前言

相信已经有很多Python初学者都知晓Python具备强大的库（包/模块）支持，不过在具体使用时对库、包、模块还不是特别清晰。因此，我做了一些归纳总结，特此分享给需要的朋友们。

本文分享内容的目录如下：

0. 前言

1. 基本概念（函数、类、模块、包、库）

2. Python库示例说明（示例包文件目录结构及说明、示例模块内容展示及说明）

3. Python库的导入说明（五种）

4. Python库的使用说明

--4.1 Python内置函数使用

--4.2 Python标准库使用

--4.3 Python第三方库使用

5. 如何创建和使用自定义Python库

6. 结束语

注：限于篇幅，本文仅先介绍第0章到第3章内容，后续第4章到第6章内容安排在接下来的文章介绍。

本文开发环境为：

- Windows 7 64-bit

- Python 3.8.5 64-bit。

- IDLE （Python 3.8.5 64-bit）

1. 基本概念

本文会涉及到如下的Python中的基本概念，介绍如下：

1.1 函数（Function）

函数的英文名称Function。

在Python中，函数是组织好的、可重复使用的、具有一定独立功能的代码片段。

如果函数在模块中（类之外）定义，则其作用域为当前模块；如果函数在其他函数中定义，则称之为“嵌套函数”；如果函数在模块中的类中定义，则称之为“方法”。

1.2 类（Class）

类的英文名称Class。

在Python中，类表示具有相同属性和方法的对象的集合，也是代码片段。

类的成员主要由成员变量（或称数据成员，包括实例变量、类变量）和成员方法（在类中定义的函数，包括：构造方法、实例方法、类方法）组成。

1.3 模块（Module）

模块的英文名称Module。

在Python中，模块就是一个Python文件。其文件名由“模块名”+“文件后缀.py”组成，模块名就是不包含文件后缀的文件名。（如Python文件timeit.py就是一个名为timeit的Python内置模块）

模块中包含了Python对象定义（可以声明定义变量、函数、类等代码元素）和Python语句。

可以通过“import <模块名>”来导入指定的模块：一个Python模块可以导入其他模块，或者其他Python模块可以导入该模块。

通过模块可以更有逻辑的组织代码段。

1.4 包（Package）

包的英文名称Package。

在Python中，包是一种通过用"带点号的模块名"来构造 Python 模块命名空间的方法。 简单地说，包就是一个特殊的Python文件夹。

包文件夹下第一个文件必须是__init__.py文件，然后是（一个或多个）模块文件（.py文件）和子文件夹（可选）。

1、__init__.py文件是包的标志性文件，Python通过一个判断文件夹下是否有__init__.py文件来识别该文件夹是否为包。__init__.py文件可以为空。

2、如果包文件夹下的子文件夹中也有__init__.py文件，则该子文件夹就是该包的一个子包。

包体现了模块的结构化管理思想，将众多具有相关功能的模块文件或子包进行结构化组合形成了包。包可以有效防止同一模块内的命名重复问题。可以通过“import <包名>.<模块名>”来导入指定包的模块。

1.5 库（Library）

库的英文名称Library。

在Python中，库是借用其他编程语言的概念，并没有特别具体的定义。在Python中，具有某些相关功能的函数、模块和包都可以被称为库。

Python的流行非常大的一个因素在于其拥有众多功能强大的库，包括：

一、内置函数

• Python自带的内置函数。
• 使用：内置函数无需导入即可直接使用。
• 常见内置函数：如abs()函数、help()函数、dir()函数、sum()函数等。

二、标准库

• Python自带的标准库。
• 使用：标准库无需安装，只需先通过import方法导入后即可使用。
• 常见标准库：如sys库、math库、tkinter库、random库等。
• 存放路径：标准库存放在本机Python安装路径下的lib文件夹下（如：C:\Develop\Python\Lib）。
• 应用：使用标准库开发的Python程序在其他电脑系统上可以直接运行。

三、第三方库

• 非Python自带的由第三方（个人或组织）开发并对外提供的具有特定功能的模块/包。
• 使用：第三方库需要先安装（部分可能还需要配置），然后通过import方法导入后才可使用。
• 常见第三方库：如django库、numpy库、wxPython库、PyQt5库等。
• 存放路径：第三方库存放在本机Python安装路径下的lib\site-packages文件夹下（如：C:\Develop\Python\Lib\site-packages）。
• 应用：使用第三方库开发的Python程序在其他电脑系统上运行，除了需要安装了相应版本的Python软件外，还需要安装相关第三方库（模块或包）。

四、自定义库

• 用户（含组织）自行编写开发的具有特定功能的模块/包，然后仅限于用户（含组织）内部使用，不对外提供。
• 使用：自定义库通过import方法导入后才可使用。
• 转变：自定义库如果对外发布供其他人使用了，就由自定义库变成第三方库了。

2. Python库示例说明

下面以Python自带的标准GUI库tkinter为示例来进行分析介绍（tkinter库实际上一个Python包）：

2.1 Python包的文件目录结构及说明

如下是Python 3.8.5内置的tkinter包（其路径如：C:\Develop\Python\Lib\tkinter）的文件目录结构：

 tkinter
  ├─ __init__.py
  ├─ __main__.py
  ├─ colorchooser.py
  ├─ commondialog.py
  ├─ constants.py
  ├─ dialog.py
  ├─ dnd.py
  ├─ filedialog.py
  ├─ font.py
  ├─ messagebox.py
  ├─ scrolledtext.py
  ├─ simpledialog.py
  ├─ tix.py
  └─ ttk.py

tkinter包的文件目录说明如下表：

2.2 Python模块内容展示及说明

以下展示一个tkinter包下的font模块的内容：

从上图中可以看到font模块中包含如下代码元素：

一、字符串变量：（1个）

包括：__version__

二、字符串常量：（4个）

包括：NORMAL、ROMAN、BOLD、ITALIC

三、函数：（3个）

包括：nametofont()、families()、name()

四：类：（1个，Font类）

• 构造方法：__init__(self, root=None, font=None, name=None, exists=False, **options)
• 析构方法：__del__(self)
• 私有方法：（7个）
• 实例方法：（6个）
• copy(self)
• actual(self, option=None, displayof=None)
• cget(self, option)
• config(self, **options)
• measure(self, text, displayof=None)
• metrics(self, *options, **kw)

注1：理论上选择tkinter包下的__init__.py（即tkinter模块）来展示模块内容会更加丰富，但因内容太多而很难截出全景图，故选择了tkinter包下内容很少的font模块（font.py）来展示。

注2：为了截出全貌图，上图中把定义类、函数的语句给折叠了。

tkinter包下的font模块中的相关代码元素（如变量、常量、函数、类以及类的成员方法和成员变量等）是可以被访问使用的。

3. Python库的导入说明

Python库（包/模块）有以下几种常见的导入语法，逐一介绍如下：

3.1 导入方式一： import <模块名>

一、导入语法：

 import <模块名1>, <模块名2>, ...

二、语法说明：

直接使用import导入指定模块中所有相关代码元素，在访问代码元素时需要加上命名空间（此处为<模块名>）。

可一次同时导入多个指定模块，各模块之间用逗号分隔。

三、使用说明：

使用时需要加上该模块的命名空间。

1、可通过<模块名>.<变量名>来访问该模块下的指定变量；

2、可通过<模块名>.<常量名>来访问该模块下的指定常量；

3、可通过<模块名>.<函数名()>来访问该模块下的指定函数；

4、可通过<模块名>.<类名>来访问该模块下的指定类；

5、可通过<模块名>.<类名>.<类变量名>来访问该模块下的指定类中的指定类变量；

6、可通过<模块名>.<类名>.<类方法名()>来访问该模块下的指定类中的指定类方法。

四、注意事项：

1、语法中的<模块名>是广义上的名称，实际可以指代<模块名>、<包名>、<包名>.<模块名>、<包名>.<子包名>.<模块名>等。

2、这种方式有个缺点，如果<模块名>过长，则在每次使用模块中的代码元素时都要写很长的命名空间（<模块名>），一方面不够简洁，另一方面还容易出错。

3.2 导入方式二： import <模块名> as <模块别名>

一、导入语法：

 import <模块名1> as <模块1别名>, <模块名2> as <模块2别名], ...

二、语法说明：

使用import导入指定模块中所有相关代码元素，且为指定模块设定为模块别名，在访问代码元素时需要加上命名空间（此处为<模块别名>）。

可一次同时导入多个指定模块（同时为指定模块设定为模块别名），各模块之间用逗号分隔。

三、使用说明：

使用时需要加上该模块的命名空间。

1、可通过<模块别名>.<变量名>来访问该<模块>下的指定变量；

2、可通过<模块别名>.<常量名>来访问该<模块>下的指定常量；

3、可通过<模块别名>.<函数名()>来访问该<模块>下的指定函数；

4、可通过<模块别名>.<类名>来访问该<模块>下的指定类；

5、可通过<模块别名>.<类名>.<类变量名>来访问该<模块>下的指定类中的指定类变量；

6、可通过<模块别名>.<类名>.<类方法名()>来访问该<模块>下的指定类中的指定类方法；

四、注意事项：

1、语法中的<模块名>是广义上的名称，实际可以指代<模块名>、<包名>、<包名>.<模块名>、<包名>.<子包名>.<模块名>等。

2、语法中的<别名>是一个自定义的标识符，一般要求简洁，不能跟Python关键字冲突。

3、导入方式二很好地解决了导入方式一中存在的命名空间可能会很长所带来的缺点。

3.3 导入方式三： from <模块名> import <代码元素>

一、导入语法：

 from <模块名> import <代码元素1>, <代码元素2>, ...

二、语法说明：

使用该方式导入指定模块中指定代码元素，在访问该指定代码元素时不需要加上命名空间。

可一次同时导入多个指定代码元素，各代码元素之间用逗号分隔。

三、使用说明：

使用时不需要加上该模块的命名空间，直接访问指定代码元素即可。

1、可通过指定的<变量名>来访问该<模块>下的指定变量；

2、可通过指定的<常量名>来访问该<模块>下的指定常量；

3、可通过指定的<函数名()>来访问该<模块>下的指定函数；

4、可通过指定的<类名>来访问该<模块>下的指定类；

四、注意事项：

1、语法中的<模块名>是广义上的名称，实际可以指代<模块名>、<包名>、<包名>.<模块名>、<包名>.<子包名>.<模块名>等。

2、语法中的<代码元素>是指如变量、常量、函数、类等。类的成员变量和成员方法依附于类，不能采用导入方式三直接导入。

3、导入方式三既可减少导入不需要的代码元素，同时又避免了使用命名空间。但如果代码元素之间存在重名则会带来问题。

3.4 导入方式四： from <模块名> import <代码元素> as <代码元素别名>

一、导入语法：

 from <模块名> import <代码元素1> as <代码元素1别名>, <代码元素1> as <代码元素1别名>, ...

二、语法说明：

使用该方式导入指定模块中指定代码元素，且为指定代码元素设定为代码元素别名，在访问该指定代码元素时不需要加上命名空间。

可一次同时导入多个指定代码元素（同时设定代码元素别名），各代码元素之间用逗号分隔。

三、使用说明：

使用时不需要加上该模块的命名空间，直接访问指定代码元素别名即可。

1、可通过指定的<变量别名>来访问该<模块>下的指定变量；

2、可通过指定的<常量别名>来访问该<模块>下的指定常量；

3、可通过指定的<函数别名()>来访问该<模块>下的指定函数；

4、可通过指定的<类别名>来访问该<模块>下的指定类；

四、注意事项：

1、语法中的<模块名>是广义上的名称，实际可以指代<模块名>、<包名>、<包名>.<模块名>、<包名>.<子包名>.<模块名>等。

2、语法中的<代码元素>是指如变量、常量、函数、类等。类的成员变量和成员方法依附于类，不能采用导入方式四直接导入。

3、导入方式四可解决导入方式三中可能存在代码元素重名所带来的问题。一般针对存在冲突的代码元素设定其别名。

4、推荐使用导入方式四。

3.5 导入方式五： from <模块名> import *

一、导入语法：

 from <模块名> import *

二、语法说明：

使用该方式导入指定模块中所有非以下划线（_）开头的代码元素，在访问该指定模块上的所有可访问代码元素时不需要加上命名空间。

三、使用说明：

使用时不需要加上该模块的命名空间，直接访问指定代码元素即可。

1、可通过指定的<变量名>来访问该<模块>下的指定变量；

2、可通过指定的<常量名>来访问该<模块>下的指定常量；

3、可通过指定的<函数名()>来访问该<模块>下的指定函数；

4、可通过指定的<类名>来访问该<模块>下的指定类；

5、可通过指定的<类名>.<类变量名>来访问该<模块>下的指定类中的指定类变量；

6、可通过指定的<类名>.<类方法名()>来访问该<模块>下的指定类中的指定类方法；

四、注意事项：

1、语法中的<模块名>是广义上的名称，实际可以指代<模块名>、<包名>、<包名>.<模块名>、<包名>.<子包名>.<模块名>等。

2、一般不建议使用导入方式五，因为会导致代码的可读性变差，且很可能会覆盖了一些已经定义过的代码元素。

限于篇幅，本文就先介绍这些，后续部分下次分享。