n203_python包模块函数

4.包与模块

4.1 包

1.什么是“包”？包与模块的区别是什么？

包是由多个与同一功能相关的模块组成，表现形式为含有“_ _ init _ _.py”的文件夹。

模块是一个python文件，其中可以写类、语句、函数。

模块(module)	通常为 →	一个.py文件
↓ 由模块组成		↓ 由.py文件组成
包(package)	通常为 →	含有“_ _ init _ _.py”的文件夹

1-文件：物理上的组织方式，如math.py的程序文件可以作为module的文件类型有.py .pyo .pyc .pyd .so .dll
2-包：通常作为一个文件夹，即含有 _ _ init _ _ .py文件的文件夹
3-模块：逻辑上的组织方式，如math
4-库：模块的集合

2.如何进行包的下载、安装、更新、删除？

用包管理器，如pip(python专用包管理器)、conda(支持多种语言的通用包管理器)。

用PIP工具下载某个包很慢，可以使用Conda或者PIP的国内镜像服务器。(搜索PIP国内镜像服务器的URL即可)

PIP仅管理python语言的包，对应的包服务器为PyPI(Python Packages Index)，官网：https://pypi.org/
Conda管理多种语言的包，包服务区为Conda，官网：https://conda.io

注意：是要在命令行中(Anaconda Prompt)输入命令。

也可以在Jupyter Lab中进行pip或者conda，但是需要在命令前加上

! pip install jieba

3.在python中使用包的基本步骤

使用pip或者conda下载或者安装所需包之后，导入(import)包中的指定模块，就可以调用指定模块中的函数或类了。

# 1-导入一个模块:as后面使用约定俗成的别称
import pandas as pd
# 2-同时导入多个模块，使用,分隔
import pandas as pd,numpy as np
# 3-只导入一个模块中的特定函数
from pandas import DataFrame
# 4-有层次的文件结构的模块的导入，用.表示层次关系
import Graphics.Primitive.fill

如果使用pip或者conda无法下载或安装某包，可以到改包的官网下载，并按照官网提示直接安装即可。

4.在python中如何调用包管理器pip或者conda？

# 以下操作均在命令行中完成(Anaconda Prompt)
# ①查看已安装的列表
pip list
conda list
# ②下载或安装指定的包
pip install 包名
conda install 包名
# ③更新已安装的包
pip install -upgrade 包名
conda updata 包名
# ④移除已安装的包
pip uninstall 包名
conda uninstall 包名

数据分析中常用的包有：

数据框和Series处理	pandas
多维数组处理	numpy
机器学习	scikit-learn、tensorflow、pytorch
统计可视化	matplotlib
数据可视化	seaborn
统计功能	statsmodels
SQL语句编程	pandsql
Web爬取	scrapy
Spark编程	pySpark
自然语言处理(英文 / 中文)	nltk、spacy / pynlpir、Jieba
生成词云	wordclound
生成随机数	random

5.查看包的帮助

①jupyter lab中的help菜单提供了常用包的官网地址。

②查阅特定包的官网地址，搜索URL即可。

③使用每个包提供的内置属性和方法，查看包的版本号。(使用包前先导入,否则会视为未定义的变量，和变量的使用道理一样)

import pandas as pd
pd.__version__  #'1.4.1'

version前后各有两个下划线，此处使用了dunder属性。

4.2 模块

1.什么是模块？

模块是一个python文件，其中可以写类、语句和函数。模块与包之间的关系为：

多个模块 + _ _ init _ _.py → 包

2.模块的存在形式是什么？存放在哪里？

模块的存在形式分为内置模块 builtin_function_or_method 和非内置模块 module 两种存在形式。

非内置模块以.py文件的形式存放在对应包的文件夹下，如可放在Anaconda安装目录的Lib\sit-packages中，与包同名的文件夹中。
为提高性能，python将经常使用的包做成了内置模块，并用C语言编写，内置到解释器中。

3.python模块的使用步骤

先import，后调用其中的函数。

可以导入整个模块，通过模块名或者模块别名使用其方法，此时函数的调用必须使用包名或者别名。

直接import时调用函数的正确方式：模块名.函数名()

from 包 import 函数时可以直接使用函数名
```
import math
import numpy as np

[math.sqrt(i) for i in np.arange(1,10)]
"""
[1.0,
 1.4142135623730951,
 1.7320508075688772,
 2.0,
 2.23606797749979,
 2.449489742783178,
 2.6457513110645907,
 2.8284271247461903,
 3.0]
"""
```
可以只导入模块中的特定函数，此时函数的调用可以不使用包名或者别名，直接就能使用。
```
from numpy import arange
from cmath import sqrt
arange(1,10)
sqrt(-1)
```
查看内置模块的方法：使用sys模块查看内置模块的清单
```
import sys
sys.builtin_module_names
```

5.内置函数、模块函数、自定义函数

5.1 函数

1.python中"函数"与"方法"是一个概念么？

函数：python内置函数

函数是指类外定义的"函数"，可以直接用函数名调用，如sorted(myList)。
方法：对象的方法，比如列表的方法

方法是指类中定义的"函数"，必须通过对象名调用，myList.sort()。

2.python中的函数有几种？

函数主要有三种：内置函数、模块函数、自定义函数。

1-内置函数(Built-In Function，BIF)：内置在解释器中的函数，可以直接用函数名调用，如len()、type()、sorted()等。
2-模块函数：定义在(第三方)模块中的函数，先import所属模块，再通过“模块名”或者“模块别称”调用，如：
```
import math
math.sin(1)
```
3-自定义函数：用户自定义的函数，可以根据函数的定义位置和可见范围进行调用，调用方法是“直接用函数名”。

此外，python也支持面向过程编程，因此用户自定义的函数可以放在类中，也可以放在类外。

3.python中函数编写的注意事项

凡是用于对象的函数都可以用在函数中，如type(abs)，abs和type都是函数。
1- * 参数对应的实参是元组
2- ** 参数对应的实参是字典
3- 函数的返回值可以是迭代器、元组、None等，如果函数中没有return语句，则自动返回None。
4- 建议函数中提供DocString（其内容用'''括起来,左边的三个引号后面必须紧跟上文字，否则会被视为多行注释）

python既支持函数式编程（Functional Programming），又支持面向对象编程（Object Oriented Programming），方便不同数据分析和数据科学项目的完成。

通常当调用第三方包来完成自己的数据分析项目时，使用函数式编程更为方便、实用。
但是当开发一个新的第三方包时，建议使用面向对象方法，以便程序代码的可复用和可维护。

开发自己的第三方扩展包，可以查阅python官网文档How To Package Your Python Code

4.用户自定义的函数

用关键词 def 定义用户自定义函数

def myfunc():  
    print('请输入x')
    x=int(input())
    if(x>0):
        print('你好')
    else:
        pass
myfunc()

在python中，用户自定义的函数可以写成“单行函数”，称为lambda函数。python既支持面向对象编程也支持面向过程编程，因此自定义的函数既可以放在类中，称为“方法”；也可以放在类外，称为“函数”。

5.2 内置函数

1.什么是内置函数？

内置在python解释器中的函数，可以直接通过函数名(不需要提供所属模块或类名的前提下)调用的函数。

2.查看内置函数的说明和帮助

help()函数或者？操作符，如help(len) 或者 len?

3.常用内置函数

内置函数大致可分为：数学函数、类型函数和其他功能函数。

help()	查看帮助
type()	查看类型
id()	查看id
len()	计算长度
isinstance()	判断是否属于特定类型数据
dir()	列出对象的所有属性
power(2,10)	求取2的10次方
round(2.999,2)	小数点后保留两位（以四舍五入的方式，结果为3.0）
range()	快速生成序列
callable()	判断函数可否被调用
bin()	十进制转化为二进制
hex()	十进制转化为16进制

range()的返回值是一个迭代器。迭代器是“惰性计算”的，所以通过强制类型转换函数list()将迭代器的值进行计算并显示。

5.3 模块函数

1.什么是模块函数？

模块函数是指定义在第三方模块中的函数。

2.如何导入并调用模块函数？

与内置函数不同，模块函数定义在第三方提供的包或模块中，其调用必须在“导入模块”的前提下进行，并通过模块名调用。python中模块的导入方法有很多，不同的导入方法对应了不同的函数调用方法。导入模块函数的方法如下：

①import 模块名，再通过模块名读取模块函数 import math math.sin(1)
②import 模块名 as 别名，再通过别名去调取模块函数
③from 模块名 import 函数名，这样可以直接使用函数名

当导入一个模块时，python解释器为加快程序运行速度，会在与该模块同目录中的_ _ PyCache _ _子目录下生成对应的.pyc文件。

3.调用模块函数时应当注意的问题

*参数与 ** 参数的区别；位置参数与关键词参数的区别；可选参数与必选参数的区别。

5.4 自定义函数

1.如何自定义函数？

使用 def 关键字

注意：python函数的定义中可以嵌套另一个函数的定义，如闭包(closure)。

如果嵌套函数func2()中调用了外围函数中的局部变量（不是全局变量），则称为闭包。

def func1():
    j=0
    print('lin')
    def func2(i):
        print('ok'+str(i)+str(j))
    return func2
func1() #lin <function __main__.func1.<locals>.func2(i)>
func1()(6) #先运行func1(),return func2时运行了func2
#如果没有这个return语句，系统会自动返回None，导致的结果是None(2)
#错误提示为'NoneType' object is not callable
# lin
# ok60

嵌套函数func2()为局部函数，只有在外围函数func1()中可见，即只能在外围函数func1()内调用它。因此，外围函数中return func2的作用是调用嵌套函数func2()，如果没有return func2，那么func2()是不会被执行的，因为没有其他调用它的地方。

函数中的docString

在定义函数时，可以设置其docString，说明函数的具体功能是什么

def get_name(msg):
    '''根据用户提示msg，获取用户名，如果输入为空，则默认为lin'''
    name=input(msg) or 'lin'
    return name
help(get_name)
'''
Help on function get_name in module __main__:

get_name(msg)
    根据用户提示msg，获取用户名，如果输入为空，则默认为lin
'''
get_name?
'''
Signature: get_name(msg)
Docstring:
根据用户提示msg，获取用户名，如果输入为空，则默认为lin
    
File:      c:\users\lin\appdata\local\temp\ipykernel_7268\63129832.py
Type:      function
'''

2.参数传递是值传递还是地址传递？

都有。python的传值和传址是根据传入参数类型来选择，当实参为可变变量时，采用地址传递；当实参为不可变变量时，采用值传递。

python的值传递和地址传递取决于实参，而不是形参。如果函数收到的是一个可变对象（比如字典、列表）的引用，就能修改对象的原始值——相当于传址。如果函数收到的是一个不可变对象（比如数字、字符、元组）的引用，就不能直接修改原始对象——相当于传值。

3.返回值的指定方法是什么？

一般返回值使用return语句，没有的话则自动返回None。然而，生成器用yield语句返回值。此外，python允许函数的返回值可以是函数名，最具代表性的是“闭包”。

使用return语句指定返回值，函数见到return自动结束：

def fun(i,j=2):
    j=i+1
    return j  # 没有return的话，返回None，但此时后面一句要使用print()函数，否则看不见None
fun(3)   	 # 4

# python函数可以同时返回多个值
def fun1(i,j=2):
    j=i+1
    return i,j # 相当于return (i,j) 因为元组的表示是可以省去括号，只使用逗号分隔符
a,b=fun1(3)
a,b # (3, 4)

4.函数中变量的可见性如何定义或改变？

全局变量：local 局部变量：local 非局部变量：nonlocal

局部变量local	在函数内部定义的变量，仅在函数内可见
全局变量global	将local变量x 改为global变量的方法：加一行global x
非局部变量nonlocal	与global类似，用法和global一样，但是用于内嵌函数

x1=0		    # 这个x1是全局变量
def func1(i):
    x1=i		# 这个x1是local变量
    print(x1)   
func1(2)
print(x1)
'''
2
0
'''

x1=0
def func1(i):
    global x1  # 此后x1就是全局变量，不再是局部变量，脱离函数体后，在函数体中发生的改变会被保留
    x1=i	   # 此时的x1已经是全局变量，所以后面的输出也是传入的实参值6，而不是一开始定义的0
    print(x1)   
func1(6)
print(x1)
'''
6
6
'''

5.python中函数编程应当注意的问题

①在形参中，应当注意必选参数与可选参数。可选参数是指带有默认值的参数，否则为必选参数。

def mufunc(x1,*x2,x3,x4=4,x5=5): 中的x1,x2,x3为必选参数,x4,x5是可选参数。

②在实参中，应注意位置参数和关键词参数。带有参数名的为关键字参数。

def mufunc(1,2,3,x4=4,x5=5): 中的x1,x2,x3为必选参数,x4,x5是关键词参数。

③在形参中，应当注意 * 参数与 * 参数。二者都是特殊参数， * 参数对应的实参是元组， ** 参数对应的实参为字典。

④在形参中，凡是出现在带有 *** 参数的后面定义的形式参数叫做“强制命名参数”，应注意强制命名参数。在函数调用时，实参中必须显式地使用**“强制命名参数”的名称，否则会出错。

6.形参与实参

函数定义时的参数称为——形式参数

# 函数定义时的参数称为——形式参数
def func1(x1,*x2,x3,x4=4,x5=5):
    '''
    x4 和 x5 称为可选参数(已给出参数的默认值)，未给出默认值的参数就是必选参数  (必选参数,...,可选参数)
    x2 是强制命名参数，因为前面有一个 *
    形参中的 * 参数和 ** 参数分别以元组和字典(键值对)的形式接收不定长的实参
    强制命名的参数必须以"形参=实参"的形式指定实参值
    当实参为可变对象(值可更改：列表、集合、字典),实参与形参间的数值传递称为地址传递；否则为值传递(元组、字符串、数)
    '''
    
	func1(1,2,3,x4,x5):
    '''
    形参中的可选参数可以不指定实参，已指定形参名称的实参称为关键字实参，比如x4,x5
    位置实参，是未指定形参名称的实参，如1，2，3
    (位置实参,...,关键字实参)
    '''

从函数定义的视角，形参分为可选与必选：带有默认值的为可选，调用它时不用给出实参。没有默认值的是必选，对号入座。

def func1(x1,*x2,x3=1):
    print(x1,x2,x3)
func1(2,3,0,0) # 2 (3, 0, 0) 1 *x2是用来接收不定长参数的形参
func1(2,3,0)   # 2 (3, 0) 1
func1(2,3,0,x3=6)  # 2 (3, 0) 6 x3是关键字参数，必须重新定义x3，否则输出可选参数的初始值

从函数调用视角，实参分为位置参数和关键字参数(又称为命名参数)，判断依据就是一开始是否命名了；所有关键字参数必须在位置参数后面。同时，在函数调用时，当前面出现接收不定长的实参时，后面的可选实参要想修改的话，必须显式地使用参数名，只写个‘变量名’ 不写’=什么‘ 的话解释器会报变量未定义的命名错误。NameError: name 'x3' is not defined

7.值传递和地址传递

1-值传递：当实参为不可变对象时(int,float,bool,str,tuple)，实参和形参分别占用不同的内存空间，在"被调用函数"中修改形参的值，不会影响实参的值。

2-地址传递：当实参为可变对象时(list,set,dict)，实参和形参共享一个内存空间，当形参发生变化时，实参也会改变。

实参和形参的数据传递原则是对号入座，除了self、cls等特殊参数，这些特殊参数不需要另外传给实参，如：

# def class_func(cls): 
# def __init__(self,name,age):

注意：

①形式参数分为位置参数和关键字参数，区别在于是否带有默认值，若有，则为关键字参数。

关键字参数必须在位置参数后面，否则会报语法错误，SyntaxError: non-default argument follows default argument，关键字参数(default argument 默认参数)后面不能再出现位置参数(non-default argument 非默认参数)。

②当python的自定义函数中没有写return语句时，python解释器将会自动返回None

8.lambda函数

lambda函数是自定义函数的一种，专指使用关键字lambda定义的无名短函数。本质是单行匿名函数
lambda 函数形式参数：函数返回值
lambda函数的作用：
- 写表达式时，可以作为表达式的一部分
- 调用函数时，可以作为实际参数使用。即lambda函数通常以另一个函数的参数形式使用

mylist=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]
# filter(lambda x:x%2==0,mylist) # <filter at 0x14a168a3310> 此时的filter()函数返回值是一个迭代器
res=filter(lambda x:x%2==0,mylist)
list(res) # [0, 2, 4, 6, 8, 10]

filter函数采用迭代式读取方式，从第二个参数mylist中读取满足函数返回值条件的元素，并将其读入第一个参数(lambda 函数)的x中。

posted @ 2022-12-05 09:23 努力生活的小林阅读(88) 评论(0) 收藏举报

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