound.effects import *这种语法的时候，就不会导入包 sound.effects 里的任何子模块。他只是把包 sound.effects 和它里面定义的所有内容导入进来（可能运行__init__.py里定义的初始化代码）。
这会把 __init__.py 里面定义的所有名字导入进来。并且他不会破坏掉我们在这句话之前导入的所有明确指定的模块。
import sound.effects.echo
import sound.effects.surround
from sound.effects import *例子中，在执行 from...import 前，包 sound.effects 中的 echo 和 surround 模块都被导入到当前的命名空间中了。
通常我们并不主张使用 * 这种方法来导入模块，因为这种方法经常会导致代码的可读性降低。
# __pycache__ 是模块的缓存文件
# py代码在执行前，需要被解析器先转换为机器码，然后再执行
# 所以我们在使用模块（包）时，也需要将模块的代码先转换为机器码然后再交由计算机执行
# 而为了提高程序运行的性能，python会在编译过一次以后，将代码保存到一个缓存文件中
# 这样在下次加载这个模块（包）时，就可以不再重新编译而是直接加载缓存中编译好的代码即可七.练习题
1、怎么查出通过 from xx import xx导⼊的可以直接调⽤的⽅法？
当包内的__init__.py模块下有__all__列表时，则为__all__列表内定义的所有子模块。没有__all__列表时，需要看__init__.py内的代码做具体判断。
2、了解Collection模块，编写程序以查询给定列表中最常见的元素。
题目说明：
输入：language = [‘PHP’, ‘PHP’, ‘Python’, ‘PHP’, ‘Python’, ‘JS’, ‘Python’, ‘Python’,‘PHP’, ‘Python’]
输出：Python
from collections import Counter
language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
def most_element(language):
count = Counter(language)
result = count.most_common(1)
return result[0][0]
result = most_element(language)
print(result)
# Pythondatetime模块
datetime 是 Python 中处理日期的标准模块，它提供了 4 种对日期和时间进行处理的类：datetime、date、time 和 timedelta。
一. datetime类
class datetime(date):
def __init__(self, year, month, day, hour, minute, second, microsecond, tzinfo)
pass
def now(cls, tz=None):
pass
def timestamp(self):
pass
def fromtimestamp(cls, t, tz=None):
pass
def date(self):
pass
def time(self):
pass
def year(self):
pass
def month(self):
pass
def day(self):
pass
def hour(self):
pass
def minute(self):
pass
def second(self):
pass
def isoweekday(self):
pass
def strftime(self, fmt):
pass
def combine(cls, date, time, tzinfo=True):
pass-
datetime.now(tz=None)获取当前的日期时间，输出顺序为：年、月、日、时、分、秒、微秒。 -
datetime.timestamp()获取以 1970年1月1日为起点记录的秒数。 -
datetime.fromtimestamp(tz=None)使用 unixtimestamp 创建一个 datetime。
如何创建一个 datetime 对象？
import datetime
dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=23, second=59)
print(dt) # 2020-06-25 11:23:59
print(dt.timestamp()) # 1593055439.0
dt = datetime.datetime.fromtimestamp(1593055439.0)
print(dt) # 2020-06-25 11:23:59
print(type(dt)) # <class 'datetime.datetime'>
dt = datetime.datetime.now()
print(dt) # 2020-06-25 11:11:03.877853
print(type(dt)) # <class 'datetime.datetime'>-
datetime.strftime(fmt)格式化 datetime 对象。
符号 | 说明 |
| 本地简化星期名称（如星期一，返回 Mon） |
| 本地完整星期名称（如星期一，返回 Monday） |
| 本地简化的月份名称（如一月，返回 Jan） |
| 本地完整的月份名称（如一月，返回 January） |
| 本地相应的日期表示和时间表示 |
| 月内中的一天（0-31） |
| 24小时制小时数（0-23） |
| 12小时制小时数（01-12） |
| 年内的一天（001-366） |
| 月份（01-12） |
| 分钟数（00-59） |
| 本地A.M.或P.M.的等价符 |
| 秒（00-59） |
| 一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始 |
| 星期（0-6），星期天为星期的开始 |
| 一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始 |
| 本地相应的日期表示 |
| 本地相应的时间表示 |
| 两位数的年份表示（00-99） |
| 四位数的年份表示（0000-9999） |
| 当前时区的名称（如果是本地时间，返回空字符串） |
| %号本身 |
如何将 datetime 对象转换为任何格式的日期？
import datetime
dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=51, second=49)
s = dt.strftime("'%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(s) # '2020/06/25 11:51:49
s = dt.strftime('%d %B, %Y, %A')
print(s) # 25 June, 2020, Thursday【练习】如何将给定日期转换为 “mmm-dd, YYYY” 的格式？
# 输入
d1 = datetime.date('2010-09-28')
# 输出
'Sep-28,2010'【参考答案】
import datetime
d1 = datetime.date(2010, 9, 28)
print(d1.strftime('%b-%d,%Y'))
# Sep-28,2010-
datetime.date()Return the date part. -
datetime.time()Return the time part, with tzinfo None. -
datetime.year年 -
datetime.month月 -
datetime.day日 -
datetime.hour小时 -
datetime.minute分钟 -
datetime.second秒 -
datetime.isoweekday星期几
【例子】datetime 对象包含很多与日期时间相关的实用功能。
import datetime
dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=51, second=49)
print(dt.date()) # 2020-06-25
print(type(dt.date())) # <class 'datetime.date'>
print(dt.time()) # 11:51:49
print(type(dt.time())) # <class 'datetime.time'>
print(dt.year) # 2020
print(dt.month) # 6
print(dt.day) # 25
print(dt.hour) # 11
print(dt.minute) # 51
print(dt.second) # 49
print(dt.isoweekday()) # 4在处理含有字符串日期的数据集或表格时，我们需要一种自动解析字符串的方法，无论它是什么格式的，都可以将其转化为 datetime 对象。这时，就要使用到 dateutil 中的 parser 模块。
parser.parse(timestr, parserinfo=None, **kwargs)
【例子】如何在 python 中将字符串解析为 datetime对象？
from dateutil import parser
s = '2020-06-25'
dt = parser.parse(s)
print(dt) # 2020-06-25 00:00:00
print(type(dt)) # <class 'datetime.datetime'>
s = 'March 31, 2010, 10:51pm'
dt = parser.parse(s)
print(dt) # 2010-03-31 22:51:00
print(type(dt)) # <class 'datetime.datetime'>【练习】如何将字符串日期解析为 datetime 对象？
# 输入
s1 = "2010 Jan 1"
s2 = '31-1-2000'
s3 = 'October10, 1996, 10:40pm'
# 输出
'''
2010-01-01 00:00:00
2000-01-31 00:00:00
2019-10-10 22:40:00
'''【参考答案】
from dateutil import parser
s1 = "2010 Jan 1"
s2 = '31-1-2000'
s3 = 'October10, 1996, 10:40pm'
dt1 = parser.parse(s1)
dt2 = parser.parse(s2)
dt3 = parser.parse(s3)
print(dt1) # 2010-01-01 00:00:00
print(dt2) # 2000-01-31 00:00:00
print(dt3) # 1996-10-10 22:40:00【练习】计算以下列表中连续的天数。
# 输入
['Oct, 2, 1869', 'Oct, 10, 1869', 'Oct, 15, 1869', 'Oct, 20, 1869','Oct, 23, 1869']
# 输出
[8, 5, 5, 3]【参考答案】
import numpy as np
from dateutil import parser
dateString = ['Oct, 2, 1869', 'Oct, 10, 1869', 'Oct, 15, 1869', 'Oct, 20, 1869', 'Oct, 23, 1869']
dates = [parser.parse(i) for i in dateString]
td = np.diff(dates)
print(td)
# [datetime.timedelta(days=8) datetime.timedelta(days=5)
# datetime.timedelta(days=5) datetime.timedelta(days=3)]
d = [i.days for i in td]
print(d) # [8, 5, 5, 3]二. date类
class date:
def __init__(self, year, month, day):
pass
def today(cls):
pass-
date.today()获取当前日期信息。
【例子】如何在 Python 中获取当前日期和时间？
import datetime
d = datetime.date(2020, 6, 25)
print(d) # 2020-06-25
print(type(d)) # <class 'datetime.date'>
d = datetime.date.today()
print(d) # 2020-06-25
print(type(d)) # <class 'datetime.date'>【练习】如何统计两个日期之间有多少个星期六？
# 输入
d1 = datetime.date(1869, 1, 2)
d2 = datetime.date(1869, 10, 2)
# 输出
40【参考答案】
import datetime
d1 = datetime.date(1869, 1, 2)
d2 = datetime.date(1869, 10, 2)
dt = (d2 - d1).days
print(dt)
print(d1.isoweekday()) # 6
print(dt // 7 + 1) # 40三. time类
class time:
def __init__(self, hour, minute, second, microsecond, tzinfo):
pass【例子】如何使用 datetime.time() 类？
import datetime
t = datetime.time(12, 9, 23, 12980)
print(t) # 12:09:23.012980
print(type(t)) # <class 'datetime.time'>注意：
- 1秒 = 1000 毫秒（milliseconds）
- 1毫秒 = 1000 微妙（microseconds）
【练习】如何将给定日期转换为当天开始的时间？
# 输入
import datetime
date = datetime.date(2019, 10, 2)
# 输出
# 2019-10-02 00:00:00【参考答案】
import datetime
date = datetime.date(2019, 10, 2)
dt = datetime.datetime(date.year, date.month, date.day)
print(dt) # 2019-10-02 00:00:00
dt = datetime.datetime.combine(date, datetime.time.min)
print(dt) # 2019-10-02 00:00:00四. timedelta类
timedelta 表示具体时间实例中的一段时间。你可以把它们简单想象成两个日期或时间之间的间隔。
它常常被用来从 datetime 对象中添加或移除一段特定的时间。
class timedelta(SupportsAbs[timedelta]):
def __init__(self, days, seconds, microseconds, milliseconds, minutes, hours, weeks,):
pass
def days(self):
pass
def total_seconds(self):
pass【例子】如何使用 datetime.timedelta() 类？
import datetime
td = datetime.timedelta(days=30)
print(td) # 30 days, 0:00:00
print(type(td)) # <class 'datetime.timedelta'>
print(datetime.date.today()) # 2020-07-01
print(datetime.date.today() + td) # 2020-07-31
dt1 = datetime.datetime(2020, 1, 31, 10, 10, 0)
dt2 = datetime.datetime(2019, 1, 31, 10, 10, 0)
td = dt1 - dt2
print(td) # 365 days, 0:00:00
print(type(td)) # <class 'datetime.timedelta'>
td1 = datetime.timedelta(days=30) # 30 days
td2 = datetime.timedelta(weeks=1) # 1 week
td = td1 - td2
print(td) # 23 days, 0:00:00
print(type(td)) # <class 'datetime.timedelta'>如果将两个 datetime 对象相减，就会得到表示该时间间隔的 timedelta 对象。
同样地，将两个时间间隔相减，可以得到另一个 timedelta 对象。
【练习】
- 距离你出生那天过去多少天了？
- 距离你今年的下一个生日还有多少天？
- 将距离你今年的下一个生日的天数转换为秒数。
# 输入
bday = 'Oct 2, 1969'【参考答案】
from dateutil import parser
import datetime
bday = 'Oct 2, 1969'
td = parser.parse(bday)
td1 = datetime.date(td.year,td.month,td.day)
print(td1)
td2 = datetime.date.today()
print(td2)
td3 = datetime.date(td2.year,td1.month,td1.day)
days1 = td2 - td1
print(days1.days)
days2 = td3 - td2
print(days2.days)
print(days2.days * 24 * 3600)
'''
1969-10-02
2020-08-06
18571
57
4924800
'''五.练习题
1、假设你获取了用户输入的日期和时间如2020-1-21 9:01:30，以及一个时区信息如UTC+5:00，均是str，请编写一个函数将其转换为timestamp：
from dateutil import parser
from _datetime import timezone,timedelta
dt_str='2020-6-1 08:10:30'
tz_str='UTC+7:00'
def to_timestamp(dt_str, tz_str):
td = parser.parse(dt_str)
t = tz_str.split('C')
t2 = t[1].split(':')
hour = int(t2[0])
mine = int(t2[1])
#创建时区UTC时间
tz_utc = timezone(timedelta(hours=hour,minutes=mine))
print(tz_utc,type(tz_utc))
#强制设置UTC时间
dt = td.replace(tzinfo=tz_utc)
print(dt.timestamp())
to_timestamp(dt_str,tz_str)
dt_str='2020-5-31 16:10:30'
tz_str='UTC-09:00'
to_timestamp(dt_str,tz_str)
'''
UTC+07:00 <class 'datetime.timezone'>
1590973830.0
UTC-09:00 <class 'datetime.timezone'>
1590973830.0
'''2、编写Python程序以选择指定年份的所有星期日。
import datetime
def all_sundays(year):
td = datetime.date(year,1,1)
while td.isoweekday() != 7:
td1 = datetime.timedelta(days=1)
td +=td1
else:
while int(td.year) == year:
print(td)
td1 = datetime.timedelta(days=7)
td += td1
all_sundays(2020)
'''
2020-01-05
2020-01-12
2020-01-19
2020-01-26
2020-02-02
2020-02-09
2020-02-16
2020-02-23
2020-03-01
2020-03-08
2020-03-15
2020-03-22
2020-03-29
2020-04-05
2020-04-12
2020-04-19
2020-04-26
2020-05-03
2020-05-10
2020-05-17
2020-05-24
2020-05-31
2020-06-07
2020-06-14
2020-06-21
2020-06-28
2020-07-05
2020-07-12
2020-07-19
2020-07-26
2020-08-02
2020-08-09
2020-08-16
2020-08-23
2020-08-30
2020-09-06
2020-09-13
2020-09-20
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