【DAY30】模块和库的导入

内容来自@浙大疏锦行python打卡训练营

@浙大疏锦行

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所以你用到什么学什么库即可。学习python本身就是个伪命题，就像你说学习科目一样，你没说清晰你学习的具体科目是什么，也没说学这个科目的哪些章节，毕竟每个科目都很大-----要有以终为始的思想。

所以我们这个训练营，正确的说法是：学习借助python掌握深度学习和机器学习所必备的基础知识和相关工具。

1.1 标准导入：导入整个库

这是最基本也是最常见的导入方式，直接使用 import 语句。

# 方式1：导入整个模块
import mathprint("方式1：使用 import math")
print(f"圆周率π的值：{math.pi}")
print(f"2的平方根：{math.sqrt(2)}\n")

1.2 从库中导入特定项

当使用from语法从库中导入特定的函数或类时，这些函数或类就可以在您的代码中直接使用，不需要添加模块名作为前缀。因为在导入时没有包括模块的完整路径，前面也不能加上库名。

# 方式2：导入特定的函数或变量
from math import pi, sqrtprint("方式2：使用 from math import pi, sqrt")
print(f"圆周率π的值：{pi}")
print(f"2的平方根：{sqrt(2)}\n")

类似的写法，如sklearn库很大，直接导入sklearn库会占用电脑大量内存，所以一般只导入你需要的库 ， 如： from sklearn.model_selection import train_test_split

1.3 非标准导入：导入整个库

如下，

●这将导入`math`模块中定义的所有公开函数和变量。

●和上述from同理，直接调用`sin()`、`cos()`等，而无需`math.`前缀。

虽然 import math和 from math import *看起来都是导入了 `math` 模块，但它们在导入方式、作用域处理以及对命名空间的影响上有重要的区别。

1. 命名空间的污染

 `import math`：这种方法会将整个 `math` 模块导入到命名空间中，但是需要使用 `math.` 前缀来访问模块内的函数或变量。这种方式保持了命名空间的整洁，因为所有的 `math` 函数和变量都包含在 `math` 这个模块对象中。

 `from math import *`：这种方法将 `math` 模块中的所有公开的函数和变量导入到当前的命名空间中，可以直接使用这些函数和变量而无需 `math.` 前缀。这种方式可能会导致命名空间污染，特别是当有多个模块都被这样导入时，很容易发生命名冲突。

2. 明确性和可维护性

 `import math`：明确指出了函数和变量来源于 `math` 模块，这对代码的可读性和维护性都是有益的。其他阅读你代码的人可以清楚地看到每个函数的来源，这对大型项目和团队合作尤为重要。

 `from math import *`：虽然代码看起来更简洁，但这种方法减少了代码的明确性。如果没有足够的上下文，很难判断一个特定的函数是来自 `math` 模块还是其他模块，尤其是当你导入了多个模块时。

from math import *print(f"圆周率π的值：{pi}")
print(f"2的平方根：{sqrt(2)}")

上述这些，如果是python内置库，可以直接导入，大部分第三方库都需要先用pip来安装。下面的模块，也就是.py文件，是不需要安装即可调用的。

二、模块、包的定义

使用案例

若编写一个计算圆面积的代码并保存为 `circle.py`，这个文件就是一个模块。

使用时通过 `import circle` 导入模块，调用其中的函数（如 `circle.calculate_area(5)`）

# circle.py
import mathdef calculate_area(radius):return math.pi * radius ** 2

IDE（如 VSCode 或 PyCharm）通常会将你打开的项目文件夹设为“根目录”（或者说，运行时的工作目录）。Python 在导入模块时，会从这个根目录（以及其他一些标准位置和脚本所在的目录）开始查找。

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三、源代码的查看

如果第三方库是纯python写的，往往在函数上按住ctrl即可进入函数内部查看源代码。

但是很多第三方库为了性能，底层是用其他语言写的，这里我们计算机视觉库OpenCV为例。

OpenCV核心是用C++编写的（C++可以显著提高性能），但它通过Python等其他语言的接口（bindings）使得这些功能可以在Python环境中被调用。这些接口是通过一种叫做Python/C API的技术实现的，其中C++的功能被封装成Python模块，使得Python用户可以像使用纯Python编写的库一样使用OpenCV。

OpenCV的核心是用C++编写，并且已经编译成二进制文件，编译后的二进制文件可以在不同操作系统上运行，Python中的用户通常不能直接看到方法的源代码。

二进制文件是机器语言，处理器可以直接理解和执行无需翻译，二进制语言反汇编是很困难的，用二进制语言除了效果好外，也是让用户无法看到源代码，保护了自己的知识产权。

这意味着：

●二进制文件dll文件：当你在Python中导入OpenCV库（通import cv2），你实际上是在调用预先编译好的二进制文件。这些文件包含了实现OpenCV功能的可执行代码，而非人类可读的源代码。

●接口封装：用户只能看到Python函数和对象的接口（即函数的定义，不包括实现的细节）。这也意味着无法从利用ctrl跳转到函数内部，pycharm的debugger功能同理也无法看到内部结构。

●文档和源代码：尽管在Python中不能直接看到C++的源代码实现，用户可以参考官方文档来了解各个函数和方法的用法。如果需要查看实现细节，可以访问OpenCV的[GitHub仓库](https://github.com/opencv/opencv)查看C++源代码。

这就需要我们养成看文档的能力，文档就是以终为始思想的体现。文档就是api使用说明书，可能你日常买东西都不喜欢看使用说明书，但是在代码学习中，这一步是绕不开的。

你会发现很多B站视频的教学，其实远不如文档说明书细致。