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第7课:Python模块入门
EvoClass-AI001第7讲
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Python模块入门

在Python中,一个模块是一个以.py的文件,用作可重用代码组件(函数、类、变量)的容器。模块是大规模程序架构的核心,使开发者能够通过逻辑上分离定义来管理复杂性并提高代码维护性。这一过程类似于数学概念如何被划分为特定领域(例如,$f(x)$ 在特定定义域 $D$ 中定义)。

1. 模块的作用

模块解决了开发中的三个关键需求:

  • 促进代码复用在多个项目中复用代码而无需重新编写定义。
  • 通过将大型程序划分为可管理的相关文件,确保清晰性和条理性。
  • 防止命名冲突通过为函数和变量定义独立的命名空间来避免命名冲突。

概念示例:

想象有一个名为utility.py的文件,其中包含用于计算数学结果的函数。整个文件就是模块,这些函数就是其可访问的内容。

2. 导入方法

Python的import语句使外部定义对当前脚本可用。所选方法决定了您访问组件的方式以及当前程序命名空间受到的影响。

  • 标准导入:import module_name。需要使用module_name.function().
  • 选择性导入:from module import function。允许直接使用function()而无需模块前缀。
  • 带别名的导入:import module as alias。提供一个更短、针对项目的昵称以方便使用(例如,import numpy as np)。
标准库聚焦
Python包含一个庞大的标准库内置模块(如'os'、'sys'、'random'、'math')。学习如何有效利用这些可重用模块对于高效开发至关重要,并能节省大量时间。
问题1
如果您使用import math,您必须如何调用sqrt函数来计算 $\sqrt{25}$?
sqrt(25)
math.sqrt(25)
math::sqrt(25)
使用 math sqrt
问题2
使用模块的哪项优势可以解决拥有多个名为process_data的函数的问题?
代码执行速度
防止命名冲突
自动调试
问题3
当你第二次尝试import在同一运行程序中导入它时会发生什么?
它会被再次导入,并执行所有顶层代码。
导入会失败并出现错误。
Python会识别到它已经加载,因此跳过执行。
只有变量会被重新加载。