Python包和模块Day8

一、包和模块

在Python中，包和模块是代码组织和管理的重要概念。它们将代码分割成易于维护和复用的结构。

1. 模块

Module，模块

1.1 基本概念

• 定义：模块是一个Python文件，每个 $.py$ 文件就是一个模块。

• 作用：用于组织代码，避免代码重复，提高复用性。

• 使用：通过 $import$ 语句导入模块中的内容。

1.2 快速上手

1.2.1 定义模块

定义一个名为 $math_utils.py$ 的模块：

def add(a, b):
   return a + b
​
def subtract(a, b):
   return a – b

1.2.2 导入模块

• 语法

import math_utils
​
print(math_utils.add(3, 5))  # 输出: 8
print(math_utils.subtract(10, 4))  # 输出: 6

也可以使用 $from … import$ 导入特定内容：

from math_utils import add
​
print(add(3, 5))  # 输出: 8

1.2.3 内部属性

__file__  绑定模块的路径
__name__  绑定模块的名称
      如果是主模块（首先启动的模块）则绑定 '__main__'
      如果不是主模块则 绑定 xxx.py 中的 xxx 这个模块名

1.3 模块分类

Python 的模块可以分为系统模块、自定义模块和第三方模块

1.3.1 系统模块

Pytho内置的模块，安装Python时已包含，提供基础功能，比如数学运算、文件操作、网络通信等。

特点

• 即用即导入：直接import即可使用。

• 性能高效：通常使用 C 语言实现。

1.3.1.1 常见模块

1.3.1.2 方法示例

random模块：

import random
random.randint(1, 6)  # random.randint(a,b) 生产 a~b的随机整数
random.randint(1, 6)
random.random()   # random.random 生成包含0 但不包含1 的浮点数
random.choice("ABCD")    # 从一个序列中，随机返回一个元素
random.choice("ABCD")
L = [1, 2, 3, 6, 9]
random.choice(L)
random.shuffle(L)   # random.shuffer(x) # 把列表X 打乱
print(L)
​

随机生成密码：

import random
import time
​
​
## 生成 n 位的数字密码
def get_random_password(n):
   r_str = ''
   for _ in range(n):
       r_str += str(random.randint(0, 9))
   return r_str
​
​
## 生成 n 位的数字和字母组成的密码
charactors = '0123456789abcdefghijklmnopqrstwuxyz'
​
​
def get_random_password2(n):
   r_str = ''
   for _ in range(n):
       r_str += random.choice(charactors)
   return r_str
​
​
print(get_random_password(6))
print(get_random_password(6))
​
time.sleep(2)
​
print(get_random_password2(10))

time模块：

import time
​
time.time()  # 返回当前时间的时间戳
time.ctime()  #返回当前的UTC 时间的字符串
t1 = time.localtime()  # 返回当前的本地时间元组
time.sleep(3)  # 让程序睡眠 n 秒
time.strftime("%Y-%m-%d", t1)  # 格式化时间
time.strftime("%y-%m-%d", t1)
time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', t1)

os模块：

# 1. os.getcwd(): 获取当前工作目录
import os
current_directory = os.getcwd()
print("当前工作目录:", current_directory)
​
# 2. os.chdir(path): 改变当前工作目录
new_directory = "F:\\\\01.AI07.深度学习框架\\\\00.上课课件"
os.chdir(new_directory)
print("工作目录已更改为:", os.getcwd())
​
# 3. os.listdir(path='.'): 返回指定目录下的所有文件和目录列表
directory_path = "."
files_and_dirs = os.listdir(directory_path)
print("指定目录下的文件和目录列表:", files_and_dirs)
​
# 4. os.mkdir(path): 创建目录
new_directory = "new_folder"
os.mkdir(new_directory)
print(f"目录 '{new_directory}' 已创建")
​
# 5. os.rmdir(path): 删除目录
directory_to_remove = "new_folder"
os.rmdir(directory_to_remove)
print(f"目录 '{directory_to_remove}' 已删除")
​
# 6. os.remove(path): 删除文件
file_to_remove = "example.txt"
os.remove(file_to_remove)
print(f"文件 '{file_to_remove}' 已删除")

1.3.2 第三方模块

由社区或公司开发，通过包管理工具（如pip ）安装，用于实现更高级或更具体的功能，如数据科学、图像处理、网络爬虫等。

1.3.2.1 常见模块

那这可就太多了~这里随便举的例子

1.3.2.2 使用示例

1.3.3 自定义模块

• 用户自己编写的模块，用于复用代码。

• 文件名以 $.py$ 结尾，存放自定义的函数、类等。

1.3.3.1 创建模块

创建一个utils.py文件：

# utils.py
def add(a, b):
   return a + b
​
def greet(name):
   return f"Hello, {name}!"

1.3.3.2 使用模块

创建一个main.py文件，并导入自定义模块：

# main.py
import utils
​
print(utils.add(3, 5))  # 输出: 8
print(utils.greet("Alice"))  # 输出: Hello, Alice!

1.3.3.3 跨文件夹使用

假设目录结构如下：

project/
  utils/
      __init__.py
      math_utils.py
  main.py

在main.py中：

from utils.math_utils import add
​
print(add(3, 5))  # 输出: 8

1.3.4 总结对比

2. 包

Package

2.1 基本概念

• 定义：

  • 包是包含多个模块的目录。

  • 包的本质是一个包含 $__init__.py$ 文件的文件夹。

  • 文件 $__init__.py$ 可为空，也可以包含初始化代码。

• 作用：用于组织模块的集合，形成层次化的结构，便于管理大型项目。

• 结构：

  my_package/
    __init__.py
    module1.py
    module2.py
    subpackage/
        __init__.py
        module3.py

2.2 导入包和子包

• 使用import关键字可以导入包和子包，以访问其中的模块和内容。

   # 同模块的导入规则
   import 包名 [as 包别名]
   import  包名.模块名 [as 模块新名]
   import  包名.子包名.模块名 [as 模块新名]
   
   from 包名 import 模块名 [as 模块新名]
   from 包名.子包名 import 模块名 [as 模块新名]
   from 包名.子包名.模块名 import 属性名 [as 属性新名]
   
   # 导入包内的所有子包和模块
   from 包名 import *
   from 包名.模块名 import *

参考案例：

# 导入包中的模块
import matplotlib.pyplot as plt
​
# 导入子包中的模块
from sklearn.linear_model import LinearRegression

2.4 __init__.py文件

__init__.py 的作用

__all__ 的作用

示例1：在 __init__.py 中定义变量

可以在 __init__.py 中定义包级别的变量

version = "1.0.0"

在其它模块使用时：

import my_package
print(my_package.version)  # 输出: 1.0.0

示例2：在 __init__.py 中导入模块

可以在 __init__.py 中导入包内的模块，简化用户的导入方式

# __init__.py
from .module1 import func1
from .module2 import func2

在其它模块使用时：

from my_package import func1, func2
func1()
func2()

示例3：使用 __all__ 定义公开接口

可以在 __init__.py 中定义 __all__，明确指定通过 from package import * 导入时哪些对象是公开的

# __init__.py
__all__ = ["func1", "func2"]
​
from .module1 import func1
from .module2 import func2

使用时：

from my_package import *
func1()
func2()

3. 模块与包的区别

二、Python文件操作

文件操作是Python中常见的任务之一，用于创建、读取、写入和管理文件。以下是一些常见的文件操作任务的思路、总结和示例代码：

1. 打开文件

要执行文件操作，首先需要打开文件。使用open()函数可以打开文件，指定文件名以及打开模式（读取、写入、追加等）。

2. 读取文件

一旦文件被打开，可以使用不同的方法来读取文件内容。

# 打开一个文本文件以读取内容
file = open("example.txt", "r")
# 读取整个文件内容
content = file.read()
​
# 逐行读取文件内容
for line in file:  #直接遍历文件对象，每次读取一行。这种方式更内存友好，因为不需要将所有行读入内存。
   print(line)
with open('example.txt', 'r') as file:
   lines = file.readlines() # 读取文件的所有行，并将其作为一个列表返回。
   for line in lines:
       print(line, end='') 代码和file = open("example.txt", "r")for line in file:
   print(line) 代码的区别

3. 写入文件

要写入文件，需要打开文件以写入模式（'w'），然后使用write()方法。

# 打开文件以写入内容
file = open("example.txt", "w")
​
# 写入内容
file.write("这是一个示例文本。")

4. 关闭文件

完成文件操作后，应该关闭文件，以释放资源和确保文件的完整性。

file.close()

5. 使用with

更安全的方法是使用with语句，它会自动关闭文件。

with open("example.txt", "r") as file:
   content = file.read()
   # 文件自动关闭

6. 检查是否存在

可以使用os.path.exists()来检查文件是否存在。

import os
if os.path.exists("example.txt"):
   print("文件存在")

三、正则表达式

正则表达式是一个特殊的字符序列，它能帮助你方便的检查一个字符串是否与某种模式匹配。re模块使Python拥有正则表达式功能。

1. 字符匹配

正则表达式在网络爬虫、数据分析中有着广泛使用，掌握正则表达式能够达到事半功倍的效果。

1.1 方法和功能

• hqyj匹配文本中的hqyj

import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师也牛皮666"
data=re.findall("hqyj",text)
print(data)#['hqyj', 'hqyj']

• [hqyj]匹配h或者q或者y或者j字符

import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师也牛皮666"
data=re.findall("[hqyj]",text)
print(data)#['h', 'q', 'y', 'j', 'h', 'q', 'y', 'j']
import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师也牛皮666"
data=re.findall("[hqyj]牛",text)
print(data)#['j牛']

• [^hqyj]匹配除了hqyj以外的其他字符

import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师也牛皮666"
data=re.findall("[^hqyj]",text)
print(data)#['牛', '皮', '6', '6', '6', '6', ',', '有', '个', '老', '师', '也', '牛', '皮', '6', '6', '6']
​

• [a-z]匹配a~z的任意字符([0-9]也可以)

import re
​
text = "hqyj牛皮6666,hqyj有个老师abchqyj也牛皮666"
data = re.findall("[a-z]hqyj", text)
print(data)  # ['chqyj']

• .匹配除了换行符以外的任意字符

import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师abchqyj也牛皮666"
data=re.findall(".hqyj",text)
print(data)#[',hqyj', 'chqyj']
import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师abchqyj也牛皮666"
data=re.findall(".+hqyj",text) #贪婪匹配(匹配最长的)
print(data)#['hqyj牛皮6666,hqyj有个老师abchqyj']
import re
text="hqyj牛皮6666,hqyj有个老师abchqyj也牛皮666"
data=re.findall(".?hqyj",text)
print(data)#['hqyj', ',hqyj', 'chqyj']

1.2 特殊字符

• \\w 匹配字母数字下划线(汉字)

import re
​
text = "华清_远见abc 华清hqyj远见 华清牛皮远见"
data = re.findall(r"华清\\w+远见", text)
print(data)  # ['华清_远见', '华清hqyj远见', '华清牛皮远见']

• \\d匹配数字

import re
​
text = "hqyj66d6 a1h43d3fd43s43d4 "
data = re.findall(r"d\\d", text)  # 只匹配一个数字
print(data)  # ['d6', 'd3', 'd4', 'd4']
import re
​
text = "hqyj66d6 a1h43d3fd43s43d4 "
data = re.findall(r"d\\d+", text)
print(data)  # ['d6', 'd3', 'd43', 'd4']

• \\s匹配任意空白符 包括空格,制表符等等

import re
​
text = "hqyj666 jack karen 666"
data = re.findall(r"\\sj\\w+\\s", text)
print(data)  # [' jack ']

2. 数量控制

控制匹配规则的重复次数~

2.1 *重复0次或多次

import re
text="华清远见 华清666远见"
data=re.findall("华清6*远见",text)
print(data)#['华清远见', '华清666远见']

2.2 +重复1次或多次

import re
text="华清远见 华清666远见 华清6远见"
data=re.findall("华清6+远见",text)
print(data)#['华清666远见', '华清6远见']

2.3 ?重复1次或0次

import re
text="华清远见 华清666远见 华清6远见"
data=re.findall("华清6?远见",text)
print(data)#['华清远见', '华清6远见']

2.4 {n}重复n次

import re
text="华清远见 华清666远见 华清6远见"
data=re.findall("华清6{3}远见",text)
print(data)#['华清666远见']

2.5 {n,}重复n次或多次

import re
text="华清远见 华清666远见 华清6远见 华清66远见"
data=re.findall("华清6{2,}远见",text)
print(data)#['华清666远见', '华清66远见']

2.6 {n,m}重复n到m次

import re
text="华清远见 华清666远见 华清6远见 华清66远见"
data=re.findall("华清6{0,2}远见",text)
print(data)#['华清远见', '华清6远见', '华清66远见']

3. 分组

• ()提取兴趣区域

import re
​
text = "谢帝谢帝,我要迪士尼,我的电话号码18282832341,qq号码1817696843"
data = re.findall(r"号码(\\d{10,})", text)
print(data)  # ['18282832341', '1817696843']
import re
​
text = "谢帝谢帝,我要迪士尼,我的电话号码18282832341,qq号码1817696843"
data = re.findall(r"(\\w{2}号码(\\d{10,}))", text)
print(data)  # ['18282832341', '1817696843']

• (|)提取兴趣区域(| = or)

import re
​
text = "第一名张三 第一名物理149分 第一名数学150分 第一名英语148分 第一名总分740分"
data = re.findall(r"第一名(\\w{2,}|\\w{2,}\\d{2,}分)", text)
print(data)  # ['张三', '物理149分', '数学150分', '英语148分', '总分740分']

4. 开始和结束

• ^开始

import re
text = "hqyj66abc hqyj123"
data = re.findall(r"^hqyj\\d+", text)
print(data)  # ['hqyj66']

• $结尾

import re
text = "hqyj66abc hqyj123"
data = re.findall(r"hqyj\\d+$", text)
print(data)  # ['hqyj123']

5. 特殊字符

由于正则表达式中* . \\ {} () 等等符号具有特殊含义,如果你指定的字符正好就是这些符号,需要用\\进行转义

import re
text = "数学中集合的写法是{2}"
data = re.findall(r"\\{2\\}", text)
print(data)  # ['{2}']

6. 常用方法

6.1 re.findall

获取匹配到的所有数据

import re
text="hqyj66d6 a1h43d3fd43s43d4 "
data=re.findall("d\\d+",text)
print(data)#['d6', 'd3', 'd43', 'd4']

6.2 re.match

从字符串的起始位置匹配，成功返回一个对象否则返回none。

匹配成功返回对象,对象的方法:

import re
​
# 在起始位置匹配，并返回一个包含匹配 (开始,结束) 的位置的元组
print(re.match('www', "www.python.com").span())     # (0, 3)
print(re.match('www', "www.python.com").start())    # 0
print(re.match('www', "www.python.com").end())      # 3
# 不在起始位置匹配
print(re.match('com', "www.python.com"))            # None

6.3 re.search

扫描整个字符串并返回第一个成功匹配的字符串。成功返回一个对象否则返回none

import re
​
# 在起始位置匹配
print(re.search('www', 'www.hqyj.com').span())  # (0, 3)
# 不在起始位置匹配
print(re.search('com', 'www.hqyj.com').span())  # (9, 12)

6.4 re.sub

替换匹配成功的字符

类似与字符串的replace函数

import re
​
text = "以前华清远见在四川大学旁边,现在华清远见在西南交大旁边"
data = re.sub("华清远见", "北京华清远见科技集团成都中心", text)
print(data)  # 以前北京华清远见科技集团成都中心在四川大学旁边,现在北京华清远见科技集团成都中心在西南交大旁边

6.5 re.split

根据匹配成功的位置对字符串进行分割

import re
​
text = "python is   very easy"
data = re.split(r"\\s{1,}", text)
print(data)  # ['python', 'is', 'very', 'easy']

dd6.6 re.finditer

类似findall 但是不会全部返回出来 而是返回迭代器(比如匹配成功了10万个 全部返回就很吃内存了)

import re
​
text = "python is   very easy"
data = re.findall(r"\\w+", text)
print(data)  # ['python', 'is', 'very', 'easy']
import re
​
text = "python is   very easy"
data = re.finditer(r"\\w+", text)
print(data)
for el in data:
   print(el.group())