python入门（11）面向对象 ：模块与包

1. 模块

1.1 什么是模块

在 Python 中，模块是一个包含了函数、类和变量的文件。模块提供了一种组织代码的方式，使得代码更加可重用和可维护。你可以使用 Python 内置的模块，也可以创建自己的模块。

Python 模块的特点包括：

1. 封装代码：模块允许你将相关的代码放在一起，并封装成一个独立的单元，使得代码更具可读性和可维护性。

2. 重用性：模块可以在多个程序中重复使用，避免了重复编写相同的代码，提高了开发效率。

3. 命名空间：模块提供了一个独立的命名空间，防止命名冲突，你可以在模块内定义变量、函数和类，它们的名称在模块内是唯一的。

4. 导入和使用：你可以使用 import 语句导入模块，然后使用模块中定义的函数、类和变量。

Python 提供了大量的内置模块，如 math、random、datetime 等，可以通过直接导入这些模块来使用其中的功能。

此外，你还可以创建自己的模块，将一组相关的代码保存在一个文件中，并在其他程序中导入和使用。

下面是一个示例，演示了如何创建和使用一个简单的模块：

# 模块名：my_module.pydef greet(name):print("Hello, " + name)def add_numbers(a, b):return a + b

在另一个程序中导入并使用这个模块：

import my_modulemy_module.greet("Alice")result = my_module.add_numbers(2, 3)
print(result)  # Output: 5

通过导入模块，你可以使用模块中定义的函数和变量。模块名是文件名去掉扩展名 .py。

这只是一个简单的示例，实际中你可以创建更复杂的模块，并根据需要组织和导入它们。模块是 Python 中组织代码的重要方式，有助于提高代码的可维护性和可重用性。

1.2 模块的复杂场景示例

以下是一个示例，展示了一个名为 "shopping_cart" 的模块，模拟了一个简单的购物车功能：

# 模块名：shopping_cart.pyclass Product:def __init__(self, name, price):self.name = nameself.price = pricedef __str__(self):return f"{self.name} - ${self.price}"class ShoppingCart:def __init__(self):self.items = []def add_item(self, product, quantity):self.items.append((product, quantity))def remove_item(self, product):for item in self.items:if item[0] == product:self.items.remove(item)breakdef calculate_total(self):total = 0for item in self.items:total += item[0].price * item[1]return totaldef display_cart(self):print("Shopping Cart:")for item in self.items:print(f"{item[0]} x {item[1]}")# 测试代码
if __name__ == "__main__":# 创建一些产品apple = Product("Apple", 0.5)banana = Product("Banana", 0.3)chocolate = Product("Chocolate", 2.5)# 创建购物车cart = ShoppingCart()# 添加产品到购物车cart.add_item(apple, 3)cart.add_item(banana, 2)cart.add_item(chocolate, 1)# 显示购物车内容cart.display_cart()# 计算总价total = cart.calculate_total()print(f"Total: ${total}")

在这个示例中，我们定义了一个名为 Product 的类，表示购物车中的产品。它具有名称 (name) 和价格 (price) 属性，并重写了 __str__ 方法以便在打印时显示产品信息。

然后，我们定义了一个名为 ShoppingCart 的类，表示购物车。它具有添加产品、删除产品、计算总价和显示购物车内容的方法。购物车内部使用一个列表来存储产品和对应的数量。

最后，我们在模块的最后编写了一些测试代码，用于演示购物车的使用。我们创建了几个产品对象，将它们添加到购物车中，并显示购物车的内容和总价。

你可以将以上代码保存到一个名为 "shopping_cart.py" 的文件中，并在其他程序中导入和使用该模块。例如：

import shopping_cartapple = shopping_cart.Product("Apple", 0.5)
banana = shopping_cart.Product("Banana", 0.3)cart = shopping_cart.ShoppingCart()
cart.add_item(apple, 3)
cart.add_item(banana, 2)cart.display_cart()total = cart.calculate_total()
print(f"Total: ${total}")

通过这个示例，我们可以看到如何创建一个包含多个类和方法的模块，并在其他程序中使用它们。这个模块模拟了一个简单的购物车功能，展示了模块的组织和封装能力，提供了可重用和可扩展的代码

1.3 模块语句的常用语法

（1）import 语句：使用 import 关键字引入整个模块，语法如下：

import module_name

（2）from ... import 语句：从模块中引入特定的对象或函数，语法如下：

from module_name import object_name

（3）from ... import * 语句：从模块中引入所有对象，语法如下：

from module_name import *

（4）import ... as 语句：给模块或对象起一个别名，以简化代码，语法如下：

import module_name as alias_name

（5）from ... import ... as 语句：给模块或对象起一个别名，以简化代码，语法如下：

from module_name import object_name as alias_name

这些语法可以根据需要选择使用，以方便引入模块中的对象或函数，并提高代码的可读性和简洁性。请注意，使用 from ... import * 语句可能导致命名冲突和代码可读性降低，因此建议仅在必要时使用。

下面是一个示例，展示了上述不同的模块引入语法的使用：

import module_name
module_name.function_name()from module_name import object_name
object_name.method_name()from module_name import *
function_name()import module_name as alias_name
alias_name.function_name()from module_name import object_name as alias_name
alias_name.method_name()

2. 包

当提到 Python 中的包（Package）时，它实际上是一个包含模块和子包的文件夹。包的使用可以帮助组织和管理大型项目的代码。

在 Python 中，要创建一个包，需要遵循以下步骤：

1. 创建一个文件夹，作为包的名称，例如 my_package。
2. 在该文件夹中，可以创建一个名为 __init__.py 的空文件，以使该文件夹被识别为一个包。
3. 在该文件夹中，可以创建一个或多个 Python 模块文件，例如 module1.py、module2.py。
4. 在模块文件中定义相应的类、函数、变量等。

下面是一个简单的示例，演示了如何创建一个包及其使用：

假设我们创建了一个名为 my_package 的包，其中包含两个模块文件 module1.py 和 module2.py。

module1.py

def greeting(name):print("Hello, " + name)

module2.py

def addition(a, b):return a + b

然后，我们可以在另一个 Python 文件中导入并使用这个包：

main.py

from my_package import module1, module2module1.greeting("Alice")
result = module2.addition(2, 3)
print(result)

运行 main.py，将会输出以下结果：

Hello, Alice
5

这个示例展示了如何使用包和其中的模块。通过使用包，我们可以将相关的代码组织在一起，并使用模块的功能。包还可以嵌套，即包中可以包含其他子包，以便更好地组织和管理代码。

在实际开发中，包常用于将相关的功能模块组织在一起，并且可以方便地在不同的项目中复用。它可以提高代码的可维护性和可重用性，同时也使项目结构更加清晰。

3. 包和模块有点相似，它们的区别是什么

包（Package）和模块（Module）在 Python 中是两个不同的概念，尽管它们在某些方面有些相似，但在功能和使用上有一些区别。

模块（Module）：

• 模块是一个单独的 Python 文件，其中可以包含函数、类、变量等定义。
• 模块通常用于封装特定功能的代码，并可以通过导入来使用。
• 模块可以被其他模块导入并重复使用。
• 模块之间可以存在依赖关系，一个模块可以引用和使用另一个模块中的功能。
• 模块是组织和管理代码的基本单元。

包（Package）：

• 包是一个包含模块和子包的文件夹。它是一种组织和管理模块的方式。
• 包本身也可以包含一个名为 __init__.py 的文件，以使其被识别为一个包。
• 包可以嵌套，即一个包中可以包含其他子包。
• 包提供了更高层次的模块组织方式，可以更好地管理和组织大型项目的代码。
• 包可以包含与项目相关的多个模块，将功能相似或相关的模块组织在一起。

总结起来，模块是一个独立的 Python 文件，用于封装和组织代码。而包是一个包含模块和子包的文件夹，用于更高级别的代码组织和管理。包提供了一种逻辑上将相关的模块组织在一起的方式，使代码更加模块化、可维护和可重用。