第6章 使用别人的积木块-模块与包

第六章使用别人的积木块--模块与包1常州工业职业技术学院19五月2026Python程序设计丁辉袁凯烽商俊燕韩少勇范晓玲郝亚平王霞俊吴春晖目录

Contents01模块02包03标准库04模块与包应用精选案例0507小结2模块014编程，很多的时候要会使用别人的积木块来搭建自己的程序，站在巨人的肩上编程，将会做到事半功倍。Python语言的优点之一是免费开源，除自带丰富的模块外，有很多的编程爱好者，编写了大量功能强大的第三方库。用好Python自带的库和第三方库，是学习Python语言的基本目标。模块Python中的模块实际上就是包含函数和类的Python程序，它以“.py”为后缀。可以在需要的时候，通过import将它引用过来。

模块导入Python中提供了以下三种方式导入模块：（1）import模块名（2）import模块名as模块别名（3）from模块名import函数名/子模块名/属性

1.模块5每种导入方式，对于模块内方法和属性的调用是有区别的。importmath模块名.函数名/属性名print(math.pow(2,3))print(math.pi)importmathasshuxue别名.函数名/属性print(shuxue.pow(2,3)print(shuxue.pi)frommathimportpow直接调用导入的函数/属性print(pow(2,3))只能使用pow()函数frommathimport*，表示导入math模块的全部函数和属性1.模块6模块导入示例>>>importmath>>>print(math.pi)#调用math模块的pi属性3.141592653589793>>>print(math.pow(3,5))#调用math模块的pow()方法243.0>>>importmathasshuxue>>>print(shuxue.pi)3.141592653589793>>>frommathimportpow>>>pow(3,5)243.0>>>math.piTraceback(mostrecentcalllast):File"<pyshell#2>",line1,in<module>math.piNameError:name'math'isnotdefined>>>frommathimport*>>>pi3.141592653589793>>>pow(2,3)8.0>>>sqrt(67)8.18535277187245通过模块名调用属性、方法、子模块时，则会出现错误提示，抛出异常1.模块一般在模块导入时，添加别名，以方便操作，给长的模块名起一个简短的别名，另外也可以方便记忆，如对math不太熟悉，改成拼音的shuxue，可能就清楚在记得是数学函数相关的模块了导入了math模块的全部属性和方法，因此math模块内的全部方法和属性都可以直接调用1.模块7Python自带的模块或者是第三方库，在安装时，系统自动将模块的存放路径记录在sys.path列表中，在导入时，Python解释器会根据sys.path记录的路径去寻找要导入的模块。那么自己编写的模块，如何能让解释器知道路径呢？有两种方法。第一种方法是在sys.path列表里添加自己所写模块的路径；第二条方法是设置系统的环境变量，使其包含模块的路径。（1）列表里添加路径【例5-6】程序中调用了【例5-5】的函数，即通过“importeg5_5”把eg5_5.py模块导入到eg5_6.py中。在那里我们没有特别强调eg5_5.py的路径，是因为eg5_5.py和eg5_6.py在同一个路径下，所以Python解释器能够找到。如果eg5_5.py和eg5_6.py不在同一路径下，则需要将eg5_5.py的路径添加到sys.path列表中。现在eg5_5.py存放在“d:\py_study”路径下，则eg5_6.py代码修改如下：#eg5_6_1.py#导入sys模块importsys#sys.path列表里追加eg5_5.py的路径“d:\py_study”sys.path.append(“d:\\py_study")#导入eg5_5.py模块importeg5_5defevenDec(m):ifm%2==0andm>0:#range()的终止值是int(m/2)+1，不能超过此值，否则会有重复的输出foriinrange(3,int(m/2)+1):ifi%2==1andeg5_5.prime_judg(i)andeg5_5.prime_judg(m-i):print("%d=%d+%d"%(m,i,m-i))evenDec(34)2.模块的路径>>>importsys>>>sys.path['','C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\Lib\\idlelib','C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python37\\python37.zip’,……]查看path的值8（2）修改系统环境变量的值在windows11桌面上，右击“开始”图标，选择“系统”命令，按图示顺序操作即可完成环境变量的添加与修改。2.模块的路径12345679设置好环境变量后，【例5-6】的代码可以做如下修改。不需要修改sys.path列表的值，直接导入eg5_5.py模块即可。#eg5_6.py

importeg5_5

defevenDec(m):ifm%2==0andm>0:#range()的终止值是int(m/2)+1，不能超过此值，否则会有重复的输出forIinrange(3,int(m/2)+1):ifi%2==1andeg5_5.prime_judg(i)andeg5_5.prime_judg(m-i):print(“%d=%d+%d”%(m,I,m-i))evenDec(34)2.模块的路径10

命名空间表示标识符的可见范围。标识符就是用来标识某个对象的，包括变量名、函数名、模块名、类名等。一个标识符可在多个命名空间中定义，但它在不同命名空间中的含义是互不相关的。如有两个“刘卫东”同学在同一个学校不同的班级里，老师在各自的班级里点名时，直接喊“刘卫东”就可以了，自然就是本班的“刘卫东”同学，如果在全校点名时，就需要区分是哪个班的“刘卫东”了，这时候点名，需要采用“班级+刘卫东”的形式了。那么班级就是命名空间。

在Python中，每个模块都会维护一个独立的命名空间，在模块外使用标识符时，需要加上模块名，如math.pi，当然，也需要结合模块的导入方式，如果使用“from模块名import函数名/属性/子模块名”方式导入时，一定要注意不同的模块里不要存在相同的标识符。3.命名空间11Python中为了区分代码块是单独运行，还是作为模块导入到另一个代码中进行运行，通过对模块的__name__属性值的判断来进行识别。

模块作为单独的程序运行时，__name__属性的值是“__main__”，而作为模块导入时，__name__属性的值就是该模块的名字了，因此，从现在开始，每个py程序文件中，如果有函数、类的定义，则都进行这样的判断。即增加一个if__name__==’__main__’的判断。如【例5-5】的代码修改如下：#eg5_5_1.py#writebyding#2018-5-8importmathdefprime_judg(s):#由于range()不包含终值，所以要加1foriinrange(2,int(math.sqrt(s))+1):ifs%i==0:breakelse:returnTruereturnFalse

if__name__=='__main__':print(prime_judg(13))4.__name__属性包02包13

大型复杂的项目，通常会有多个模块，为了更好地管理这些模块，避免命名空间的冲突，Python中采用包进行管理。包其实就是一个文件夹或者叫目录，但其中必须包含一个名为“__init__.py”的文件。“__init__.py”文件的内容可以是空，仅用于表示该目录是一个包，也可以写入一些初始化代码。另外包可以嵌套，即把子包放在某个包内。有了包之后，导入模块时，需要加上包的名称，即包名.模块名。如【例5-6】和【例5-5】改用包进行管理。14在“d:\”下创建“py”文件夹；把eg5_5_1.py复制到py文件夹；在“d:\py”目录下，新建一个空的__init__.py文件；修改【例5_6】的代码如下，保存成eg5_6_2.py。#eg5_6_2.pyimportsysif“d:\\”notinsys.path:sys.path.append(“d:\\")#添加包py的路径到sys.path中importpy.eg5_5_1

defEven_Dec(m):ifm%2==0andm>0:#range()的终止值是int(m/2)+1，不能超过此值，#否则会有重复的输出foriinrange(3,int(m/2)+1):#调用模块要加上包名ifi%2==1andpy.eg5_5_1.prime_judg(i)andpy.eg5_5_1.prime_judg(m-i):print("%d=%d+%d"%(m,i,m-i))if__name__=='__main__':Even_Dec(34)4.__name__属性包标准库0316标准库：

那些在安装Python时就默认已经安装好的模块被称为“标准库”，也称为内建库，比如math库。有人把它们称为Python自带的电池，意思是Python拥有无限能量。熟悉标准库的使用是编程必须的。math模块中有大量常用的数学计算函数，如三角函数（sin()，cos()，tan()）、反三角函数（asin()，acos()，atan()）、对数函数（log()，log10()，log2()）等，还有数学常量如pi（圆周率）、e等。>>>importmath>>>math.pi3.141592653589793>>>math.log2(8)3>>>dir(math)['__doc__','__loader__','__name__','__package__','__spec__','acos','acosh','asin','asinh','atan','atan2','atanh','ceil','copysign','cos','cosh','degrees','e','erf','erfc','exp','expm1','fabs','factorial','floor','fmod','frexp','fsum','gamma','gcd','hypot','inf','isclose','isfinite','isinf','isnan','ldexp','lgamma','log','log10','log1p','log2','modf','nan','pi','pow','radians','remainder','sin','sinh','sqrt','tan','tanh','tau','trunc']>>>print(math.__doc__)#__doc__存放的是模块的文档信息ThismoduleprovidesaccesstothemathematicalfunctionsdefinedbytheCstandard.>>>math.__name__#模块名字'math'1.math模块fornameindir(math):print(type(getattr(math,name)))17random模块主要用来生成随机数的。如randint()、random()、choice()等函数。random()函数：生成0~1之间的随机数>>>importrandom>>>random.random()0.014636057019557946randint(a,b)函数：生成一个整数，在a~b之间>>>random.randint(1,20)1>>>random.randint(1,20)5>>>random.randint(1,20)11choice(seq)函数：从序列seq中随机地选取一个元素>>>random.choice([1,2,3,4,5,6,7,8])5>>>random.choice([1,2,3,4,5,6,7,8])12.random模块18time模块是和时间相关的库。time()函数：时间戳函数，返回以1970年1月1日0时0分0秒起至今的总秒数>>>importtime>>>time.time()1525930831.9476714#这个时间戳就是运行该语句时的时间与起始时间之间的总秒数localtime()函数：获取本地时间>>>time.localtime()time.struct_time(tm_year=2021,tm_mon=11,tm_mday=14,tm_hour=15,tm_min=12,tm_sec=40,tm_wday=6,tm_yday=318,tm_isdst=0)3.time模块19索引属性含

义0tm_year年1tm_mon月2tm_mday日3tm_hour时4tm_min分5tm_sec秒6tm_wday一周中的第几天，取值[0,6]，其中0代表星期一7tm_yday一年中的第几天，取值[0,365]，其中0代表1月1日8tm_isdst是否夏令时，实行夏令时为正时间元组各项含义3.time模块20#通过索引可以获得某属性的值，通过属性也可以获得相应的值>>>time.localtime()[0]2021>>>time.localtime()[1]11>>>time.localtime().tm_hour15>>>time.localtime().tm_min12ctime()函数：把时间以字符串的格式显示>>>time.ctime()'SunNov1415:23:302021’strftime()函数：将时间转化为格式化的时间>>>time.strftime("%y",time.localtime())‘21'>>>time.strftime("%Y",time.localtime())‘2021'>>>time.strftime("%Y,%B,%d",time.localtime())‘2021,November,14'3.time模块21格式含义格式含义%a本地（locale）简化星期名称%p本地am或者pm的相应符%A本地完整星期名称%S秒（01-61）%b本地简化月份名称%U一年中的星期数（00–53，星期天是一个星期的开始），第一个星期天之前的所有天数都放在第0周。%B本地完整月份名称%w一个星期中的第几天（0-6，0是星期天）%c本地相应的日期和时间表示%W和%U基本相同，不同的是%W以星期一为一个星期的开始。%d一个月中的第几天（01-31）%x本地相应日期%H一天中的第几个小时（24小时制，00-23）%X本地相应时间%I第几个小时（12小时制，01-12）%y去掉世纪的年份（00-99）%j一年中的第几天（001-366）%Y完整的年份%m月份（01-12）%Z时区的名字（如果不存在为空字符）%M分钟数（00-59）%‘%’字符

时间格式化参数3.time模块22

虽然time模块可以把有关时间方面的功能都实现了，但是感觉使用有点繁琐，所以又出来了一个datetime模块。datetime模块是Python中用来处理时间和日期的。datetime模块定义了以下几个类，来处理时间和日期。（1）datetime.date：表示日期的类，常用的属性有year，month，day；（2）datetime.time：表示时间的类，常用的属性有hour，minute，second，microsecond；（3）datetime.datetime：表示日期和时间的类；（4）datetime.timedelta：表示时间间隔的类，即两个时间点之间的长度。>>>importdatetime

当前时间now()函数>>>print(datetime.datetime.now())2018-03-2308:35:32.266741当前时间today()函数>>>print(datetime.datetime.today())2018-03-2308:54:04.6855264.datetime模块23当前日期date()函数>>>print(datetime.datetime.now().date())2018-03-23时间元组timetuple()函数>>>datetime.datetime.now().timetuple()time.struct_time(tm_year=2018,tm_mon=3,tm_mday=23,tm_hour=8,tm_min=46,tm_sec=26,tm_wday=4,tm_yday=82,tm_isdst=-1)时间计算timedelta()函数使用datetime.timedelta()这个方法来前后移动时间，可以用的参数有weeks、days、hours、minutes、seconds、microseconds。>>>print(datetime.datetime.now())2018-06-0315:03:09.126645>>>print(datetime.datetime.now()+datetime.timedelta(hours=1))2018-06-0316:04:17.027529>>>print(datetime.datetime.now()+datetime.timedelta(days=1))2018-06-0415:04:54.310661>>>print(datetime.datetime.now()+datetime.timedelta(weeks=1))2018-06-1015:05:27.7855764.datetime模块24格式转化strftime()函数格式化参数同time的strftime()>>>datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S")'2018-03-2309:18:18'>>>print(datetime.datetime(2023,8,12).strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S"))2023-08-1200:00:00当前时间today()函数（date类）>>>t=datetime.date.today()#生成一个日期对象>>>t#输出t的值datetime.date(2018,5,10)>>>t.year#调用t的属性2018>>>t.month5>>>t.day10>>>datetime.datetime.today().strftime("%Y-%m-%d%H:%M:%S")2023-08-1120:20:044.datetime模块25calendar模块是一个日历模块，用于生成日历等。calendar()函数

：生成某年的日历。>>>importcalendar>>>print(calendar.calendar(2021))#打印出2021年的日历2021JanuaryFebruaryMarchMoTuWeThFrSaSuMoTuWeThFrSaSuMoTuWeThFrSaSu123123456712345674567891089101112131489101112131411121314151617151617181920211516171819202118192021222324222324252627282223242526272825262728293031293031……5.calenda模块26month()函数：生成某年某月的日历。>>>print(calendar.month(2018,5))#输出2018年5月的日历

May2018MoTuWeThFrSaSu12345678910111213141516171819202122232425262728293031isleap()函数：判断某年是否为闰年。>>>calendar.isleap(2014)False>>>calendar.isleap(2018)False>>>calendar.isleap(2016)True5.calenda模块27

sys模块是和Python解释器关系密切的模块。前面已经使用过了sys.path属性及sys.path.append()方法。可以通过sys.__doc__查看sys库的文档，以便全面了解sys模块。path属性:用于记录Python中已经安装库（模块）的路径，以列表的形式进行存储>>>importsys>>>sys.path#显示当前的值['','C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\Lib\\idlelib','C:\\Users\\Administrator\\AppData\\Local\\Programs\\Python\\Python36\\python36.zip',……]>>>type(sys.path)#查看sys.path的类型<class'list’>path是列表类型，通过dir(sys.path)可以查看其具有的方法。如前述已经用过的append()方法，添加一个路径到列表中。6.sys模块28exit()函数：退出当前程序，一般用于主线程的退出，退出时，会抛出SystemEixt异常，这个异常如果通过捕获代码进行捕获，则进入异常处理程序，否则终止程序的执行。>>>foriinrange(5): ifi==4: sys.exit() else: print(i，end=’’)0123上述代码可以看到，当i等于4时，执行sys.exit()退出程序。通常情况用exit(0)表示正常退出，exit(1)表示异常退出。6.sys模块29

urllib模块是用于对URL进行处理的，爬取网页时，经常使用这个模块。Python3的urllib模块整合了urllib2等模块，因此包含有多个子模块。本教材重点介绍urllib.request子模块。导入urllib.request子模块>>>importurllib.request使用urlopen()函数打开网页>>>baidu=urllib.request.urlopen("")>>>type(baidu)<class'http.client.HTTPResponse’>打开网页后，变量baidu的类型为：http.client.HTTPResponse。7.urllib模块30

读取网页的内容

网页的读取和文件的读取类似，都有read()、readline()和readlines()读取方法。read()是读取全部内容，readline()是读取一行内容，readlines()是按行读取全部内容。>>>html=baidu.read()#将baidu网页的内容全部读取到变量html中>>>type(html)#可以看到html的类型是bytes<class'bytes'>#输出html的内容，看到的是编码后的字节形式网页文件内容，较难看懂>>>print(html)b'<!DOCTYPEhtml>\n<!--STATUSOK-->\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\……7.urllib模块31对网页内容进行解码将网页的字节编码，解码成原始字符本身。采用decode()函数。>>>file=html.decode('utf-8')>>>print(file)<!DOCTYPEhtml><!--STATUSOK--><html><head><metahttp-equiv="content-type"content="text/html;charset=utf-8"><metahttp-equiv="X-UA-Compatible"content="IE=Edge"> <metacontent="always"name="referrer">……通过解码，可以看到输出的完全是html格式文件。7.urllib模块与decode()对应的编码函数是encode()。需要注意编码与解码的编码格式要一致。常见的编码格式有：UTF-8、GBK、GB232、ASCII等。模块与包应用精选案例0433【例6-1】利用calendar和datetime模块，计算当前日期之后第38天的星期、日期和所在月的日历。分析：datetime模块是用来处理日期和时间的，calendar模块主要针对日历进行处理的。根据当前日期，计算得到38天后的日期，然后再生成当月的日历。datetime模块里有一个timedelta()方法，用于产生一个时间间隔。#eg6_1.pyimportdatetimeimportcalendar

#生成当天的时间和日期today=datetime.datetime.now()#计算38天后的时间和日期t_38=today+datetime.timedelta(days=38)#输出日期、星期、日历print("38天后是：",t_38.day,"号")print()#生成日期对象date_38=datetime.date(t_38.year,t_38.month,t_38.day)#获得星期print("38天后是星期：",date_38.isoweekday())print()print("日历\n")print(calendar.month(t_38.year,t_38.month))模块与包应用精选案例如何编写一个具有阴历的日历程序34

#eg6_2.pyimporttimet_start=time.time()sum=0i=0whilei<100000000:sum+=ii+=1t_end=time.time()t=t_end-t_startprint(t)模块与包应用精选案例每次运行的时间都一样吗？在不同的机器上运行呢？为什么？35【例6-3】猜数游戏。由系统随机产生一个0~100之间的整数，玩家可以进行5次竞猜，如果猜对了，则提示“恭喜你，猜对了！”，并结束游戏；猜错了，给玩家一个方向提示，告诉玩家是猜大了还是猜小了。分析：本题第一要解决的问题是产生一个0~100之间的随机整数；第二要解决的问题是提供5次机会；第三是判断是否猜对。对于第一个问题，调用random模块的随机函数randint()来产生一个随机整数；对于第二个5次机会的问题，采用循环来实现；第三个问题，判断是否猜对，则用if语句即可。#eg6_3.pyimportrandom

#产生一个随机整数num=random.randint(0,100)#确定可以猜的次数times=5#循环times次foriinrange(times):x=int(input("请输入你猜的数字："))ifnum==x:print("恭喜你，猜对了！")breakelse:ifnum<x:print("猜大了！")else:print("猜小了！")else:print("猜数结束了！")print("要猜的数是：",num)模块与包应用精选案例至少多少次确保能猜对所给的数？36【例6-4】请编程遍历某文件夹。os模块的walk()方法是一个简单易用的文件、目录遍历器，可以帮助我们高效的处理文件、目录方面的需求。walk()方法返回的是一个三元组（root，dirs，files），其中：（1）root指当前正在遍历的这个文件夹本身；（2）dirs是一个list，内容是该文件夹中所有目录的名字（不包括子目录）；（3）files也是一个list,内容是该文件夹中所有的文件（不包括子目录）。#eg6_4.pyimportos#生成遍历目录的三元组treetree=os.walk("d:\\dd")#遍历treeforroot,dir,fileintree:#遍历file文件forfinfile:#将文件与目录连接print(os.path.join(root,f))#遍历dir子目录fordindir:print(os.path.join(root,d))模块与包应用精选案例你怎么理解Python自带了很多库？另外，目前支持Python的第三方开源库达6万多个，这是为什么？这些开源的库，需要保护知识产权吗？37【例6-5】编写一个模块，包含数学中的求平方、求绝对值、判断素数三个函数的定义，且这个模块可以独立运行并输出一个数的平方、绝对值及是否是素数。分析：模块中定义三个函数，并且此模块可以独立运行，即有if__name__==’__main__’：的判断语句。#eg6_5.pyimportmath

defsquare(x):y=x*xreturny

defabs(x):ifx<0:return-xelse:returnx

defprime_judg(x):ifx<0:returnFalse#由于range()不包含终值，所以要加1foriinrange(2,int(math.sqrt(x))+1):ifx%i==0:breakelse:returnTruereturnFalseif__name__=='__main__':x=float(input("请输入一个数："))print("%.2f的平方是：%.2f"%(x,square(x)))print("%.2f的绝对值是：%.2f"%(x,abs(x)))print("%.2f是否是素数："%(x),prime_judg(x))模块与包应用精选案例通过日历的设计与实现，掌握Python模块的使用方法、菜单程序的编写，熟悉datetime、calendar等模块。附加项目--日历训练目标训练内容本日历要求具有：①显示当天的日期和当前的时间；②能根据用户输入的年份显示年历；③能根据用户输入的年份和月份显示月历；④能根据用户给的日期间隔计算相应的日期。日历训练步骤①设计分析

根据要求，本日历具有4个功能，为方便用户的使用，此4项功能采用菜单的形式供用户选择。菜单形式如图所示，每个功能用一个函数来实现。程序是循环显示菜单，等待用户的选择，当用户选择某个菜单项，则调用相应的函数，相关函数执行完之后，继续显示菜单，直到用户选择“0：退出”项才会结束程序的运行。②功能模块规划menu()函数的功能是显示菜单；