10 模块

一个.py文件，就是一个模块module，里面的函数、变量等等，可以被其他代码所调用。（一个有多个.py文件的文件夹，也可以是一个模块，但是这里略过）

写任何一个程序之前，我们一般会尽量调用用别人写好的代码（别人写好的不用白不用），这些代码一般也是用模块的形式组织。包括我们后面主要用到的数据分析三件套。

10.1 引入模块

Python作为一个发展了很多年的流行的变成语言，自带非常多的模块。我们安装的Anaconda，也格外把很多数据分析、科学计算等等的模块打包在一起。

例如用于数学运算的math，这是Python自带的模块，其中有大量数学函数（顾名思义），例如开平方根sqrt就在其中。

10.1.1 import 语句

引入模块也很简单

import <模块名>
import <模块名> as <模块的简称>

注意：只要import一次，即可一直使用，因此一般我们可以放在代码的最前面。

我们可以用<模块名>.<函数名/变量名>来调用里面的函数或者变量，例如我们要调用math模块下的平方根sqrt()。

此时，模块内部的所有东西（函数、变量等），都必须通过<模块名>.来调用。

import math # 引入模块
print(math.sqrt(4)) # 调用模块内部的一个函数sqrt()

2.0

或者math中的圆周率。

print(math.pi)

3.141592653589793

也可以采用简称或者缩写，比如我们后面用到的Numpy，习惯上缩写成np

import numpy as np 
print(np.sqrt(4)) # Numpy也有自己的开方函数！后面会讲

2.0

10.1.2 引入到当前名字空间

这种方法让模块内部的函数或者变量名，直接出现在当前名字空间中（调用的使用不用再挂着模块的名字）。如果这个模块下的某些东西特别常用，这样可以少打一些字。

from <模块名> import <项目名>
from <模块名> import <项目名> as <项目别名>

还是引入math中的开平方函数sqrt，可能你的代码中使用特别多，所以懒得打math.sqrt()，只想打sqrt()

同样，import一次，后续即可一直使用。

from math import sqrt
print(sqrt(9))
print(sqrt(4))

3.0
2.0

还可以一次性引入模块下的所有名字

from <模块名> import *

这样你引用模块下的所有对象，都不必通过模块名来调用。

注意： 这种方式一般不推荐。一个模块里面可能有大量函数和子模块。除非你很明白自己在做什么，否则引入大量的你可能用不到，甚至不知道存在的东西，不是一个好习惯。

10.2 Python部分常用模块

注意，这里只是常用模块的冰山一角。除了一些故名思意的函数比如sqrt()，一般是不用刻意记忆。

重要：如何找到合适的模块和函数？

问搜索引擎或者AI：Python如何开方？
问Python

import math
help(math)       # 查看math模块的帮助文档
help(math.sqrt)  # 查看math.sqrt函数的帮助文档

帮助文档很长，各位可以自行尝试。

10.2.1 math

常用的数学模块

# 部分math模块的函数
import math

# math.ceil(x): 返回大于或等于 x 的最小整数。
print(math.ceil(4.2))  # 输出 5

# math.floor(x): 返回小于或等于 x 的最大整数。
print(math.floor(4.8))  # 输出 4

# math.fabs(x): 返回 x 的绝对值。
print(math.fabs(-5))  # 输出 5.0

# math.exp(x): 返回 e^x。
print(math.exp(1))  # 输出 e

# math.log(x[, base]): 返回 x 的自然对数（底为 e）或指定底数的对数。
print(math.log(8, 2))  # 输出 3.0

# math.pow(x, y): 返回 x^y。
print(math.pow(2, 3))  # 输出 8.0

# math.sqrt(x): 返回 x 的平方根。
print(math.sqrt(16))  # 输出 4.0

# math.sin(x): 返回 x（弧度）的正弦。
print(math.sin(math.pi / 2))  # 输出 1.0

# math.cos(x): 返回 x（弧度）的余弦。
print(math.cos(0))  # 输出 1.0


# math.pi: 圆周率 π。
print(math.pi)  # 输出 3.141592653589793

# math.e: 自然数 e。
print(math.e)  # 输出 2.718281828459045

5
4
5.0
2.718281828459045
3.0
8.0
4.0
1.0
1.0
3.141592653589793
2.718281828459045

10.2.2 os模块

和操作系统交互，处理文件等等

import os
# 获得当前目录
print("当前工作目录是：", os.getcwd())

# 获得当前目录下的文件列表
print("当前目录下的文件列表：", os.listdir())

# 测试一个路径（可以是文件或者文件夹）是否存在
print(os.path.exists('某个文件.txt'))

10.2.3 datetime模块

用来处理日期和时间

# datetime模块的一些常见用法

import datetime

# datetime.datetime.now(): 获取当前日期和时间。
now = datetime.datetime.now()
print(f"当前的日期是和时间是: {now}")  # 输出当前日期和时间

# datetime.date.today(): 获取当前日期。
today = datetime.date.today()
print(f"当前的日期是: {today}")  # 输出当前日期

# datetime.timedelta(): 表示时间间隔。
# 创建一个时间间隔对象，表示1天和5分钟。
delta = datetime.timedelta(days=1, minutes=5)

# 时间加减
future = now + delta  # 当前时间加上时间间隔
print(f"1天05分钟后的时间是: {future}")  # 输出未来的日期和时间

past = now - delta  # 当前时间减去时间间隔
print(f"1天05分钟之前的时间是: {past}")  # 输出过去的日期和时间

# datetime.datetime.strftime(): 格式化日期和时间。
formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(f"时间格式化（注意会返回一个字符串）: {formatted_date}")  # 输出格式化后的日期和时间

# datetime.datetime.strptime(): 从字符串解析日期和时间。
parsed_date = datetime.datetime.strptime("2022-01-01 12:34:56", "%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(f"从字符串解析出日期和时间: {parsed_date}")  # 输出从字符串解析出的日期和时间

当前的日期是和时间是: 2025-06-09 21:48:51.187339
当前的日期是: 2025-06-09
1天05分钟后的时间是: 2025-06-10 21:53:51.187339
1天05分钟之前的时间是: 2025-06-08 21:43:51.187339
时间格式化（注意会返回一个字符串）: 2025-06-09 21:48:51
从字符串解析出日期和时间: 2022-01-01 12:34:56

注意：上述例子也表明了，datetime的对象和一个包含了日期的字符串是不同的。类比就是数字1和字符串"1"的区别。

datetime（日期时间）可以获得表达的日期，时间等等，可以和delta（时间间隔）相互加减
日期字符串只是一个字符串，则没有这个功能。
如果要对日期字符串进行时间运算，需要解析成datetime，再运算，这个过程就是上述范例从下往上的应用。

10.3 建立你自己的模块

要完成一个特定的项目，你可能要写不计其数代码，没有理由把这么多代码都放在一个.py文件下。

一般可以把相关的代码放在一个.py文件中，然后在其他文件里用模块的方式调用。

例如，我们前面写过一个add函数，可以把2个数相加。

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

print(add(1,2))

也写过一个翻倍函数

def do_double(x):
    return x * 2

print(do_double(2))

这2个函数，显然都可以归类为计算函数，我们把中2个函数放到一个专门的文件中，例如my_calc.py

你还可以保存变量，例如my_pi = 3.14

新建一个文件my_calc.py，把一下内容放进去，存盘。

注意：为了方便，这里要求把my_calc.py文件放在你现在正在工作的.py的同一个目录下。

打开vscode的资源管理器（左侧最顶上的图标），找到你当前的文件，在同一个目录下，右键点击空白（或者文件夹的名字），“新建文件”，然后命名为 my_calc.py即可。
如果你打开vscode的资源管理器后，看到一片空白，出现“打开文件夹”的按钮，即你没有打开工作文件夹，先去打开。这是我们开头几节课强调过的内容。

否则：很可能会出现 ModuleNotFoundError: No module named 'my_calc' 的错误

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

def do_double(x):
    return x * 2

my_pi = 3.14

在我们后续的任务中，如果要调用这2个函数，或者你自己变量my_pi，就可以用·import`

import my_calc

print(my_calc.add(3,2))
print(my_calc.my_pi)

5
3.14

当然，如简称、直接导入名称等等，和前述一样。

以后，你就可以按照你自己逻辑，如同类的函数、数据，完全特定任务需要的组件等等，来组织自己的模块。

按逻辑把你的代码分类组织，是一个好习惯。

10.4 包package

（略）