1 模組

1.1 模組的定義

• 容器 -> 資料的封裝
• 函式 -> 語句的封裝
• 類 -> 方法和屬性的封裝
• 模組 -> 程式檔案
  • 在Python中，每個Python檔案都可以作為一個模組，模組的名字就是檔案的名字，也就是說自定義模組名必須符合識別符號命名規則。
  • 模組就是一個Python檔案，以.py做字尾名，裡面包含了物件定義和語句。

1.2 名稱空間

名稱空間因為物件的不同，也有所區別，可以分為如下幾種：

• 內建名稱空間（Built-in Namespaces）：Python 執行起來，它們就存在了。內建函式的名稱空間都屬於內建名稱空間，所以，我們可以在任何程式中直接執行它們，比如id(),不需要做什麼操作，拿過來就直接使用了。
• 全域性名稱空間（Module：Global Namespaces）：每個模組建立它自己所擁有的全域性名稱空間，不同模組的全域性名稱空間彼此獨立，不同模組中相同名稱的名稱空間，也會因為模組的不同而不相互干擾。
• 本地名稱空間（Function & Class：Local Namespaces）：模組中有函式或者類，每個函式或者類所定義的名稱空間就是本地名稱空間。如果函式返回了結果或者丟擲異常，則本地名稱空間也結束了。
• 程式在查詢上述三種名稱空間的時候，就按照從裡到外的順序，即：Local Namespaces --> Global Namesspaces --> Built-in Namesspaces。

1.3 匯入模組

• 匯入模組：就是使用別人編寫好的程式
• 方法：
  • 第一種：import 模組名 呼叫： 模組名.功能名()
  • 第二種：from 模組名 import 函式名 呼叫：功能名()
  • 第三種：
    模組定義別名：import 模組名 as 新名字
    功能定義別名：from 模組名 import 功能 as 新名字
• 【例子】

【建立模組】

# TemperatureConversion.py
def c2f(cel):
    fah = cel * 1.8 + 32
    return fah

def f2c(fah):
    cel = (fah - 32) / 1.8
    return cel

【import 模組名】

import TemperatureConversion

print('32攝氏度 = %.2f華氏度' % TemperatureConversion.c2f(32))
print('99華氏度 = %.2f攝氏度' % TemperatureConversion.f2c(99))

# 32攝氏度 = 89.60華氏度
# 99華氏度 = 37.22攝氏度

【from 模組名 import 函式名】

from TemperatureConversion import c2f, f2c
print('32攝氏度 = %.2f華氏度' % c2f(32))
print('99華氏度 = %.2f攝氏度' % f2c(99))
# 32攝氏度 = 89.60華氏度
# 99華氏度 = 37.22攝氏度

【import 模組名 as 新名字】

import TemperatureConversion as tc
print('32攝氏度 = %.2f華氏度' % tc.c2f(32))
print('99華氏度 = %.2f攝氏度' % tc.f2c(99))
# 32攝氏度 = 89.60華氏度
# 99華氏度 = 37.22攝氏度

1.4 if __ name__ == ‘__main __’

• __name__：是內建變數，可用於表示當前模組的名字。
• 如果一個 .py 檔案（模組）被直接執行時，其__name__值為__main__，即模組名為__main__。
• if __name__ == '__main__'的意思是：當 .py 檔案被直接執行時，if __name__ == '__main__'之下的程式碼塊將被執行；當 .py 檔案以模組形式被匯入時，if __name__ == '__main__'之下的程式碼塊不被執行。

【例子：沒有 if __ name__ == ‘__main __’】

# 模組檔案const.py 
PI = 3.14
def main():
    print("PI:", PI)

main()
# PI: 3.14
-------------------------
# 呼叫模組
from const import PI
def calc_round_area(radius):
    return PI * (radius ** 2)
def main():
    print("round area: ", calc_round_area(2))
main()
'''
PI: 3.14 # 模組裡的測試內容也被列印出來了
round area:  12.56
'''

# 模組檔案const.py 
PI = 3.14
def main():
    print("PI:", PI)
if __name__ == "__main__":
    main()
# PI: 3.14
-------------------------
# 呼叫模組
from const import PI
def calc_round_area(radius):
    return PI * (radius ** 2)
def main():
    print("round area: ", calc_round_area(2))
main()
'''
round area:  12.56
'''

1.5 模組定義順序

• 1 當前目錄
• 2 如果不再當前目錄，Python搜尋在shell變數Pythonpath下的每個目錄
• 3 如果都沒有，Python會檢視預設路徑

注意：自己已有的檔名不要和已有的模組名重複，否則會導致模組功能無法使用。

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2 包

• 包：將有聯絡的模組組織在一起，即放在同一個資料夾下，並且在這個資料夾建立一個名字為__init__.py，那麼這個資料夾稱為包。

• 建立包分為三個步驟：

  • 建立一個資料夾，用於存放相關的模組，資料夾的名字即包的名字。
  • 在資料夾中建立一個 __init__.py 的模組檔案，內容可以為空。
  • 將相關的模組放入資料夾中。

• 匯入包：

  • 方法1：
    import 包名.模組名 # 匯入
    包名.模組名.目標 # 呼叫
  • 方法2：
    必須在__init__py檔案中新增__all__=[] ，控制允許匯入的模組列表
    from 包名 import * # 匯入
    模組名.目標 # 呼叫

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3 習題

1、怎麼查出通過 from xx import xx導⼊的可以直接調⽤的⽅法？

• 如果包內的__init__.py檔案裡有__all__=[]時，可以直接呼叫的方法為[]列表內定義的所有子模組。沒有__all__列表時，就看__init__.py檔案裡的程式碼做具體判斷。__all__=[] ，控制允許匯入的模組列表。

2、瞭解Collection模組，編寫程式以查詢給定列表中最常見的元素。
題目說明：
輸入：language = [‘PHP’, ‘PHP’, ‘Python’, ‘PHP’, ‘Python’, ‘JS’, ‘Python’, ‘Python’,‘PHP’, ‘Python’]
輸出：Python

from collections import Counter # Counter是對字典型別的補充，用於追蹤值的出現次數，具備字典的所有功能加自己的功能
language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
def most_element(language):
    x= Counter(language) # 統計列表中各語言出現的次數
    dic = dict(x) # {'PHP': 4, 'Python': 5, 'JS': 1}
    list1 = list(dic.keys()) # 存鍵
    list2 = list(dic.values()) # 存值
    i = list2.index(max(list2)) # 返回最大值對應語言的下標
    return list1[i]
print(most_element(language))
# python

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4 datetime模組

• datetime 是 Python 中處理日期的標準模組，它提供了 4 種對日期和時間進行處理的類：datetime、date、time 和 timedelta。

4.1 datetime類

• datetime.now(tz=None) 獲取當前的日期時間，輸出順序為：年、月、日、時、分、秒、微秒。
• datetime.timestamp()獲取以 1970年1月1日為起點記錄的秒數。
• datetime.fromtimestamp(tz=None) 使用 unixtimestamp 建立一個 datetime。

import datetime
dt = datetime.datetime(year=2020, month=8, day=23, hour=15, minute=38, second=20)
print(dt) # 2020-08-23 15:38:20
print(dt.timestamp()) # 1598168300.0
dt =datetime.datetime.now()
print(dt) # 2020-08-03 15:59:40.878923

• datetime.strftime(fmt) 格式化 datetime 物件

符號	說明
%a	本地簡化星期名稱（如星期一，返回 Mon）
%A	本地完整星期名稱（如星期一，返回 Monday）
%b	本地簡化的月份名稱（如一月，返回 Jan）
%B	本地完整的月份名稱（如一月，返回 January）
%c	本地相應的日期表示和時間表示
%d	月內中的一天（0-31）
%H	24小時制小時數（0-23）
%I	12小時制小時數（01-12）
%j	年內的一天（001-366）
%m	月份（01-12）
%M	分鐘數（00-59）
%p	本地A.M.或P.M.的等價符
%S	秒（00-59）
%U	一年中的星期數（00-53）星期天為星期的開始
%w	星期（0-6），星期天為星期的開始
%W	一年中的星期數（00-53）星期一為星期的開始
%x	本地相應的日期表示
%X	本地相應的時間表示
%y	兩位數的年份表示（00-99）
%Y	四位數的年份表示（0000-9999）
%Z	當前時區的名稱（如果是本地時間，返回空字串）
%%	%號本身

【例子】如何將 datetime 物件轉換為任何格式的日期？

import datetime

dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=51, second=49)
s = dt.strftime("'%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(s)  # '2020/06/25 11:51:49

s = dt.strftime('%d %B, %Y, %A')
print(s)  # 25 June, 2020, Thursday

【練習】如何將給定日期轉換為 “mmm-dd, YYYY” 的格式？

import datetime

d1 = datetime.date(2010, 9, 28)
print(d1.strftime('%b-%d,%Y'))
# Sep-28,2010

• datetime.date() Return the date part.
• datetime.time() Return the time part, with tzinfo None.
• datetime.year 年
• datetime.month 月
• datetime.day 日
• datetime.hour 小時
• datetime.minute 分鐘
• datetime.second 秒
• datetime.isoweekday 星期幾

4.1.1 解析字串

在處理含有字串日期的資料集或表格時，我們需要一種自動解析字串的方法，無論它是什麼格式的，都可以將其轉化為 datetime 物件。這時，就要使用到 dateutil 中的 parser 模組。

• parser.parse(timestr, parserinfo=None, **kwargs)

【例子】如何將字串日期解析為 datetime 物件？

from dateutil import parser

s1 = "2010 Jan 1"
s2 = '31-1-2000'
s3 = 'October10, 1996, 10:40pm'

dt1 = parser.parse(s1)
dt2 = parser.parse(s2)
dt3 = parser.parse(s3)

print(dt1)  # 2010-01-01 00:00:00
print(dt2)  # 2000-01-31 00:00:00

4.2 date類

• date.today() 獲取當前日期資訊

【例子】如何在 Python 中獲取當前日期和時間？

import datetime
d = datetime.date.today()
print(d)  # 2020-06-25
print(type(d))  # <class 'datetime.date'>

【練習】如何統計兩個日期之間有多少個星期六？

import datetime

d1 = datetime.date(1869, 1, 2)
d2 = datetime.date(1869, 10, 2)
dt = (d2 - d1).days
print(dt)
print(d1.isoweekday())  # 6
print(dt // 7 + 1)  # 40

4.3 time類

【例子】如何使用 datetime.time() 類？

import datetime

t = datetime.time(12, 9, 23, 12980)
print(t)  # 12:09:23.012980
print(type(t))  # <class 'datetime.time'>

【練習】如何將給定日期轉換為當天開始的時間？

import datetime

date = datetime.date(2019, 10, 2)
dt = datetime.datetime(date.year, date.month, date.day)
print(dt)  # 2019-10-02 00:00:00

dt = datetime.datetime.combine(date, datetime.time.min)
print(dt)  # 2019-10-02 00:00:00

4.4 timedate類

• timedelta 表示具體時間例項中的一段時間。你可以把它們簡單想象成兩個日期或時間之間的間隔。
  它常常被用來從 datetime 物件中新增或移除一段特定的時間。
• 如果將兩個 datetime 物件相減，就會得到表示該時間間隔的 timedelta 物件。同樣地，將兩個時間間隔相減，可以得到另一個 timedelta 物件。

import datetime

td = datetime.timedelta(days=30)
print(td)  # 30 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>
print(datetime.date.today())  # 2020-07-01
print(datetime.date.today() + td)  # 2020-07-31

dt1 = datetime.datetime(2020, 1, 31, 10, 10, 0)
dt2 = datetime.datetime(2019, 1, 31, 10, 10, 0)
td = dt1 - dt2
print(td)  # 365 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>

td1 = datetime.timedelta(days=30)  # 30 days
td2 = datetime.timedelta(weeks=1)  # 1 week
td = td1 - td2
print(td)  # 23 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>

5 習題

1、假設你獲取了使用者輸入的日期和時間如2020-1-21 9:01:30，以及一個時區資訊如UTC+5:00，均是str，請編寫一個函式將其轉換為timestamp：
參考文章.

"""
Input file
example1: dt_str='2020-6-1 08:10:30', tz_str='UTC+7:00'
example2: dt_str='2020-5-31 16:10:30', tz_str='UTC-09:00'
   
Output file
result1: 1590973830.0
result2: 1590973830.0
"""
from datetime import timezone, timedelta
from dateutil import parser

def to_timestamp(dt_str, tz_str):
    dt1 = parser.parse(dt_str)
    s = ""
    for i in tz_str:
        if i == "+" or i == "-":
            j = tz_str.index(i)+1
            while(tz_str[j] != ":"):
                s = s + tz_str[j]
                j = j+1
            s = int(s)
            if i == "+":
                s = s
            if i == "-":
                s = -s
    tz_utc = timezone(timedelta(hours=s))
    dt = dt1.replace(tzinfo=tz_utc)
    return dt.timestamp()


print(to_timestamp('2020-6-1 08:10:30', 'UTC+7:00'))
print(to_timestamp('2020-5-31 16:10:30', 'UTC-09:00'))

2、編寫Python程式以選擇指定年份的所有星期日。
參考文章.

"""
Input file
   2020
   
Output file
   2020-01-05                         
   2020-01-12              
   2020-01-19                
   2020-01-26               
   2020-02-02     
   -----
   2020-12-06               
   2020-12-13                
   2020-12-20                
   2020-12-27 
"""
   
import datetime

def all_sundays(year):
    dt1 = datetime.datetime(year=year, month=1, day=1)
    dt2 = datetime.datetime(year=year, month=12, day=31)
    dt = (dt2 - dt1).days
    d = datetime.timedelta(days=1)
    for i in range(dt+1):
        a = dt1.isoweekday()
        if a == 7:
            s = dt1.strftime("%Y-%m-%d")
            print(s)
        dt1 = dt1 + d
all_sundays(2020)