七.python模块（基础）

1. 模块概述

2.创建模块

2.1. 创建模块

1. 模块概述

Python中有很多功能强大的模块，这些模块有的存在于Python系统库中，有的存在于第三方库中，这些模块会为我们提供各种各样的功能。

我们举个例子来形容一下模块，我们在准备一个新房的时候，我们会在里面置备一些物品，例如电饭煲、微波炉、电话、电脑等，电饭煲为我们提供煲饭、煲粥、蒸米饭等功能，微波炉为我们提供低温加热、中温加热、高温加热等功能，手机为我们提供接电话、打电话、存号码等功能、电脑为我们提供编程、查阅资料、网络维护等功能。如果我们再买来一台榨汁机，榨汁机为我们提供了榨果汁、做奶昔、做果酱等功能。

对于上面的例子，我们可以把电饭煲、微波炉、电话、电脑等最初就在家中准备好的物品看作是内部模块，我们在家中就可以直接使用它们的功能，也就是说我们只要把这个物品拿出来我们就可以使用，而后来买的榨汁机，我们可以看作是我们从第三方库中引入的模块，我们只要从第三方库中买来之后，我们才可以拿出来使用它的一系列功能。我们总结一下，内部模块就是存储在内部可以直接调用的模块，调用了这个模块我们就可以使用它的功能，而第三方库中的模块则是需要我们先下载，下载完之后我们才可以调用来使用。

看下面的示意图：

python模块1

我们再来看一个例子，我们在前面曾多次提到过random模块，在random模块中为我们提供了一系列的功能，我们在这里简单的使用一下这个模块。

import random#从系统库中引入这个模块

test = random.randint(1,10)#使用random模块中的randint()方法

print('生成一个随机数：',test)

输出结果：

1	`生成一个随机数：` `3`

要注意的是，当我们使用模块中的功能时一定要先引入这个模块，如果不引入会出现下面的情况：

Traceback (most recent call last):

File "C:/ts.py", line 2, in <module>

test = random.randint(1,10)#使用random模块中的randint()方法

NameError: name 'random' is not defined

我们在导入了模块名之后就可以使用模块中的所有方法。

下面我们来介绍一下模块的几种调用方式。

1) import 模块名

这种方式就是我们常用的调用方式，直接调用了模块中的所有方法，我们可以直接在程序中使用。

例如：

python模块2

当我们调用了random之后，我们在使用的时候可以看到它所包含的一系列方法。

2) import 模块名 as 别名（注意在命名的时候不要使用符号）

import math as t

test = t.cos(2.5)

print(test)

输出结果为：

1	`-0.8011436155469337`

这种方式等同于给这个模块又取了一个名字，我们可以通过这个别名来使用模块中的方法。

3) from 模块名 import 函数名

from random import randint

test = randint(1,10)

print(test)

输出结果为：

9

这种方式仅仅调用了模块中的一个函数，我们在使用这函数的时候可以直接使用。

如果使用这个模块中的其他方法，则会出现错误信息。

2.创建模块

我们引入的模块通常有三种类型，

一种是系统库中存在的模块，
一种是第三方模块，
最后一种就是我们自己定义来的模块。

当我们在写一个程序的时候，为了避免一个主程序的代码过于复杂，我们会将一些函数或功能写在单独的文件中，然后通过主程序调用这些自己定义的模块，我们自己定义的模块注意扩展名要以.py结尾。

本章节我们通过一个发牌游戏来学习自定义模块，题目为：

4个人玩牌，电脑随机将52张牌（不含大小王）发给4个人，在屏幕上显示每位牌手的牌。

问题分析：

1. 52张牌，按梅花0-12，方块13-25，红桃26-38，黑桃39-51顺序编号并存储在pocker列表中（未洗牌之前）。

2. 定义一个洗牌功能，随机产生两个位置索引，交换两个牌的位置，进行100次随机交换，达到洗牌的目的。

3. 发牌时，交换后pocker列表，按顺序加到四个牌手的列表中。

4. 52张牌发给4个人，每人13张，13轮循环，每次循环发给四个人。

5. 每人发一张牌的动作一样，用函数main实现。

6. 发一张牌的动作可以包含两部分：获取花色，获取数值，分别用get_color和get_value实现。

2.1. 创建模块

我们可以采用自定义模块来解决上面的问题，首先我们分析一下我们有几个功能要创建模块，洗牌和发牌这些都是可以放在主程序中的，每张牌的花色和数值我们是可以放在模块中的，那么我们就先来创建2个模块来完成这两个功能。

首先完成获取颜色的模块及其函数：

def get_color(n):

if n<13:

return '梅花'

elif n<26:

return '方块'

elif n<39:

return '红桃'

else:

return '黑桃'

模块名为getcolor.py。

接下来创建获取值的模块及其函数：

def get_value(n):

if n==0 or n==13 or n==26 or n==39:

return 'A'

elif n==12 or n==25 or n==38 or n==51:

return 'K'

elif n==11 or n==24 or n==37 or n==50:

return 'Q'

elif n==10 or n==23 or n==36 or n==49:

return 'J'

else:

return n%13

模块名为getvalue.py。

2.2. 调用模块并完善主程序

调用自己定义的模块，关键代码如下：

1 2	`from` `getcolor` `import` `get_color` `from` `getvalue` `import` `get_value`

完整代码如下：

import random

from getcolor import get_color

from getvalue import get_value

n = 52

def gen_pocker(n):

random.shuffle(n)

return n

def main():

List = [] # 代表一副牌，现在表示还没有牌，只是一个牌盒

for i in range(0, 52):

List.append(i) # 按顺序往牌盒中放入52张牌

List = gen_pocker(List) # 将牌盒中的牌打乱顺序

List1 = [] # 定义4个牌手

List2 = []

List3 = []

List4 = []

for i in range(0, 52): # 实现发牌

if i < 13: # 打乱后的前13张牌发给牌手1，实现牌手1手牌中如何含有花色和数字

List1.append(get_color(List[i]) + str(get_value(List[i])))

elif i < 26:

List2.append(get_color(List[i]) + str(get_value(List[i])))

elif i < 39:

List3.append(get_color(List[i]) + str(get_value(List[i])))

else:

List4.append(get_color(List[i]) + str(get_value(List[i])))

print(List)

print("牌手1", List1)

print("牌手2", List2)

print("牌手3", List3)

print("牌手4", List4)

main()

输出结果为:

[48, 30, 25, 51, 10, 34, 41, 19, 38, 8, 13, 3, 24, 28, 43, 35, 6, 49, 37, 0,

33, 27, 11, 14, 4, 31, 21, 50, 9, 46, 12, 47, 1, 44, 18, 22, 26, 32, 20, 42,

45, 7, 17, 36, 29, 2, 15, 40, 39, 5, 16, 23]

牌手1 ['黑桃9', '红桃4', '方块K', '黑桃K', '梅花J', '红桃8', '黑桃2', '方块6', '红桃K',

'梅花8', '方块A', '梅花3', '方块Q']

牌手2 ['红桃2', '黑桃4', '红桃9', '梅花6', '黑桃J', '红桃Q', '梅花A', '红桃7', '红桃1',

'梅花Q', '方块1', '梅花4', '红桃5']

牌手3 ['方块8', '黑桃Q', '梅花9', '黑桃7', '梅花K', '黑桃8', '梅花1', '黑桃5', '方块5',

'方块9', '红桃A', '红桃6', '方块7']

牌手4 ['黑桃3', '黑桃6', '梅花7', '方块4', '红桃J', '红桃3', '梅花2', '方块2', '黑桃1',

'黑桃A', '梅花5', '方块3', '方块J']

在这个题中，我们采用的是导入模块的第三种方式，直接引入模块的函数功能，如果我们采用第一种导入模式的时候，注意使用方式要加上模块名，例如：

1 2	`import` `getcolor` `print(getcolor.get_color(2))`

一定要注意模块名的添加。

3.math模块

Python的math模块为我们提供了一系列关于数学方面的功能，可以帮助我们进行指数、对数、平方根、三角函数等运算。

3.1. 冥和对数

我们在求某个数的平方根或者是平方和又或者是幂运算的时候，往往要借助math模块。

取对数运算：math.log(x[,底数])，这种方式会返回一个以基数为底的x的对数，如果省略底数就是以2为底。

例如：

import math

a = math.log(144,12)

b = math.log(36,6)

print(a)

print(b)

输出结果为:

1 2	`2.0` `2.0`

取平方根运算：math.sqrt(x)，返回x的平方根。

例如：

import math

a = math.sqrt(16)

b = math.sqrt(256)

print(a)

print(b)

输出结果为：

1 2	`4.0` `16.0`

取幂运算：pow(x,y)，返回的是x的y次幂。

例如：

import math

a = math.pow(2,4)

b = math.pow(10,3)

print(a)

print(b)

输出结果为：

1 2	`16.0` `1000.0`

3.2. 三角函数

三角函数的使用和上面的用法类似。

三角正弦值：math.sin(x)

三角余弦值：math.cos(x)

三角正切值：math.tan(x)

弧度的反正弦：math.asin(x)

弧度的反余弦：math.acos(x)

弧度的反正切：math.atan(x)

如果是将弧度转换为角度或者将角度转换为弧度，采用下面的用法。

弧度转角度：math.degress(x)

角度转弧度：math.radinans(x)

看下面的例子：

import math

a = math.sin(30)

b = math.cos(30)

c = math.tan(30)

d = math.asin(0.6)

e = math.acos(0.6)

f = math.atan(0.6)

g = math.degrees(2 * math.pi)

h = math.radians(360 / math.pi)

print(a)

print(b)

print(c)

print(d)

print(e)

print(f)

print(g)

print(h)

输出结果为：

-0.9880316240928618

0.15425144988758405

-6.405331196646276

0.6435011087932844

0.9272952180016123

0.5404195002705842

360.0

2.0

需要注意的是我们在Python里使用math.pi来表示‘π’。

3.3. 舍入函数

math模块中还提供了几个函数帮助我们进行舍入操作。

math.ceil(x):返回大于x或等于x的最小整数。

math.floor(x):返回小于x或等于x的最大整数。

同时在Python中有一个内置函数round(x)为我们提供四舍五入的操作。

代码如下：

import math

a = math.ceil(3.5)

b = math.floor(3.5)

c = round(3.5)

d = round(3.4)

print(a)

print(b)

print(c)

print(d)

输出结果为：

4

3

4

3

4.random模块

在前面我们曾多次提到过random模块，在这节将详细的介绍一下random模块的用法。random模块主要为我们提供一些生成随机数的功能，下面表格总结了random模块中几个常用函数。

函数名	功能
random.random()	生成一个[0,1)的实数。
random.randint(a,b)	生成一个[a,b]的数字，包含a和b。
random.randrange(a,b)	生成一个[a,b)的数字，包含a，不包含b。
random.shuffle(x)	把序列x打乱。
random.choice(x)	从x中返回一个随机项，x需要是一个可变序列。
random.uniform(a,b)	生成一个a,b之间的浮点数，区间可以是浮点数。

4.1. random.random()

生成一个0-1的随机浮点数，看下面的例子：

import random

a = random.random()

b = random.random()

c = random.random()

print(a)

print(b)

print(c)

输出结果为：

0.787965560268062

0.20524486179856316

0.8732074424182436

我们可以看出返回的浮点数的值和位数都不一定相同。

4.2. random.randint(a,b)

我需要注意randint和randrange的区别，randint是包含a和b，后面会提到的randrange是不含a和b的。

我们可以通过测试来看一下是否包含上下限，代码如下：

import random

a = random.randint(1,3)

b = random.randint(1,3)

c = random.randint(1,3)

print(a)

print(b)

print(c)

输出结果为：

3

1

2

我们可以看出是包含a和b的值的。

4.3. random.randrange(a,b)

我们主要通过测试来看一下这种方法是否包含a和b的值，看下面代码：

import random

a = random.randrange(1,3)

b = random.randrange(1,3)

c = random.randrange(1,3)

d = random.randrange(1,3)

print(a)

print(b)

print(c)

print(d)

输出结果为：

2

1

2

通过测试结果我们可以看出只有1和2，是不包含下界3的，大家也可以自己尝试一下运行一下。

4.4. random.shuffle(x)

random.shuffle(x)函数我们在第二节中使用过，它可以将一个序列进行重新排序，但是需要注意，它只针对于可改变的序列，因此它常被用于打乱列表中的元素。

import random

a = ['d','o','t','c','p','p']

print('打乱前的列表：',a)

random.shuffle(a)

print('打乱后的列表：',a)

输出结果为：

1 2	`打乱前的列表： ['d',` `'o',` `'t',` `'c',` `'p',` `'p']` `打乱后的列表： ['c',` `'d',` `'p',` `'p',` `'t',` `'o']`

4.5. random.choice(x)

random.choice(x)可以返回一个序列中的一个随机元素，它的使用方式如下：

import random

a = ['d','o','t','c','p','p']

b = 'dotcpp'

c = ('d','o','t','c','p','p')

print(random.choice(a))

print(random.choice(b))

print(random.choice(c))

输出结果为：

o

d

p

4.6. random.uniform(a,b)

用于生成指定范围内的随机浮点数，代码如下：

import random

a = random.uniform(1.1,3.3)

b = random.uniform(5,6)

c = random.uniform(100,200)

print(a)

print(b)

print(c)

输出结果为：

2.5802656579509087

5.977193880181603

141.03779834775494

5.datetime模块

当我们在Python中需要使用到时间的时候，有两个关于时间的模块，分别是time和datetime。time模块偏底层，在部分函数运行的时候可能会出现不同的结果，而datetime模块提供了高级API，使用起来更为方便，我们通常在使用的时候会涉及到包含时间和日期的datetime、只包含日期的date以及只包含时间的time，本节我们就对这三种方法进行学习。

1. datetime

datetime的使用方法为：

1	`datetime.dateto,e(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0, tzinfo=None,` `*, fold=0)`

其中year，month和day是不能缺少的，tzinfo为时区参数，可以为None或其他参数，其余参数的范围如下：

MINYEAR <= year <= MAXYEAR,

1 <= month <= 12,

1 <= day <= number of days in the given month and year,

0 <= hour < 24,

0 <= minute < 60,

0 <= second < 60,

0 <= microsecond < 1000000,

fold in [0, 1].

下面讲几种常用的方法：

1) datetime.datetime.now()

返回当前的日期和时间。

代码如下：

import datetime

t = datetime.datetime.now()#返回当前日期及时间

print(t)

输出结果为:

1	`2020-02-01` `19:18:59.926474`

2) date()

返回当前时间的日期。

代码如下：

import datetime

t = datetime.datetime.now()#返回当前日期及时间

print(t.date())#输出当前的日期

输出结果：

1	`2020-02-01`

3) time()

返回当前的时间对象。

代码如下：

import datetime

t = datetime.datetime.now()#返回当前日期及时间

print(t.time())#输出当前的时间

输出结果为：

1	`19:22:10.948940`

4) utctimetuple()

返回UTC时间元组。

代码如下：

import datetime

t = datetime.datetime.now()#返回当前日期及时间

print(t.utctimetuple())#输出当前的日期

输出结果为：

1 2	`time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=2, tm_mday=1, tm_hour=19, tm_min=23, tm_sec=29, tm_wday=5,` `tm_yday=32, tm_isdst=0)`

2. date

date对象是日期的专属对象，语法格式如下：

1	`datetime.date(year,month,day)，参数分别代表年月日。`

date类中的常用功能有2种:

1) datetime.date.today()

这种用法直接返回了当前的日期，代码如下：

import datetime

t = datetime.date.today()#返回当前日期

print(t)

输出结果为：

1	`2020-02-01`

2) datetime.date.fromtimestamp()

这种方式返回与时间戳对应的日期，代码如下：

import datetime

import time

c = time.time()#返回当前的时间戳

print('当前的时间戳为:',c)

t = datetime.date.fromtimestamp(c)#与时间戳对应的日期

print('当前时间戳对应的日期为:',t)

输出结果为：

1 2	`当前的时间戳为:` `1580556848.3161435` `当前时间戳对应的日期为:` `2020-02-01`

在这个例题中我们先引入了time模块中的方法，time模块中的time.time()能返回当前时间戳，然后我们使用上面的方法可以返回与时间戳对应的日期。

3. time

time类中包含了一整天的信息，语法结构如下:

1	`datetime.time(hour,moniute,second,microsecond,tzinfo=None)`

最后一个时区可以省略，看下面例子：

import datetime

t = datetime.time(19,42,34,12)

print(t)

输出结果为：

1	`19:42:34.000012`

4. 总结

由于datetime模块中封装了time模块，所以我们使用datetime模块可以保证数据更为精确，在使用过程中也可以穿插着time模块中的部分功能，例如暂停time.sleep()等方法。