LSGOMYP
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# 模块
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在前面我们脚本是用 Python 解释器来编程，如果你从 Python 解释器退出再进入，那么你定义的所有的方法和变量就都消失了。
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为此 Python 提供了一个办法，把这些定义存放在文件中，为一些脚本或者交互式的解释器实例使用，这个文件被称为模块（Module）。
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模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是`.py`。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 Python 标准库的方法。
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## 1. 什么是模块
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- 容器 -> 数据的封装
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- 函数 -> 语句的封装
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- 类 -> 方法和属性的封装
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- 模块 -> 程序文件
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【例子】创建一个 hello.py 文件
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```python
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# hello.py
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def hi():
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print('Hi everyone, I love lsgogroup!')
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```
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## 2. 命名空间
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命名空间因为对象的不同，也有所区别，可以分为如下几种：
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- 内置命名空间（Built-in Namespaces）：Python 运行起来，它们就存在了。内置函数的命名空间都属于内置命名空间，所以，我们可以在任何程序中直接运行它们，比如`id()`,不需要做什么操作，拿过来就直接使用了。
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- 全局命名空间（Module：Global Namespaces）：每个模块创建它自己所拥有的全局命名空间，不同模块的全局命名空间彼此独立，不同模块中相同名称的命名空间，也会因为模块的不同而不相互干扰。
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- 本地命名空间（Function & Class：Local Namespaces）：模块中有函数或者类，每个函数或者类所定义的命名空间就是本地命名空间。如果函数返回了结果或者抛出异常，则本地命名空间也结束了。
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上述三种命名空间的关系
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程序在查询上述三种命名空间的时候，就按照从里到外的顺序，即：Local Namespaces --> Global Namesspaces --> Built-in Namesspaces。
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【例子】
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```python
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import hello
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hello.hi() # Hi everyone, I love lsgogroup!
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hi() # NameError: name 'hi' is not defined
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```
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## 3. 导入模块
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【例子】创建一个模块 TemperatureConversion.py
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```python
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# TemperatureConversion.py
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def c2f(cel):
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fah = cel * 1.8 + 32
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return fah
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def f2c(fah):
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cel = (fah - 32) / 1.8
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return cel
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```
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- 第一种：import 模块名
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【例子】
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```python
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import TemperatureConversion
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print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % TemperatureConversion.c2f(32))
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print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % TemperatureConversion.f2c(99))
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# 32摄氏度 = 89.60华氏度
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# 99华氏度 = 37.22摄氏度
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```
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- 第二种：from 模块名 import 函数名
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【例子】
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```python
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from TemperatureConversion import c2f, f2c
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print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % c2f(32))
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print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % f2c(99))
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# 32摄氏度 = 89.60华氏度
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# 99华氏度 = 37.22摄氏度
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```
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下面的方式不推荐
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【例子】
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```python
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from TemperatureConversion import *
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print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % c2f(32))
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print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % f2c(99))
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# 32摄氏度 = 89.60华氏度
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# 99华氏度 = 37.22摄氏度
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```
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- 第三种：import 模块名 as 新名字
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【例子】
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```python
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import TemperatureConversion as tc
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print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % tc.c2f(32))
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print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % tc.f2c(99))
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# 32摄氏度 = 89.60华氏度
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# 99华氏度 = 37.22摄氏度
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```
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## 4. `if __name__ == '__main__'`
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对于很多编程语言来说，程序都必须要有一个入口，而 Python 则不同，它属于脚本语言，不像编译型语言那样先将程序编译成二进制再运行，而是动态的逐行解释运行。也就是从脚本第一行开始运行，没有统一的入口。
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假设我们有一个 const.py 文件，内容如下：
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```python
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PI = 3.14
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def main():
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print("PI:", PI)
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main()
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# PI: 3.14
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```
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现在，我们写一个用于计算圆面积的 area.py 文件，area.py 文件需要用到 const.py 文件中的 `PI` 变量。从 const.py 中，我们把 `PI` 变量导入 area.py：
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```python
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from const import PI
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def calc_round_area(radius):
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return PI * (radius ** 2)
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def main():
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print("round area: ", calc_round_area(2))
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main()
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'''
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PI: 3.14
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round area: 12.56
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'''
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```
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我们看到 const.py 中的 main 函数也被运行了，实际上我们不希望它被运行，因为 const.py 提供的 main 函数只是为了测试常量定义。这时`if __name__ == '__main__'`派上了用场，我们把 const.py 改一下，添加`if __name__ == "__main__"`：
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```python
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PI = 3.14
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def main():
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print("PI:", PI)
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if __name__ == "__main__":
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main()
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```
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运行 const.py，输出如下：
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```python
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PI: 3.14
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```
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运行 area.py，输出如下：
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```python
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round area: 12.56
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```
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`__name__`：是内置变量，可用于表示当前模块的名字。
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```python
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import const
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print(__name__)
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# __main__
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print(const.__name__)
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# const
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```
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由此我们可知：如果一个 .py 文件（模块）被直接运行时，其`__name__`值为`__main__`，即模块名为`__main__`。
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所以，`if __name__ == '__main__'`的意思是：当 .py 文件被直接运行时，`if __name__ == '__main__'`之下的代码块将被运行；当 .py 文件以模块形式被导入时，`if __name__ == '__main__'`之下的代码块不被运行。
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## 5. 搜索路径
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当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。
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【例子】
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```python
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import sys
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print(sys.path)
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# ['C:\\ProgramData\\Anaconda3\\DLLs', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3\\lib', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3\\lib\\site-packages',...]
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```
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<u>我们使用 import 语句的时候，Python 解释器是怎样找到对应的文件的呢？</u>
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这就涉及到 Python 的搜索路径，搜索路径是由一系列目录名组成的，Python 解释器就依次从这些目录中去寻找所引入的模块。
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这看起来很像环境变量，事实上，也可以通过定义环境变量的方式来确定搜索路径。
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搜索路径是在 Python 编译或安装的时候确定的，安装新的库应该也会修改。搜索路径被存储在 `sys` 模块中的 `path` 变量中。
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## 6. 包（package）
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包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。
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创建包分为三个步骤：
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- 创建一个文件夹，用于存放相关的模块，文件夹的名字即包的名字。
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- 在文件夹中创建一个 `__init__.py` 的模块文件，内容可以为空。
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- 将相关的模块放入文件夹中。
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不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块（或者称之为一个"包"）。
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现存很多种不同的音频文件格式（基本上都是通过后缀名区分的，例如： .wav，.aiff，.au），所以你需要有一组不断增加的模块，用来在不同的格式之间转换。
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并且针对这些音频数据，还有很多不同的操作（比如混音，添加回声，增加均衡器功能，创建人造立体声效果），所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。
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这里给出了一种可能的包结构（在分层的文件系统中）:
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```python
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sound/ 顶层包
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__init__.py 初始化 sound 包
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formats/ 文件格式转换子包
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__init__.py
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wavread.py
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wavwrite.py
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aiffread.py
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aiffwrite.py
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auread.py
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auwrite.py
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...
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effects/ 声音效果子包
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__init__.py
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echo.py
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surround.py
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reverse.py
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...
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filters/ filters 子包
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__init__.py
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equalizer.py
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vocoder.py
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karaoke.py
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...
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```
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在导入一个包的时候，Python 会根据 `sys.path` 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。
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目录只有包含一个叫做 `__init__.py` 的文件才会被认作是一个包，最简单的情况，放一个空的 `__init__.py` 就可以了。
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```python
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import sound.effects.echo
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```
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这将会导入子模块 `sound.effects.echo`。 他必须使用全名去访问:
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```python
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sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
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```
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还有一种导入子模块的方法是：
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```python
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from sound.effects import echo
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```
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这同样会导入子模块: echo，并且他不需要那些冗长的前缀，所以他可以这样使用：
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```python
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echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
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```
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还有一种变化就是直接导入一个函数或者变量：
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```python
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from sound.effects.echo import echofilter
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```
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同样的，这种方法会导入子模块: echo，并且可以直接使用他的 echofilter() 函数：
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```python
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echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
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```
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注意当使用 `from package import item` 这种形式的时候，对应的 `item` 既可以是包里面的子模块（子包），或者包里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。
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<u>设想一下，如果我们使用 `from sound.effects import *` 会发生什么？</u>
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Python 会进入文件系统，找到这个包里面所有的子模块，一个一个的把它们都导入进来。
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导入语句遵循如下规则：如果包定义文件 `__init__.py` 存在一个叫做 `__all__` 的列表变量，那么在使用 `from package import *` 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。
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这里有一个例子，在 `sounds/effects/__init__.py`中包含如下代码：
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```python
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__all__ = ["echo", "surround", "reverse"]
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```
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这表示当你使用 `from sound.effects import *`这种用法时，你只会导入包里面这三个子模块。
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如果 `__all__` 真的没有定义，那么使用`from sound.effects import *`这种语法的时候，就不会导入包 `sound.effects` 里的任何子模块。他只是把包 `sound.effects` 和它里面定义的所有内容导入进来（可能运行`__init__.py`里定义的初始化代码）。
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这会把 `__init__.py` 里面定义的所有名字导入进来。并且他不会破坏掉我们在这句话之前导入的所有明确指定的模块。
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```python
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import sound.effects.echo
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import sound.effects.surround
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from sound.effects import *
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```
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这个例子中，在执行 `from...import` 前，包 `sound.effects` 中的 `echo` 和 `surround` 模块都被导入到当前的命名空间中了。
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通常我们并不主张使用 `*` 这种方法来导入模块，因为这种方法经常会导致代码的可读性降低。
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<b>参考文献：</b>
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- https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
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- https://www.bilibili.com/video/av4050443
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- https://blog.csdn.net/u010820857/article/details/85330778
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**练习题**：
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1、怎么查出通过 from xx import xx导⼊的可以直接调⽤的⽅法？
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2、了解Collection模块，编写程序以查询给定列表中最常见的元素。
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题目说明：
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输入：language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
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输出：Python
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```python
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||
"""
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||
Input file
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||
language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
|
||
|
||
Output file
|
||
Python
|
||
"""
|
||
def most_element(language):
|
||
""" Return a list of lines after inserting a word in a specific line. """
|
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||
# your code here
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