Python Learn day04

模块、包

为了便于管理和后期维护,我们通常把功能都封装在一个个的模块中,通过调用模块来进行操作,同时,为了区分同名的不同内容的模块我们一般会把不同的 .py 文件放入不同的包中,在 .py 文件中如果想要使用这些包和模块我们需要先引入对应的包才行,例如我们想要使用平方根的函数,首先需要引入对应的 math 包:

>>> import math
>>> math.sqrt()

为了让 .py 文件识别出引入的是包还是正常的文件夹,我们在所有的包中都会写上一个_init_.py 文件,无论该包是否为空

python之导入模块

要使用一个模块,我们必须首先导入该模块。Python使用 import 语句导入一个模块。例如,导入系统自带的模块 math:

import math

你可以认为math就是一个指向已导入模块的变量,通过该变量,我们可以访问math模块中所定义的所有公开的函数、变量和类:

>>> math.pow(2, 0.5) # pow是函数
1.4142135623730951

>>> math.pi # pi是变量
3.141592653589793

如果我们只希望导入用到的math模块的某几个函数,而不是所有函数,可以用下面的语句:

from math import pow, sin, log

这样,可以直接引用 pow, sin, log 这3个函数,但math的其他函数没有导入进来:

>>> pow(2, 10)
1024.0
>>> sin(3.14)
0.0015926529164868282

如果遇到名字冲突怎么办?比如math模块有一个log函数,logging模块也有一个log函数,如果同时使用,如何解决名字冲突?

如果使用import导入模块名,由于必须通过模块名引用函数名,因此不存在冲突:

import math, logging
print math.log(10)   # 调用的是math的log函数
logging.log(10, 'something')   # 调用的是logging的log函数

如果使用 from...import 导入 log 函数,势必引起冲突。这时,可以给函数起个“别名”来避免冲突:

from math import log
from logging import log as logger   # logging的log现在变成了logger
print log(10)   # 调用的是math的log
logger(10, 'import from logging')   # 调用的是logging的log

python中动态导入模块

如果导入的模块不存在,Python解释器会报 ImportError 错误:

>>> import something
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
ImportError: No module named something

有的时候,两个不同的模块提供了相同的功能,比如 StringIO 和 cStringIO 都提供了StringIO这个功能。

这是因为Python是动态语言,解释执行,因此Python代码运行速度慢。

如果要提高Python代码的运行速度,最简单的方法是把某些关键函数用 C 语言重写,这样就能大大提高执行速度。

同样的功能,StringIO 是纯Python代码编写的,而 cStringIO 部分函数是 C 写的,因此 cStringIO 运行速度更快。

利用ImportError错误,我们经常在Python中动态导入模块:

try:
    from cStringIO import StringIO
except ImportError:
    from StringIO import StringIO

上述代码先尝试从cStringIO导入,如果失败了(比如cStringIO没有被安装),再尝试从StringIO导入。这样,如果cStringIO模块存在,则我们将获得更快的运行速度,如果cStringIO不存在,则顶多代码运行速度会变慢,但不会影响代码的正常执行。

try 的作用是捕获错误,并在捕获到指定错误时执行 except 语句。

python之使用future

Python的新版本会引入新的功能,但是,实际上这些功能在上一个老版本中就已经存在了。要“试用”某一新的特性,就可以通过导入 _future_ 模块的某些功能来实现。

例如,Python 2.7的整数除法运算结果仍是整数:

>>> 10 / 3
3

但是,Python 3.x已经改进了整数的除法运算,“/”除将得到浮点数,“//”除才仍是整数:

>>> 10 / 3
3.3333333333333335
>>> 10 // 3
3

要在Python 2.7中引入3.x的除法规则,导入 _future_division

>>> from __future__ import division
>>> print 10 / 3
3.3333333333333335

当新版本的一个特性与旧版本不兼容时,该特性将会在旧版本中添加到 _future_ 中,以便旧的代码能在旧版本中测试新特性。

Python安装第三方模块

  • easy_install

  • pip(推荐,已经内置在 python2.7.9版本中)

  • 安装好你的 python 运行环境;

  • 在控制台输入命令:pip install 目标模块.例如我想要安装一个 web.py 模块就输入:pip install web.py
  • 打开 python,在下面输入:import web 即可
  • 访问网址 https://www.pypi.python.org 可以搜索想要的模块的安装名称

view

面向对象编程基础

通过 class 定义类,实例调用类方法;

定义类:class Person():
定义实例:xiaoming = new Person()

定义类并创建实例

在Python中,类通过 class 关键字定义。以 Person 为例,定义一个Person类如下:

class Person(object):
    pass

按照 Python 的编程习惯,类名以大写字母开头,紧接着是(object),表示该类是从哪个类继承下来的。类的继承将在后面的章节讲解,现在我们只需要简单地从object类继承。

有了Person类的定义,就可以创建出具体的xiaoming、xiaohong等实例。创建实例使用 类名+(),类似函数调用的形式创建:

xiaoming = Person()
xiaohong = Person()

创建实例属性

虽然可以通过Person类创建出xiaoming、xiaohong等实例,但是这些实例看上除了地址不同外,没有什么其他不同。在现实世界中,区分xiaoming、xiaohong要依靠他们各自的名字、性别、生日等属性。

如何让每个实例拥有各自不同的属性?由于Python是动态语言,对每一个实例,都可以直接给他们的属性赋值,例如,给xiaoming这个实例加上name、gender和birth属性:

xiaoming = Person()
xiaoming.name = 'Xiao Ming'
xiaoming.gender = 'Male'
xiaoming.birth = '1990-1-1'

给xiaohong加上的属性不一定要和xiaoming相同:

xiaohong = Person()
xiaohong.name = 'Xiao Hong'
xiaohong.school = 'No. 1 High School'
xiaohong.grade = 2

实例的属性可以像普通变量一样进行操作:

xiaohong.grade = xiaohong.grade + 1

初始化实例属性

虽然我们可以自由地给一个实例绑定各种属性,但是,现实世界中,一种类型的实例应该拥有相同名字的属性。例如,Person类应该在创建的时候就拥有 namegenderbirth 属性,怎么办?

在定义 Person 类时,可以为Person类添加一个特殊的_init_()方法,当创建实例时,_init_()方法被自动调用,我们就能在此为每个实例都统一加上以下属性:

class Person(object):
    def __init__(self, name, gender, birth):
        self.name = name
        self.gender = gender
        self.birth = birth

_init_() 方法的第一个参数必须是 self(也可以用别的名字,但建议使用习惯用法),后续参数则可以自由指定,和定义函数没有任何区别。

相应地,创建实例时,就必须要提供除 self 以外的参数:

xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1991-1-1')
xiaohong = Person('Xiao Hong', 'Female', '1992-2-2')

有了_init_()方法,每个Person实例在创建时,都会有 namegenderbirth 这3个属性,并且,被赋予不同的属性值,访问属性使用.操作符:

print xiaoming.name
# 输出 'Xiao Ming'
print xiaohong.birth
# 输出 '1992-2-2'

要特别注意的是,初学者定义_init_()方法常常忘记了 self 参数:

>>> class Person(object):
...     def __init__(name, gender, birth):
...         pass
... 
>>> xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1990-1-1')
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: __init__() takes exactly 3 arguments (4 given)

这会导致创建失败或运行不正常,因为第一个参数name被Python解释器传入了实例的引用,从而导致整个方法的调用参数位置全部没有对上。

        任务:
        请定义Person类的__init__方法,除了接受 name、gender 和 birth 外,还可接受任意关键字参数,并把他们都作为属性赋值给实例。

        要定义关键字参数,使用 **kw;

        除了可以直接使用self.name = 'xxx'设置一个属性外,还可以通过 setattr(self, 'name', 'xxx') 设置属性。

        参考代码:
        class Person(object):
            def __init__(self, name, gender, birth, **kw):
                self.name = name
                self.gender = gender
                self.birth = birth
                for k, v in kw.iteritems():
                    setattr(self, k, v)
        xiaoming = Person('Xiao Ming', 'Male', '1990-1-1', job='Student')
        print xiaoming.name
        print xiaoming.job

访问限制

我们可以给一个实例绑定很多属性,如果有些属性不希望被外部访问到怎么办?

Python对属性权限的控制是通过属性名来实现的,如果一个属性由双下划线开头(__),该属性就无法被外部访问。看例子:

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.name = name
        self._title = 'Mr'
        self.__job = 'Student'
p = Person('Bob')
print p.name
# => Bob
print p._title
# => Mr
print p.__job
# => Error
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'Person' object has no attribute '__job'

可见,只有以双下划线开头的"__job"不能直接被外部访问。

但是,如果一个属性以"xxx"的形式定义,那它又可以被外部访问了,以"xxx"定义的属性在Python的类中被称为特殊属性,有很多预定义的特殊属性可以使用,通常我们不要把普通属性用"xxx"定义。

以单下划线开头的属性"_xxx"虽然也可以被外部访问,但是,按照习惯,他们不应该被外部访问。

创建类属性

类是模板,而实例则是根据类创建的对象。

绑定在一个实例上的属性不会影响其他实例,但是,类本身也是一个对象,如果在类上绑定一个属性,则所有实例都可以访问类的属性,并且,所有实例访问的类属性都是同一个!也就是说,实例属性每个实例各自拥有,互相独立,而类属性有且只有一份

定义类属性可以直接在 class 中定义:

class Person(object):
    address = 'Earth'

    def __init__(self, name):
        self.name = name

因为类属性是直接绑定在类上的,所以,访问类属性不需要创建实例,就可以直接访问:

print Person.address
# => Earth

对一个实例调用类的属性也是可以访问的,所有实例都可以访问到它所属的类的属性:

p1 = Person('Bob')
p2 = Person('Alice')
print p1.address
# => Earth
print p2.address
# => Earth

由于Python是动态语言,类属性也是可以动态添加和修改的:

Person.address = 'China'
print p1.address
# => 'China'
print p2.address
# => 'China'

因为类属性只有一份,所以,当Person类的address改变时,所有实例访问到的类属性都改变了。

python中类属性和实例属性名字冲突

修改类属性会导致所有实例访问到的类属性全部都受影响,但是,如果在实例变量上修改类属性会发生什么问题呢?

class Person(object):
    address = 'Earth'

    def __init__(self, name):
        self.name = name

p1 = Person('Bob')
p2 = Person('Alice')

print 'Person.address = ' + Person.address

p1.address = 'China'
print 'p1.address = ' + p1.address

print 'Person.address = ' + Person.address
print 'p2.address = ' + p2.address

结果如下:

Person.address = Earth
p1.address = China
Person.address = Earth
p2.address = Earth

我们发现,在设置了 p1.address = 'China' 后,p1访问 address 确实变成了 'China',但是,Person.address和p2.address仍然是'Earch',怎么回事?

原因是 p1.address = 'China'并没有改变 Person 的 address,而是给 p1这个实例绑定了实例属性address ,对p1来说,它有一个实例属性address(值是'China'),而它所属的类Person也有一个类属性address,所以:

    1. 访问 p1.address 时,优先查找实例属性,返回'China'。
    2. 访问 p2.address 时,p2没有实例属性address,但是有类属性address,因此返回'Earth'。

可见,当实例属性和类属性重名时,实例属性优先级高,它将屏蔽掉对类属性的访问。

当我们把 p1 的 address 实例属性删除后,访问 p1.address 就又返回类属性的值 'Earth'了:

del p1.address
print p1.address
# => Earth

可见,千万不要在实例上修改类属性,它实际上并没有修改类属性,而是给实例绑定了一个实例属性

python中定义实例方法

一个实例的私有属性就是以__开头的属性,无法被外部访问,那这些属性定义有什么用?

虽然私有属性无法从外部访问,但是,从类的内部是可以访问的。除了可以定义实例的属性外,还可以定义实例的方法。

实例的方法就是在类中定义的函数,它的第一个参数永远是 self,指向调用该方法的实例本身,其他参数和一个普通函数是完全一样的:

class Person(object):
    def __init__(self, name):
        self.__name = name

    def get_name(self):
        return self.__name

get_name(self) 就是一个实例方法,它的第一个参数是self。_init_(self, name)其实也可看做是一个特殊的实例方法。

调用实例方法必须在实例上调用:

p1 = Person('Bob')
print p1.get_name()  # self不需要显式传入
# => Bob

在实例方法内部,可以访问所有实例属性,这样,如果外部需要访问私有属性,可以通过方法调用获得,这种数据封装的形式除了能保护内部数据一致性外,还可以简化外部调用的难度。

python中方法也是属性

我们在 class 中定义的实例方法其实也是属性,它实际上是一个函数对象:

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

    def get_grade(self):
        return 'A'

p1 = Person('Bob', 90)
print p1.get_grade
# => <bound method Person.get_grade of <__main__.Person object at 0x109e58510>>
print p1.get_grade()
# => A

也就是说,p1.get_grade 返回的是一个函数对象,但这个函数是一个绑定到实例的函数,p1.get_grade() 才是方法调用。

因为方法也是一个属性,所以,它也可以动态地添加到实例上,只是需要用 types.MethodType() 把一个函数变为一个方法:

import types
def fn_get_grade(self):
    if self.score >= 80:
        return 'A'
    if self.score >= 60:
        return 'B'
    return 'C'

class Person(object):
    def __init__(self, name, score):
        self.name = name
        self.score = score

p1 = Person('Bob', 90)
p1.get_grade = types.MethodType(fn_get_grade, p1, Person)
print p1.get_grade()
# => A
p2 = Person('Alice', 65)
print p2.get_grade()
# ERROR: AttributeError: 'Person' object has no attribute 'get_grade'
# 因为p2实例并没有绑定get_grade

给一个实例动态添加方法并不常见,直接在class中定义要更直观。

python中定义类方法

和属性类似,方法也分实例方法和类方法。

在class中定义的全部是实例方法,实例方法第一个参数 self 是实例本身。

要在class中定义类方法,需要这么写:

class Person(object):
    count = 0
    @classmethod
    def how_many(cls):
        return cls.count

    def __init__(self, name):
        self.name = name
        Person.count = Person.count + 1

print Person.how_many()
p1 = Person('Bob')
print Person.how_many()

通过标记一个 <code>@classmethod</code>,该方法将绑定到 Person 类上,而非类的实例。类方法的第一个参数将传入类本身,通常将参数名命名为 cls,上面的 cls.count 实际上相当于 Person.count。

因为是在类上调用,而非实例上调用,因此类方法无法获得任何实例变量,只能获得类的引用。

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