Python学习--09 模块

模块让我们能够有逻辑地组织Python代码段。把相关的代码分配到一个 模块里能让我们的代码更好用，更易懂。

导入模块

Python使用import语句导入模块。语法：

# 形式一：导入模块
import module1[, module2[,... moduleN]
## 示例
import sys

# 形式二：从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中
from modname import name1[, name2[, ... nameN]]
## 示例
from fib import fibonacci

# 形式三：把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间，不建议使用
from modname import *

示例：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

' a test module '

__author__ = 'Michael Liao'

import sys

def test():
    args = sys.argv
    if len(args)==1:
        print('Hello, world!')
    elif len(args)==2:
        print('Hello, %s!' % args[1])
    else:
        print('Too many arguments!')

if __name__=='__main__':
    test()

第1行和第2行：标准注释，第1行注释可以让这个hello.py文件直接在Unix/Linux/Mac上运行，第2行注释表示.py文件本身使用标准UTF-8编码；
第4行是模块注释；
第6行是模块作者；
以上是模块标准模板，当然也可以全部删掉不写，但是建议按标准编写。
第8行导入sys模块；导入模块后，就可以使用该模块的所有功能了。
第11行sys.argv表示命令行参数，第一个参数永远是该.py文件的名称。
第19行需要注意：在命令行里打开啊py文件，Python解释器会把特殊变量__name__置为__main__，而在其他地方导入py文件，则判断不会成立。

定位模块

当我们导入一个模块，Python解析器对模块位置的搜索顺序是：

1. 当前目录
2. 如果不在当前目录，Python 则搜索在 shell 变量 PYTHONPATH 下的每个目录。
3. 如果都找不到，Python会察看默认路径。UNIX下，默认路径一般为/usr/local/lib/python/。

模块搜索路径存储在system模块的sys.path变量中。

如果我们要添加自己的搜索目录，有两种方法：

一是直接修改sys.path，添加要搜索的目录：

>>> import sys
>>> sys.path.append('/Users/michael/my_py_scripts')

这种方法是在运行时修改，运行结束后失效。

第二种方法是设置环境变量PYTHONPATH，该环境变量的内容会被自动添加到模块搜索路径中。设置方式与设置Path环境变量类似。注意只需要添加你自己的搜索路径，Python自己本身的搜索路径不受影响。

查看模块

通过dir()函数可以查看指定模块的所有功能：

import math

print(dir(math))

输出：

['__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', 'hypot', 'isfinite', 'isinf', 'isnan', 'ldexp', 'lgamma', 'log', 'log10', 'log1p', 'log2', 'modf', 'pi', 'pow', 'radians', 'sin', 'sinh', 'sqrt', 'tan', 'tanh', 'trunc']

在这里，特殊字符串变量__name__指向模块的名字，__file__指向该模块的导入文件名。

作用域

在一个模块中，我们可能会定义很多函数和变量，但有的函数和变量我们希望给别人使用，有的函数和变量我们希望仅仅在模块内部使用。在Python中，是通过_前缀来实现的。

正常的模块都是公开的，可以直接使用，我们称之为public；而以_x或者__x开头的是非公开的，称为private，不应该被直接访问。其中类似__xxx__这样的变量是特殊变量，有着特殊意义，例如__author__，__name__。

但是Python不会强制我们不能使用private变量，直接访问是可以的，因为Python并没有一种方法可以完全限制访问private函数或变量，但是，从编程习惯上不应该引用private函数或变量。

def _fun1():
    pass
    
def _fun2():
    pass

def myfunc(type):
    if(type == 1):
        return _fun1()
    else:
        return _fun2()

作用域总结：外部不需要引用的函数全部定义成private，只有外部需要引用的函数才定义为public。

编写自己的模块

Python的模块有一定的目录结构，只要按照约定的格式编写，很容易编写自己的模块。

python模块组成：

mymodule
 |-- __init__.py
 |-- x.py
 |-- y.py
 |-- submodule
     |--__init__.py
     |-- x.py
     |-- y.py

Python模块下必须有__init__.py文件，表明这是一个模块；如果有子模块，那么子模块也必须有__init__.py文件。该文件可以为空。

如果mymodule/__init__.py里有add()方法，外部调用方法：

import mymodule
mymodule.add()

如果mymodule/x.py里有add()方法，外部调用方法：

from mymodule import x
x.add()

如果mymodule/submodule/__init__.py里有add()方法，外部调用方法：

import mymodule.submodule
mymodule.submodule.add()

如果mymodule/submodule/x.py里有add()方法，外部调用方法：

from mymodule.submodule import x
x.add()

第三方模块

Python社区有大量的第三方模块供我们使用。例如网站：https://pypi.python.org/pypi。

安装pip

我们一般是通过包管理工具pip安装第三方模块的。在安装Python后，系统一般会带有该工具。安装windows版本的时候注意：如果Windows提示未找到命令，可以重新运行安装程序添加pip。

下面是Linux版本安装方法
(1)ubuntu:

sudo apt-get install python-pip

(2)Fedora、centos:

yum install python-pip

(3)Linux, Mac OSX, Windows 下都可用 get-pip.py 来安装 pip：https://pip.pypa.io/en/latest/installing.html

或者直接下载：get-pip.py ，然后运行在终端运行 python get-pip.py 就可以安装 pip。

Note: 也可以下载 pip 源码包，运行 python setup.py install 进行安装。

安装好后设置环境变量。windows下是：

PATH=%PATH%;D:Python34;D:Python34Scripts;

分别是Python和Scripts的所在目录。

如果提示pip版本过低，通过下面命令更新：

pip install --upgrade pip

示例

一般来说，第三方库都会在Python官方的http://pypi.python.org网站注册，要安装一个第三方库，必须先知道该库的名称，可以在官网或者pypi上搜索，比如Pillow的名称叫Pillow，因此，安装Pillow的命令就是：

$ pip install Pillow

Collecting Pillow
  Downloading Pillow-4.0.0-cp34-cp34m-win32.whl (1.2MB)
Successfully installed Pillow-4.0.0

耐心等待下载并安装后，就可以使用Pillow了。

PIL：Python Imaging Library，Python平台图像处理库。PIL功能非常强大，但API却非常简单易用。

图像缩放：

# coding: utf-8
from PIL import Image
im = Image.open('test.jpg')
print(im.format, im.size, im.mode)
im.thumbnail((200, 100))
im.save('thumb.jpg', 'JPEG')

模糊效果：

# coding: utf-8
from PIL import Image,ImageFilter
im = Image.open('test.jpg')
im2 = im.filter(ImageFilter.BLUR)
im2.save('blur.jpg', 'jpeg')

验证码：

from PIL import Image, ImageDraw, ImageFont, ImageFilter

import random

# 随机字母:
def rndChar():
    return chr(random.randint(65, 90))

# 随机颜色1:
def rndColor():
    return (random.randint(64, 255), random.randint(64, 255), random.randint(64, 255))

# 随机颜色2:
def rndColor2():
    return (random.randint(32, 127), random.randint(32, 127), random.randint(32, 127))

# 240 x 60:
width = 60 * 4
height = 60
image = Image.new('RGB', (width, height), (255, 255, 255))
# 创建Font对象:
font = ImageFont.truetype('Arial.ttf', 36)
# 创建Draw对象:
draw = ImageDraw.Draw(image)
# 填充每个像素:
for x in range(width):
    for y in range(height):
        draw.point((x, y), fill=rndColor())
# 输出文字:
for t in range(4):
    draw.text((60 * t + 10, 10), rndChar(), font=font, fill=rndColor2())
# 模糊:
image = image.filter(ImageFilter.BLUR)
image.save('code.jpg', 'jpeg')

注意示例里的字体文件必须是绝对路径。