模块和导入

第 22 课，共 31 课 · 第 4 部分 · 代码和数据 · 约 20 分钟

模块就是一个装着 Python 代码、能给别的程序用的文件。Python 自带几百个，合起来叫标准库：算数学、处理日期、读写文件、随机数……早就有人写好、测好了。第 3 课已经见过一个：

main.py

1import math2 3print(math.sqrt(16))4print(math.pi)5print(math.ceil(7 / 3))

输出

4.0
3.141592653589793
3

import math 把模块加载一次，给你一个名字 math。里面的东西都用点来拿：math.sqrt、math.pi。import 写在文件最上面，读代码的人一眼就能看出程序用了哪些模块。

import

可以一行导入好几个模块，比如 import math, statistics，也可以一行一个（更常见）。下面用 statistics 算一组数常用的几种平均：

main.py

1import statistics2 3ore = [12, 7, 9, 12, 5]4print(statistics.mean(ore))5print(statistics.median(ore))6print(statistics.mode(ore))

输出

9
9
12

函数	返回
`mean`	平均数：总和除以个数
`median`	中位数：排好序以后中间那个
`mode`	众数：出现次数最多的那个

前面带着模块名，意思很清楚：statistics.mean 不会和你自己写的 mean 函数搞混。

from、import 和 as

from 模块 import 名字 只把这个名字拿进来，用的时候不用再写模块名和点。as 给模块或名字起一个更短、更清楚的名字。

main.py

1from math import sqrt, pi2import statistics as stats3import datetime as dt4 5print(sqrt(81))6print(round(pi, 2))7print(stats.mean([2, 4, 9]))8print(dt.date(2026, 11, 1))

输出

这样写	之后这样用
`import math`	`math.sqrt(9)`
`from math import sqrt`	`sqrt(9)`
`import statistics as stats`	`stats.mean(...)`
`from math import *`	`math` 里所有的名字，不用前缀；最好别用，看不出一个名字是从哪来的

先猜一猜

会怎么样？

1import math2 3print(math.ceil(2.5))4print(ceil(4.2))

import math 给你的是 math 这个名字，不是它里面的名字。第一个 print 没问题；第二个碰到不认识的名字 ceil，停了。要写 math.ceil，或者再加一句 from math import ceil。

输出

几个好用的模块

模块	干什么用	例子
`random`	随机数、随机挑	`random.randint(1, 6)`
`statistics`	平均数和离散程度	`statistics.median(xs)`
`collections`	更多容器：`Counter`、`defaultdict`、`deque`、`namedtuple`	`Counter(words)`
`string`	现成的字母、数字、标点字符串	`string.digits`
`time`	时钟，还有等一会儿	`time.sleep(1)`
`math`	开平方、向上向下取整、圆周率	`math.floor(2.7)`

random 每次运行挑出来的都不一样，所以这里只检查结果是什么样的。多运行几次：背后的数在变，显示的结果不变。

main.py

1import random2 3roll = random.randint(1, 6)4print(1 <= roll <= 6)5lamp = random.choice(["榆树街", "橡树巷", "磨坊路"])6print(lamp in ["榆树街", "橡树巷", "磨坊路"])7rolls = [random.randint(1, 6) for i in range(10)]8print(len(rolls))9print(min(rolls) >= 1 and max(rolls) <= 6)

输出

True
True
10
True

randint(a, b) 给一个从 a 到 b 的整数，两头都包括；choice 从列表里挑一个。这个模块里还有别的，比如把列表打乱的 shuffle。collections 里的容器，计数、分组的时候能省不少事：

main.py

1from collections import Counter, defaultdict2 3loads = ["矿石", "灯油", "矿石", "灯芯", "矿石", "灯油"]4counts = Counter(loads)5print(counts["矿石"])6print(counts.most_common(2))7 8by_letter = defaultdict(list)9for item in ["oak", "elm", "oil", "ash"]:10    by_letter[item[0]].append(item)11print(dict(by_letter))

输出

3
[('矿石', 3), ('灯油', 2)]
{'o': ['oak', 'oil'], 'e': ['elm'], 'a': ['ash']}

Counter 帮你数数，就像第 11 课用字典计数的那个循环。defaultdict(list) 碰到没见过的键，自动给一个空列表，所以可以直接 append。再看 string 和 time：

main.py

1import string2import time3 4print(string.ascii_uppercase)5print(string.digits)6code = "LAMP42"7print(all([c in string.ascii_uppercase + string.digits for c in code]))8 9start = time.time()10total = sum(range(100000))11print(time.time() - start >= 0)

输出

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
0123456789
True
True

time.time() 是从 1970 年起到现在的秒数，每时每刻都在变。干活之前取一次，干完再取一次，差就是这活花了多久；第 25 课再多讲时间。all([...]) 在列表里每一项都为真时给出 True。

看看模块里有什么

在你自己的电脑上，Python 的交互模式（在终端里输入 python）能告诉你。dir() 列出模块里的名字，help() 说明其中一个是干什么的：

1import math2dir(math)        # ['acos', 'ceil', 'floor', 'pi', 'sqrt', ...]3help(math.ceil)  # ceil(x, /) Return the ceiling of x ...

这两个在这里的浏览器例子里用不了。另一个地方是官方文档 docs.python.org，标准库里每个模块都有一页。

自己写模块

任何一个 .py 文件都是模块。程序越写越长，就拆成几个文件，用文件名（不带 .py）从一个文件导入另一个。比如你电脑上的同一个文件夹里有这两个文件：

lamps.py

1PRICE = 42 3def cost(count):4    return count * PRICE5 6def label(street):7    return street + "的灯"

main.py

1import lamps2from lamps import label3 4print(lamps.cost(3))5print(label("榆树街"))

运行 main.py，Python 在旁边找到 lamps.py，把它跑一次，里面的名字就能用了：

终端

$ python main.py
12
榆树街的灯

这一页的例子都是各跑各的，导入不了你自己的文件；这个请在自己电脑上试。文件名别和标准模块重名（random.py、math.py）：Python 会导入你的文件，而不是真正的那个模块。

`if name == "main"`

每个模块都有一个变量叫 __name__。在你运行的那个文件里，它是 "__main__"；在被导入的文件里，它是模块名，比如 "lamps"。这样一个文件就能做到：直接运行时做一件事，被导入时做另一件事。

main.py

1def cost(count):2    return count * 43 4def main():5    print(f"测试 cost：{cost(3)}")6 7print(__name__)8if __name__ == "__main__":9    main()

输出

__main__
测试 cost：12

直接运行这个文件，main() 就会跑。要是 main.py 用 import 导入它，__name__ 就是它的模块名，if 不成立，只定义了几个函数，不会显示测试结果。所以 if __name__ == "__main__": 下面放的，是只有这个文件自己当程序跑时才该跑的代码。

安装第三方包

标准库以外，Python 包索引（PyPI）上还有成千上万个别人写的包。在自己电脑上，用 pip 安装一个，在终端里敲，不是在 Python 里：

终端

$ pip install requests
Successfully installed requests

装好以后，import requests 就和别的模块一样用。有的系统上叫 pip3，或者写成 python -m pip。这里的浏览器例子装不了包；这门课用到的都在标准库里。

练一练

写好代码，点检查。提示随便看，实在想不出来再看答案。

练习 1

平均数和中位数

用 statistics 模块，先显示灯亮的小时数的平均数，再显示中位数。

要显示

8
7

exercise1.py

1hours = [6, 9, 7, 12, 6]

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

练习 2

前两名

用 from ... import 导入 Counter，数一数送来的货，显示最多的两种和它们的次数。

要显示

[('矿石', 3), ('灯油', 2)]

exercise2.py

1deliveries = ["灯油", "矿石", "灯芯", "矿石", "灯油", "矿石", "玻璃"]

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

练习 3

缺了哪些字母

按字母表顺序，把 sign 里没出现的字母连成一个词显示出来。用 string.ascii_lowercase。

要显示

dg

exercise3.py

1sign = "the quick brown fox jumps over the lazy cat"

输出

点「运行」或按 Ctrl+Enter

这一课学会了

import 模块 加载一个模块；用点拿里面的名字，比如 math.sqrt。
from 模块 import 名字 只拿进这一个名字；as 给模块或名字改名。
标准库里有 random、statistics、collections、string、time 这些模块；dir()、help() 和 docs.python.org 能看里面有什么。
任何 .py 文件都是模块，用名字就能导入；if __name__ == "__main__": 下面的代码只在直接运行这个文件时才跑。
在终端里 pip install 名字，从 PyPI 安装包。