1.9　模块的安装和导入

Python的魅力之一就是拥有丰富的模块，用户在编程时可以直接调用模块来实现强大的功能，无须自己编写复杂的代码。下面就来学习Python模块的知识。

1.9.1　初识模块

如果要在多个程序中重复实现某个特定功能，那么能不能直接调用自己或他人已经编写好的代码，而不用重复编写代码呢？答案是肯定的，这就要用到Python中的模块。模块又称为库或包，简单来说，每一个扩展名为“.py”的文件都可以称为一个模块。Python的模块主要分为下面3种。

1. 内置模块

内置模块是指Python自带的模块，不需要安装就能直接使用，如time、math、pathlib等。

2. 自定义模块

Python用户可以将自己编写的代码或函数封装成模块，以方便在编写其他程序时调用，这样的模块就是自定义模块。需要注意的是，自定义模块不能和内置模块重名，否则将不能再导入内置模块。

3. 第三方模块

通常所说的模块就是指第三方模块。这类模块是由一些程序员或企业开发并免费分享给大家使用的，通常一个模块用于实现某一个大类的功能。例如，xlwings模块专门用于操控Excel，pandas模块专门用于处理和分析数据。

Python之所以能风靡全球，一个很重要的原因就是它拥有数量众多的第三方模块，相当于为用户配备了一个庞大的工具库。当我们要实现某种功能时，无须自己制造工具，而是可以直接从工具库中取出工具来使用，从而大大提高开发效率。

安装Anaconda时会自动安装一些第三方模块，而有些第三方模块需要用户自行安装，1.9.2节会讲解模块的安装方法。

1.9.2　模块的安装

第三方模块常用的安装方式有两种：一是用pip命令安装；二是在PyCharm中安装。下面分别进行讲解。

1. 用pip命令安装模块

pip是Python提供的一个命令，用于管理第三方模块，包括第三方模块的安装、卸载、升级等。用pip命令安装模块的方法最简单也最常用，下面以安装xlwings模块为例进行讲解。

按快捷键【 +R】打开“运行”对话框， 在对话框中输入“cmd”， 单击“确定”按钮，如下左图所示。随后会打开命令行窗口， 在窗口中输入命令“pip install xlwings”，如下右图所示。命令中的“xlwings”是需要安装的模块的名称，如果需要安装其他模块，将“xlwings”改为相应的模块名称即可。按【Enter】键，等待一段时间，如果出现“Successfully installed”的提示文字，说明模块安装成功，之后在编写Python代码时，就可以使用xlwings模块的功能了。

2. 在PyCharm中安装模块

除了使用pip命令安装模块，还可以在PyCharm中安装模块。下面还是以安装xlwings模块为例进行讲解。

步骤01 启动PyCharm， 单击菜单栏中的“File”， 在展开的菜单中单击“Settings”命令，如下图所示。

步骤02 在打开的“Settings”对话框中展开当前项目的选项组，如“Project: python”， 单击“Python Interpreter”选项， 在右侧界面中可看到PyCharm配置Python运行环境时自动检测到的已安装模块。现在还要安装其他模块， 单击模块列表上方的 按钮，如下图所示。

步骤03 在打开的“Available Packages”对话框中输入搜索模块的关键词，如“xlwings”，按【Enter】键， 在搜索结果中选择要安装的模块， 单击“Install Package”按钮，如下图所示。等待一段时间，安装完毕后即可关闭对话框。

1.9.3　模块的导入

安装好模块后，还需要在代码中导入模块，才能调用模块的功能。这里主要讲解两种导入模块的方法：import语句导入法和from语句导入法。

1. import语句导入法

import语句导入法会导入指定模块中的所有函数，适用于需要使用指定模块中的大量函数的情况。import语句的基本语法格式如下：

import 模块名

演示代码如下：

1  import math  # 导入math模块
2  import time  # 导入time模块

用该方法导入模块后，在后续编程中如果要调用模块中的函数，则要为函数名添加模块名的前缀，演示代码如下：

1  import math
2  a = math.sqrt(16)
3  print(a)

第2行代码要调用math模块中的sqrt()函数来计算16的平方根，所以为sqrt()函数添加了前缀math。运行结果如下：

1  4.0

2. from语句导入法

有些模块中的函数特别多，用import语句全部导入后会导致程序运行速度较慢。如果只需要使用模块中的少数几个函数，可以使用from语句导入法，这种方法可以指定要导入的函数。from语句的基本语法格式如下：

from 模块名 import 函数名

演示代码如下：

1  from math import sqrt  # 导入math模块中的单个函数
2  from time import strftime, localtime, sleep  # 导入time模块中的多个函数

使用from语句导入模块的最大好处就是在调用函数时可以直接写出函数名，无须添加模块名前缀，演示代码如下：

1  from math import sqrt  # 导入math模块中的sqrt()函数
2  a = sqrt(16)
3  print(a)

因为第1行代码中已经写明了要导入哪个模块中的哪个函数，所以第2行代码中可以直接用函数名调用函数。运行结果如下：

1  4.0

这两种导入模块的方法各有优缺点，编程时根据实际需求选择即可。

此外，如果模块名或函数名很长，可以在导入时使用关键字as对它们进行简化，以方便后续代码的编写。通常用模块名或函数名中的某几个字母来代替模块名或函数名，演示代码如下：

1  import numpy as np  # 导入NumPy模块，并将其简写为np
2  from math import factorial as fc  # 导入math模块中的factorial()函数，并将其简写为fc

1  from math import *  # 导入math模块中的所有函数
2  a = sqrt(16)
3  print(a)