问题解决|Python 代码的组织形式与编码规范

一、Python中组织形式

（一）组织形式（函数，类，模块，包，库）概览

（1）概览

组织形式	描述	特点或用途	例子
函数	一段具有特定功能的代码块，可以接受参数并返回结果。	- 封装性 - 可重用性 - 易于测试	def add(a, b): return a + b
类	定义了一组具有相同属性和方法的对象的模板。	- 封装性 - 继承性 - 多态性	class Car: def __init__(self, model): self.model = model
模块	包含Python代码的文件，可以定义函数、类和变量。	- 组织代码 - 重用性 -命名空间隔离	math.py 包含数学运算相关的函数
包	包含多个模块的集合，通常用于组织大型项目。	- 组织大型项目 - 命名空间管理 - 可分发性	numpy 包，包含多个科学计算相关的模块
库	一组可重用的模块或包，为特定领域提供功能。	- 功能性 - 可扩展性 - 通常作为第三方库使用	Pillow 图像处理库，提供图像操作功能

        这些组织形式在Python中是相互关联的，它们共同构成了Python编程的基础架构。函数和类是代码的基本构建块，模块是将这些构建块组织成文件的方式，包是将多个模块组织成更大的单元，而库则是提供特定功能的代码集合。

        这些例子展示了不同组织形式在实际Python编程中的应用。例如，add 函数是一个简单的函数，用于执行加法操作；Car 类是一个简单的类定义，可以用于创建汽车对象；math.py 是Python标准库中的一个模块，提供了一系列数学函数；numpy 是一个广泛使用的科学计算包，包含了大量的模块；Pillow 是一个第三方图像处理库，提供了丰富的图像操作功能。

（2）Python中不同组织形式的安装、导入和使用方法

组织形式	安装方法（如果适用）	导入方法	使用方法
函数	不适用	在模块中定义后直接使用或通过from module import function	调用函数：function(arguments)
类	不适用	在模块中定义后直接使用或通过from module import Class	创建实例：instance = Class(arguments)
模块	使用pip install module_name或下载源码后使用python setup.py install	使用import module_name或from module_name import function_or_class	调用模块中的函数或类：module_name.function(arguments)或function_or_class.arguments
包	通常作为模块的一部分，安装方法同模块	使用import package_name或from package_name import module_or_class	使用包中的模块或类：package_name.module_name.function(arguments)或module_or_class.arguments
库	使用pip install library_name或下载源码后使用python setup.py install	使用import library_name或from library_name import module_or_class	使用库中的模块或类：library_name.module_or_class.arguments

  说明：

• 安装：对于模块和包，如果它们是第三方的，通常可以通过pip（Python的包安装器）来安装。库通常指一组相关的模块或包，其安装方法也通过pip或源码安装。
• 导入：导入是使用模块、包或库中的代码的第一步。可以使用import语句来导入整个模块或包，或者使用from ... import ...来从模块或包中导入特定的函数、类等。
• 使用：使用指的是调用模块中的函数或创建类的实例。模块中的函数可以直接调用，而类的实例需要先创建。

      以下是对Python中组织形式的层次化和更丰富的描述，以及它们之间的关系和用途：

（二） 函数（Function）

1） 定义：

一段具有特定功能的代码块，可以接收输入（参数），执行操作，并返回输出（结果）。
2）特点：
  - 封装性：将代码逻辑封装在函数内部，避免重复。
  - 可重用性：可以在不同的上下文中重复调用。
  - 易于测试：可以独立于其他代码进行测试。
3）构造函数：

在Python中，构造函数是`__init__`方法，用于初始化新创建的对象的状态。
4）例子：

`def greet(name): print("Hello, " + name)`

（三）类（Class）

1） 定义：

含有函数的代码块，用于描述具有相同属性和方法的对象集合。
2） 特点：
  - 封装性：将数据和操作这些数据的方法组合在一起。
  - 继承性：可以创建基于现有类的子类，扩展或修改行为。
  - 多态性：允许使用统一的接口来使用不同类型的对象。
3） 构造函数：

`__init__`方法，用于在创建对象时初始化其属性。
4）例子：

`class Animal: def __init__(self, name): self.name = name`

（四）模块（Module）

1） 定义：

物理形式表现为一个`.py`文件，是Python中的基本代码组织单元。
2） 特点：
  - 组织代码：将相关的函数和类组织在一起。
  - 重用性：模块可以被其他脚本导入和使用。
  - 命名空间隔离：避免命名冲突。
3） 用途：

模块化设计使得代码更加清晰、易于维护。
4）例子：

`math.py`模块提供了数学运算相关的函数。

（五） 包（Package）

1） 定义：

物理形式表现为包含多个`.py`文件的目录，且必须包含一个`__init__.py`文件。
2）特点：
  - 组织大型项目：通过包来组织大型项目中的多个模块。
  - 命名空间管理：通过包的结构来管理命名空间。
  - 可分发性：包可以被安装和分发。
3） 用途：

包是Python项目中用于组织多个相关模块的标准方式。
4）例子：

`numpy`是一个提供多维数组和矩阵运算的科学计算包。

（六） 库（Library）

1）定义：

一组解决特定问题的模块或包的集合，通常作为第三方库使用。
2）特点：
  - 功能性：提供特定领域的功能和工具。
  - 可扩展性：可以根据需要添加更多的模块或功能。
  - 通常作为第三方库使用：可以被不同的项目导入和使用。
3）用途：

库是Python生态系统中的重要组成部分，提供了广泛的功能支持。
4） 例子：

`Pillow`是一个图像处理库，提供了图像文件的读取、处理和写入功能。

        这些组织形式在Python中形成了一个层次化的结构，从单个函数到整个库，它们共同支持了代码的组织、重用和扩展。通过这种层次化的方式，开发者可以更有效地构建和管理复杂的软件项目。

二、Python 代码的编码规范

通用PEP8 规范链接： 官方链接、中文翻译

可参照链接：python3代码编程规范（命名、空格、注释、代码布局、编程建议等）-CSDN博客

（一）命名规范

• 包名和模块名：简短全小写，可选下划线分隔。
• 类名：首字母大写的驼峰式（CapWords），如CheckFunc。
• 函数名：小写单词，下划线分隔，如check_func。
• 变量名：贴近意义，避免使用i, j, k, l, O, I。
• 常量：全部大写，下划线分隔，注释说明，如TOTAL = 10。
• 异常名：类命名方式，如ErrorInvalidArgument。

（二）表达式和语句中的空格

• 二元运算符：两边使用空格，如i = i + 1。
• 关键字参数或默认参数值：等号两边使用空格，如def complex(real, imag=0.0)。

（三）注释

• 文档字符串：使用三引号，提供函数或方法的描述和用法。
• 函数或方法注释：说明函数或方法的作用、参数和返回值。
• 其他建议：添加文件描述、作者、时间和文件名等信息。

（四）代码布局

• 缩进：使用4个空格进行缩进。
• 行的最大长度：限制为79个字符。
• 空行：
  • 类与类之间前后用两个空行隔开。
  • 类中函数与函数之间前后用一个空行隔开。
  • 函数中使用空行区分逻辑段。
• 导入：
  • 按标准库、第三方库、本地库分组。
  • 每组之间用空行分隔。
  • 避免在同一行导入多个模块。

（五）Python编程建议

• 异常处理：
  • 使用try...except...else结构，如try...except KeyError...else...。
• 返回结果处理：保持返回结果的一致性。
• True、False的判断：直接使用布尔值，避免使用== True或is True进行比较。