Python模块与包（八）
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python笔记,编程

模块

模块就是 Python 中的“工具包”。
每一个 .py 文件都可以视为一个模块，可以包含：

  • 函数
  • 类
  • 变量
  • 可执行代码

模块的作用：

让功能拆分更明确，方便复用、管理和维护。

什么是模块

PDF 第 1 页原文说明：

一个 Python 文件，以 .py 结尾，就是一个模块。

模块内可以定义函数、类、变量，也可以包含可执行代码。

模块让我们可以在多个文件之间复用功能，避免重复开发。

模块的导入语法

PDF 展示了模块导入的 5 种常见写法：

import 模块名
from 模块名 import 功能
from 模块名 import *
import 模块名 as 别名
from 模块名 import 功能 as 别名

下面逐一解释每种方式。

用法一：import 模块名

语法：

import 模块名

使用模块内容：

模块名.功能名()

PDF 示例（导入 time 模块）：

import time
print("开始")
time.sleep(10)
print("结束")

页面截图中（PDF 第 1 页）展示的是执行结果：

开始
（等待10秒）
结束

用法二：from 模块名 import 功能名

语法：

from 模块名 import 功能名

使用时无需写模块名前缀：

功能名()

PDF 示例（导入 sleep 方法）：

from time import sleep
print("开始")
sleep(10)
print("结束")

效果与用法一一致。

用法三：import 模块名 as 别名 / from 模块名 import 功能 as 别名

语法：

import 模块名 as 别名
别名.功能名()

from 模块名 import 功能名 as 别名
别名()

PDF 示例：

import time as tt
tt.sleep(10)

from time import sleep as sl
sl(10)

别名通常用于：

  • 模块名太长
  • 避免与当前文件变量名冲突

**用法四：from 模块名 import ***（全部导入）

语法：

from 模块名 import *

表示导入该模块所有可用功能。

示例（PDF 第 2 页）：

from time import *
sleep(10)

注意：

  • 不推荐在大型项目中使用 *，容易造成命名冲突
  • 后面会讲到使用 __all__ 控制可导入的功能

导入模块的小结（PDF 第 3 页）

PDF 总结：

  • import 可以省略 as
  • from 可以省略 as
  • 通过 模块.功能() 或直接 功能() 来使用
  • 模块导入应写在文件开头位置（PEP8 规范）

自定义模块

PDF 第 3～4 页说明：

每一个 Python 文件本身就是一个模块，只要在另一个文件中 import 它，就能使用其内容。

示例：

test_3.py（自定义模块）

def add(x, y):
    return x + y

def sub(x, y):
    return x - y

test_04.py（使用模块）

import test_3

res_add = test_3.add(5, 3)
print(res_add)

res_sub = test_3.sub(5, 3)
print(res_sub)

PDF 截图（第 4 页）显示运行结果：

8
2

自定义模块的注意事项

在多个 Python 文件之间相互导入时，需要注意模块的命名问题、执行入口标识、以及限定可导入内容等事项。
PDF 提供了三个重点：入口判断 __main__、命名冲突、__all__ 控制导入功能。

自定义模块的执行入口：__main__

Python 中每个文件都可以直接运行，也可以作为模块被其他文件导入。

两种方式的区别：

  • 直接运行文件 → 对应模块的 __name__ == "__main__"
  • 被其他文件 import → 对应模块的 __name__ == 文件名

因此，若想让某段代码只在“直接运行”时执行，而不在 import 时执行，可写：

if __name__ == "__main__":
    print("此代码只会在直接运行本文件时执行")

PDF 示例（页面 4）：

test_3.py：

def add(x, y):
    print(f"{x} + {y} = {x + y}")

def sub(x, y):
    print(f"{x} - {y} = {x - y}")

if __name__ == "__main__":
    print("我是主执行入口")
    add(5, 3)
    sub(5, 3)

运行 test_3.py → 输出：

我是主执行入口
5 + 3 = 8
5 - 3 = 2

但当另一个文件 import test_3 时：

import test_3

test_3 中 if 块不会执行。

模块命名冲突问题

PDF 第 5 页特别强调：
自定义模块名不能与 Python 内置模块名相同，否则会造成覆盖。

例如：

如果你创建一个名为 time.py 的文件：

time.py  ← 你写的
time 模块 ← Python 内置标准库

然后执行：

import time

Python 会优先导入你写的 time.py，而不是官方的 time 模块，导致各种功能无法使用。

PDF 图示的错误示例（文字化）：

AttributeError: module 'time' has no attribute 'sleep'

解决方案：

  • 不要使用 Python 标准库模块名命名你的文件
  • 避免使用过于通用的名称（如 math、os、sys 等）

控制模块被导入的内容：__all__

当使用：

from 模块 import *

时，理论上模块中的所有“非下划线开头”的功能都会被导入。

但有时我们希望控制哪些内容可以被 * 导入。

可以在模块内定义：

__all__ = ["add", "sub"]

表示：

  • 只允许 add、sub 被 from 模块 import * 导入
  • 其他功能不允许被导入

PDF 示例（页面 6）：

test_3.py：

__all__ = ["add"]

def add(x, y):
    print(f"{x} + {y} = {x + y}")

def sub(x, y):
    print(f"{x} - {y} = {x - y}")

test_04.py：

from test_3 import *
add(5, 3)
sub(5, 3)

运行结果（PDF 截图文字化）：

5 + 3 = 8
NameError: name 'sub' is not defined

原因：
sub 不在 __all__ 中，所以不会被导入。

注意事项总结

  • __main__ 用于区分脚本运行 VS 模块被导入
  • 模块名不要与标准库冲突
  • 使用 __all__ 控制通配符导入内容

内置模块与第三方模块

Python 为我们提供了三类模块：

  1. 内置模块（Python 自带）
  2. 第三方模块（需要安装）
  3. 自定义模块（我们自己写的 .py 文件）

本章介绍 PDF 中的前两类：内置模块与第三方模块。

内置模块

内置模块无需安装，Python 自带即可使用，例如：

  • time
  • random
  • math
  • os
  • sys

直接 import 即可。

示例：random 模块

PDF 第 7 页示例：

# 随机整数
import random
num = random.randint(0, 10)
print(num)

输出的数字在 0～10 之间随机变化。

random.randint()

语法：

random.randint(a, b)

含义：

  • 生成一个 a <= n <= b 的随机整数，可用于：
    • 随机验证码
    • 随机抽奖
    • 随机取样
    • 游戏随机事件

第三方模块

PDF 第 7～8 页对第三方模块进行了说明：

第三方模块不属于 Python 官方，需要通过 pip 安装后才能使用。

第三方模块通常由社区、企业、个人开发，例如：

  • requests（网络请求）
  • numpy（科学运算）
  • pandas（数据分析）
  • matplotlib（绘图）

pip 安装模块

PDF 图示说明了 pip 的三种用法（完整文字化如下）：

方式一（推荐）：直接安装到当前 Python 环境

pip install 模块名

示例：

pip install requests

若成功，会出现提示：

Successfully installed requests-xxxx

方式二：指定版本安装

pip install 模块名==版本号

示例：

pip install requests==2.31.0

方式三：升级模块

pip install 模块名 --upgrade

示例：

pip install requests --upgrade

第三方模块的使用

安装完成后即可 import：

import requests

resp = requests.get("https://www.baidu.com")
print(resp.text)

PDF 截图中的解释：

  • requests.get() 发送 HTTP GET 请求
  • resp.text 获取响应内容

第三方模块放在哪里？（PDF 页面解释）

安装后的第三方模块会放在 site-packages 目录下：

示例路径（PDF 文字）：

C:\Users\xxx\AppData\Local\Programs\Python\Python39\Lib\site-packages

注意：

  • 不要在此目录中手动修改文件
  • pip 会自动管理第三方模块的安装与卸载

包（package）

包是更大一级的代码组织结构，用于管理大量模块。
通俗理解：

包 = 文件夹（目录） + 一组相关模块（.py 文件） + 一个 init.py 文件

包的作用：

  • 让 Python 项目的目录结构更清晰
  • 更适合大型项目的模块化开发
  • 管理多个模块的命名空间
  • 支持从包中按层级导入模块和功能

包的目录结构（PDF 示例完整文字版）

PDF 第 8 页展示了一个典型包结构（图示文字化如下）：

my_package/              ← 包的文件夹
│
├── __init__.py          ← 包初始化文件（包的标识）
├── module1.py
├── module2.py
└── module3.py

重要说明：

  • 一个目录只有包含 __init__.py 文件，才会被 Python 识别为包。
  • 包内可以继续嵌套子包。

包的导入方式

PDF 介绍了两种主要方式：

方式一：import 包名.模块名

import my_package.module1
my_package.module1.add(5, 3)

方式二：from 包名.模块名 import 功能名

from my_package.module1 import add
add(5, 3)

更简洁。

示例

目录：

my_package/
│
├── __init__.py
├── math_tool.py
└── string_tool.py

math_tool.py：

def add(x, y):
    print(x + y)

string_tool.py：

def upper_case(s):
    print(s.upper())

使用包（PDF 第 9 页示例）：

from my_package.math_tool import add
from my_package.string_tool import upper_case

add(3, 5)
upper_case("guanzhi")

输出（PDF 中结果文字化）：

8
GUANZHI

init.py 的作用

标识该目录为包

没有这个文件 → Python 不把它当包
有这个文件 → 可以 import 这个包

包的初始化（控制包的行为）

当包被 import 时，会自动执行 __init__.py 中的代码。

例如：

init.py：

print("包被初始化了")

执行：

import my_package

输出：

包被初始化了

控制包被 import * 时能导出的内容（使用 all）

与模块的 __all__ 用法相同。

例：

init.py：

__all__ = ["math_tool"]

意味着：

from my_package import *

只会导入：

my_package.math_tool

不会导入 string_tool 等其他模块。

包的嵌套

包内可以继续包含子包，例如：

project/
│
├── data/
│   ├── __init__.py
│   ├── reader.py
│   └── writer.py
│
└── utils/
    ├── __init__.py
    └── time_tool.py

使用：

from project.data.reader import read_csv
from project.utils.time_tool import now

包的小结

  • 包是“模块的集合”
  • 目录中必须有 __init__.py 才能成为包
  • 包可以嵌套子包
  • 从包中导入功能需使用完整路径（包名 → 模块名 → 功能名）
  • __init__.py 用于初始化与导出控制

Python 模块搜索路径

当执行：

import xxx

Python 并不会盲目载入模块，而是按照一套固定的“搜索路径”规则去查找对应的模块或包。

理解模块搜索路径非常重要，它能帮助你解决：

  • 为什么某个模块明明存在却提示找不到？
  • 为什么导入的不是我写的模块，而是系统的？
  • 为什么修改模块后 Python 不生效？

PDF 第 10～12 页完整解释了 Python 的 import 搜索机制。

Python 导入模块时的搜索顺序

当 import 一个模块时，Python 会按以下顺序查找：

1. 当前程序所在目录（当前工作路径）

首先查找运行脚本所在的目录。
这就是为什么自定义模块与主程序放在同级目录下可以直接导入。

2. 系统环境变量 PATH 指定的路径

若当前目录没有，再到系统环境变量指定的路径中查找。

常见路径如：

C:\Python39\
C:\Python39\DLLs\

3. Python 的第三方库安装目录（site-packages）

这里存放 pip 安装的第三方模块。

通常位置：

.../PythonXX/Lib/site-packages/

所有通过 pip install 的模块都在这里。

4. 内置模块目录

如：

.../PythonXX/Lib/

此处包含大量 Python 自带模块（os、sys、math 等）。

5. 如果全部找不到 → 报错

ModuleNotFoundError: No module named 'xxx'

sys.path 查看模块搜索路径

PDF 第 12 页示例（完整文字化）：
你可以使用 sys.path 查看 Python 的搜索路径列表。

示例：

import sys
print(sys.path)

输出类似：

[
 'C:\\code\\pythonDemo',
 'C:\\Python39\\python39.zip',
 'C:\\Python39\\DLLs',
 'C:\\Python39\\lib',
 'C:\\Python39',
 'C:\\Python39\\Lib\\site-packages'
]

说明：

  • sys.path 是一个列表
  • 其中的每个路径都是 import 会去查找模块的位置
  • 你也可以手动向 sys.path 追加目录，实现自定义模块路径管理

例如：

import sys
sys.path.append("C:/my_modules")

这会让 Python 能导入你放在 C:/my_modules 目录下的模块。

为什么 Python 会导入错模块？

如果你的文件名与内置模块同名，例如：

time.py

那么执行：

import time

Python 会优先加载当前目录中的文件，而不是系统内置模块，导致各种异常：

AttributeError: module 'time' has no attribute 'sleep'

原因就是模块搜索顺序决定的：
当前目录优先级最高。

模块搜索路径小结

  • import 时 Python 会从 sys.path 中的路径依次查找模块
  • 当前目录优先级最高
  • pip 安装的模块位于 site-packages
  • 文件名不要与系统模块冲突
  • sys.path 可手动扩展模块搜索路径

模块（Module）

模块是一个 .py 文件，用于封装功能。

作用：

  • 功能拆分
  • 代码复用
  • 提高可维护性

引入方式：

import 模块
from 模块 import 功能
from 模块 import *
import 模块 as 别名
from 模块 import 功能 as 别名

模块文件中可以包含：

  • 变量
  • 函数
  • 类
  • 可执行代码

自定义模块注意：

  • 模块名不能与内置模块冲突（如 time.py）
  • 使用 __main__ 区分直接运行与被导入
  • 使用 __all__ 控制 import * 可导出的内容

内置模块 & 第三方模块

内置模块（无需安装）
如：time、random、math、os、sys…

示例：

import random
num = random.randint(0, 10)

第三方模块（需 pip 安装）

pip install 模块名
pip install 模块名==版本号
pip install 模块名 --upgrade

使用方式与内置模块一致：

import requests
requests.get(...)

包（Package）

包是模块的集合。

目录结构：

my_package/
│── __init__.py
│── module1.py
│── module2.py

init.py 的作用：

  • 标识该目录是一个包
  • 初始化包
  • 控制包导出的内容（使用 all）

包的导入方式：

import 包名.模块名
from 包名.模块名 import 功能

包可以互相嵌套，支持多级导入。

Python 模块搜索路径（import 原理）

Python 导入模块时，会按顺序搜索：

  1. 当前程序运行目录
  2. 系统环境变量 PATH
  3. 第三方库目录 site-packages
  4. Python 内置模块路径
  5. 若仍未找到 → 报错

查看模块搜索路径：

import sys
print(sys.path)

可修改：

sys.path.append("自定义路径")

注意：当前目录优先级最高 → 文件名不能与内置模块重名。

整体总结（思维导图文字化）

模块：

  • 提供功能
  • 多种导入方式
  • 注意命名
  • 支持功能导出控制（all）
  • 入口判断（main）

包：

  • 模块集合
  • 必须有 init.py
  • 支持嵌套
  • 按层级导入模块和功能

第三方模块：

  • pip 安装
  • 存放在 site-packages

模块搜索路径：

  • import 搜索 sys.path
  • 可自定义扩展路径
  • 避免命名冲突

一句话总结：

模块让功能复用更方便；
包让项目结构更清晰；
import 机制让 Python 能在合适的位置找到你的模块。

python
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