《Python語言程序設(shè)計》 —3.3　模塊

3.3　模塊

如前面介紹，Python提供了交互式和腳本式兩種運行方式。當(dāng)要執(zhí)行的代碼比較長且需要重復(fù)使用時，我們通常將代碼放在擴(kuò)展名為.py的Python腳本文件中。當(dāng)我們要編寫一個規(guī)模比較大的程序時，如果將所有代碼都放在一個腳本文件中，則不方便維護(hù)和多人協(xié)同開發(fā)。另外，對于可以在多個程序中重用的功能，也最好將其放在單獨的腳本文件中，以方便多個程序通過引用該腳本文件來共享這些功能。此時，我們需要按照代碼功能的不同，將代碼分門別類地放在不同的腳本文件中，這些腳本文件稱為模塊（module）。

當(dāng)要使用一個模塊中的某些功能時，我們可以通過import方式導(dǎo)入該模塊。例如，假設(shè)模塊A中定義了一些變量和函數(shù)，如果希望在模塊B中使用它們，則可以在模塊B中通過import將模塊A導(dǎo)入，此時在模塊B中就可以使用這些變量并調(diào)用模塊A的所有函數(shù)。

3.3.1　import

使用import語句導(dǎo)入模塊的語法如下：

import module1

import module2

…

import moduleN

也可以在一行內(nèi)導(dǎo)入多個模塊：

import module1, module2, ..., moduleN

下面通過一個具體的例子說明模塊使用的方法。首先，我們定義一個名字為fibo.py的腳本文件，其中包括PrintFib和GetFib兩個函數(shù)的定義，參見代碼清單3-11。

代碼清單3-11　fibo.py腳本文件

1??? def PrintFib(n): #定義函數(shù)PrintFib，輸出斐波那契數(shù)列的前n項

2??????? a, b = 1, 1 #將a和b都賦為1

3??????? for i in range(1,n+1): #i的取值依次為1,2,…,n

4??????????? print(a, end=' ') #輸出斐波那契數(shù)列的第i項

5??????????? a, b = b, a+b #更新斐波那契數(shù)列第i+1項的值，并計算第i+2項的值

6??????? print() #輸出一個換行

7??? def GetFib(n): #定義函數(shù)GetFib，返回斐波那契數(shù)列的前n項

8??????? fib=[] #定義一個空列表fib

9??????? a, b = 1, 1 #將a和b都賦為1

10?????? for i in range(1,n+1): #i的取值依次為1,2,…,n

11?????????? fib.append(a) #將斐波那契數(shù)列的第i項存入列表fib中

12?????????? a, b = b, a+b #更新斐波那契數(shù)列第i+1項的值，并計算第i+2項的值

13?????? return fib #將列表fib返回

14?? PrintFib(10) #調(diào)用PrintFib輸出斐波那契數(shù)列前10項

15?? ls=GetFib(10) #調(diào)用GetFib函數(shù)獲取斐波那契數(shù)列前10項組成的列表

16?? print(ls) #輸出列表ls中的元素

程序執(zhí)行完畢后，將在屏幕上輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

提示　斐波那契數(shù)列（Fibonacci sequence）又稱黃金分割數(shù)列，因數(shù)學(xué)家列昂納多·斐波那契（Leonardoda Fibonacci）以兔子繁殖為例子而引入，故又稱為“兔子數(shù)列”。斐波那契數(shù)列前兩項的值都為1，后面每一項的值等于其前兩項的和，即F(1)=F(2)=1，F(xiàn)(n)=F(n-1)+F(n-2)（n>2）。

下面我們再編寫一個名為testfibo.py的腳本文件，參見代碼清單3-12。

代碼清單3-12　testfibo.py腳本文件

1??? import fibo #導(dǎo)入fibo模塊

2??? fibo.PrintFib(5) #調(diào)用fibo模塊中的PrintFib函數(shù)，輸出斐波那契數(shù)列前5項

3??? ls=fibo.GetFib(5) #調(diào)用fibo模塊中的GetFib函數(shù)，得到斐波那契數(shù)列前5項的列表

4??? print(ls) #輸出ls中保存的斐波那契數(shù)列前5項

程序執(zhí)行完畢后，將在屏幕上輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

1 1 2 3 5

[1, 1, 2, 3, 5]

提示　導(dǎo)入模塊后，如果要使用該模塊中定義的標(biāo)識符，則需要通過“模塊名.標(biāo)識符名”的方式。

從程序的輸出結(jié)果可以看到，雖然我們只在testfibo.py中輸出了斐波那契數(shù)列的前5項，但當(dāng)執(zhí)行import fibo時，也執(zhí)行了fibo.py中第14～16行代碼，所以會同時輸出斐波那契數(shù)列的前10項數(shù)據(jù)。下面我們考慮一下如何避免這個問題，使得一個腳本文件單獨運行時就執(zhí)行這些語句；而作為模塊導(dǎo)入時，就不執(zhí)行這些語句。要實現(xiàn)這個功能，需要用到每個模塊中都有的一個全部變量__name__。__name__的作用是獲取當(dāng)前模塊的名稱，如果當(dāng)前模塊是單獨執(zhí)行的，則其__name__的值就是__main__；否則，如果是作為模塊導(dǎo)入，則其__name__的值就是模塊的名字。例如，對于代碼清單3-13和代碼清單3-14：

代碼清單3-13　module.py腳本文件

1??? print(__name__) #輸出全局變量__name__的值

代碼清單3-14　testmodule.py腳本文件

1??? import module #導(dǎo)入module模塊

當(dāng)執(zhí)行module.py時，會在屏幕上輸出__main__；而當(dāng)執(zhí)行testmodule.py時，則會在屏幕上輸出module。也就是說，module.py單獨運行和作為模塊導(dǎo)入時，其__name__的值是不同的。因此，我們可以將代碼清單3-11加以修改，參見代碼清單3-15中加粗部分。

代碼清單3-15　修改后的fibo.py腳本文件

1??? def PrintFib(n): #定義函數(shù)PrintFib，輸出斐波那契數(shù)列的前n項

2??????? a, b = 1, 1 #將a和b都賦為1

3??????? for i in range(1,n+1): #i的取值依次為1,2,…,n

4??????????? print(a, end=' ') #輸出斐波那契數(shù)列的第i項

5??????????? a, b = b, a+b #更新斐波那契數(shù)列第i+1項的值，并計算第i+2項的值

6??????? print() #輸出一個換行

7??? def GetFib(n): #定義函數(shù)GetFib，返回斐波那契數(shù)列的前n項

8??????? fib=[] #定義一個空列表fib

9??????? a, b = 1, 1 #將a和b都賦為1

10?????? for i in range(1,n+1): #i的取值依次為1,2,…,n

11?????????? fib.append(a) #將斐波那契數(shù)列的第i項存入列表fib中

12?????????? a, b = b, a+b #更新斐波那契數(shù)列第i+1項的值，并計算第i+2項的值

13?????? return fib #將列表fib返回

14?? if __name__=='__main__': #只有單獨執(zhí)行fibo.py時該條件才成立

15?????? PrintFib(10) #調(diào)用PrintFib輸出斐波那契數(shù)列前10項

16?????? ls=GetFib(10) #調(diào)用GetFib函數(shù)獲取斐波那契數(shù)列前10項組成的列表

17?????? print(ls) #輸出列表ls中的元素

此時，當(dāng)執(zhí)行fibo.py時，將在屏幕上輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

當(dāng)執(zhí)行testfibo.py時，將在屏幕上輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5

[1, 1, 2, 3, 5]

即修改后的fibo.py中的第15～17行代碼因條件不成立而沒有執(zhí)行。

除了可以導(dǎo)入自己編寫的模塊外，也可以直接導(dǎo)入系統(tǒng)提供的模塊，使用其中的功能。例如，我們可以通過sys模塊獲取運行Python腳本時傳入的參數(shù)，如代碼清單3-16所示。

代碼清單3-16　修改后的testfibo.py腳本文件

1??? import fibo #導(dǎo)入fibo模塊

2??? import sys #導(dǎo)入系統(tǒng)提供的sys模塊

3??? n=int(sys.argv[1]) #通過sys模塊的argv獲取執(zhí)行腳本時傳入的參數(shù)

4??? fibo.PrintFib(n) #調(diào)用fibo模塊中的PrintFib函數(shù)，輸出斐波那契數(shù)列前n項

5??? ls=fibo.GetFib(n) #調(diào)用fibo模塊中的GetFib函數(shù)，得到斐波那契數(shù)列前n項的列表

6??? print(ls) #輸出ls中保存的斐波那契數(shù)列前n項

在系統(tǒng)控制臺下，如果執(zhí)行python testfibo.py 5，則會輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5

[1, 1, 2, 3, 5]

如果執(zhí)行python testfibo.py 10，則會輸出如下結(jié)果：

1 1 2 3 5 8 13 21 34 55

[1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55]

提示　讀者可嘗試在一個Python腳本文件中導(dǎo)入sys模塊后，執(zhí)行print(sys.argv)，即可看到輸出的一個列表，其中第一個元素是腳本文件名，后面的元素是運行腳本文件時傳入的參數(shù)。

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