零基础学习Python中四大核心导包语法

# 1. 导入整个math模块
import math
# 2. 通过模块名调用函数/变量
# 计算圆周率π（math.pi是math模块中的变量）
print("圆周率π的值：", math.pi)  # 输出：3.141592653589793
# 计算正弦函数sin(π/2)（关联高数三角函数）
sin_value = math.sin(math.pi / 2)
print("sin(π/2)的值：", sin_value)  # 输出：1.0
# 计算平方根√16（关联高数基本运算）
sqrt_value = math.sqrt(16)
print("√16的值：", sqrt_value)  # 输出：4.0

# 1. 导入numpy模块，起别名np（行业通用别名，新手要记住）
import numpy as np
# 2. 通过别名np调用函数
# 创建一个2×3的矩阵（关联线代矩阵概念）
matrix = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
print("2×3矩阵：\n", matrix)
# 输出：
# [[1 2 3]
#  [4 5 6]]
# 计算矩阵的转置（关联线代矩阵转置）
transpose_matrix = matrix.T
print("矩阵的转置：\n", transpose_matrix)
# 输出：
# [[1 4]
#  [2 5]
#  [3 6]]

# 1. 从math模块中导入指定的函数和变量
from math import pi, sin, sqrt
# 2. 直接使用函数名/变量名，不需要写math.
print("圆周率π的值：", pi)
print("sin(π/2)的值：", sin(pi / 2))
print("√16的值：", sqrt(16))
# 3. 也可以一次导入多个，用逗号分隔
from math import cos, tan, log
print("cos(0)的值：", cos(0))  # 输出：1.0

# 假设你有一个ai_tools包，里面有math_utils.py模块
from ai_tools import math_utils
# 使用时通过模块名调用
math_utils.my_sin(pi / 2)

# 从math模块中导入所有内容
from math import *
# 直接使用
print(pi)
print(sin(pi / 2))

# my_calculator.py - 自定义计算器模块
# 定义模块级变量（可以被导入）
PI = 3.1415926  # 模拟圆周率
# 定义加法函数
def add(a, b):
    """计算两个数的和"""
    return a + b
# 定义减法函数
def subtract(a, b):
    """计算两个数的差"""
    return a - b
# 定义乘法函数
def multiply(a, b):
    """计算两个数的积"""
    return a * b
# 定义除法函数
def divide(a, b):
    """计算两个数的商，除数不能为0"""
    if b == 0:
        raise ValueError("除数不能为0")  # 抛出异常
    return a / b
# 定义私有函数（以下划线开头，不会被from module import *导入）
def _private_function():
    """这是一个私有函数，仅在模块内部使用"""
    print("这是私有函数，外部不应该直接调用")
# 模块的测试代码（仅在直接运行该模块时执行，导入时不执行）
if __name__ == "__main__":
    print("测试my_calculator模块：")
    print("1 + 2 =", add(1, 2))
    print("5 - 3 =", subtract(5, 3))
    print("2 × 3 =", multiply(2, 3))
    print("6 ÷ 2 =", divide(6, 2))

# test_module.py - 测试自定义模块
# 方式1：导入整个模块
import my_calculator
print("方式1：")
print("PI的值：", my_calculator.PI)
print("3 + 4 =", my_calculator.add(3, 4))
# 方式2：导入指定函数
from my_calculator import subtract, multiply
print("\n方式2：")
print("10 - 5 =", subtract(10, 5))
print("4 × 5 =", multiply(4, 5))
# 方式3：导入模块并起别名
import my_calculator as mc
print("\n方式3：")
print("8 ÷ 2 =", mc.divide(8, 2))

ai_utils/                # 包的根文件夹
    __init__.py          # 包的标识文件（可以为空，也可以写初始化代码）
    math_tools.py        # 高数工具模块
    linear_algebra.py    # 线代工具模块
一键获取完整项目代码
步骤2：编写包中的模块
math_tools.py（高数工具模块）：
# ai_utils/math_tools.py - 高数工具模块
import math
# 计算正弦函数（角度制转弧度制）
def sin_degree(degree):
    """输入角度，返回正弦值"""
    radian = math.radians(degree)  # 角度转弧度
    return math.sin(radian)
# 计算余弦函数（角度制）
def cos_degree(degree):
    """输入角度，返回余弦值"""
    radian = math.radians(degree)
    return math.cos(radian)

linear_algebra.py（线代工具模块，简化版）：
# ai_utils/linear_algebra.py - 线代工具模块
# 计算两个向量的点积（关联线代向量点积）
def vector_dot_product(v1, v2):
    """计算两个列表表示的向量的点积，要求长度相同"""
    if len(v1) != len(v2):
        raise ValueError("两个向量长度必须相同")
    # 用zip并行遍历两个向量，对应元素相乘后求和
    return sum(a * b for a, b in zip(v1, v2))
一键获取完整项目代码
__init__.py（可以为空，也可以写初始化代码，比如导入常用模块）：
# ai_utils/__init__.py - 包的初始化文件
# 可选：导入包中的常用模块，方便用户直接从包导入
from . import math_tools
from . import linear_algebra

# test_package.py - 测试自定义包
# 方式1：导入包中的模块
from ai_utils import math_tools, linear_algebra
print("方式1：")
print("sin(30°) =", math_tools.sin_degree(30))  # 输出：0.5
print("向量[1,2,3]和[4,5,6]的点积：", linear_algebra.vector_dot_product([1,2,3], [4,5,6]))  # 输出：32
# 方式2：从模块中导入指定函数
from ai_utils.math_tools import cos_degree
print("\n方式2：")
print("cos(60°) =", cos_degree(60))  # 输出：0.5

import random
# 生成0-1之间的随机浮点数
print(random.random())
# 生成指定范围内的随机整数（左闭右闭）
print(random.randint(1, 10))  # 生成1-10的整数
# 从列表中随机选择一个元素
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
print(random.choice(fruits))
# 从列表中随机选择多个元素（不重复）
print(random.sample(fruits, 2))
# 打乱列表的顺序（原地修改）
random.shuffle(fruits)
print(fruits)

import os
# 获取当前工作目录
print("当前目录：", os.getcwd())
# 列出指定目录下的所有文件和文件夹
print("目录内容：", os.listdir("."))  # "."表示当前目录
# 创建目录（如果不存在）
if not os.path.exists("test_dir"):
    os.mkdir("test_dir")
# 拼接路径（跨平台兼容，Windows用\，Linux用/）
file_path = os.path.join("test_dir", "test.txt")
print("文件路径：", file_path)
# 判断文件/目录是否存在
print("文件是否存在：", os.path.exists(file_path))
print("是否是目录：", os.path.isdir("test_dir"))
print("是否是文件：", os.path.isfile(file_path))

import sys
# 获取Python版本
print("Python版本：", sys.version)
# 获取命令行参数（运行脚本时传入的参数）
print("命令行参数：", sys.argv)
# 获取模块搜索路径（Python导包时会从这些路径找模块）
print("模块搜索路径：", sys.path)
# 退出程序
# sys.exit()

# 临时添加模块搜索路径的示例
import sys
import os
# 获取模块所在目录的绝对路径
module_dir = os.path.abspath("path/to/your/module")
# 添加到模块搜索路径
if module_dir not in sys.path:
    sys.path.append(module_dir)
# 现在可以导入模块了
import your_module

# 错误示例：命名冲突
from math import sin
# 自己定义的sin函数
def sin(x):
    print("这是我自己的sin函数")
# 调用时，自己的函数覆盖了math的sin函数
sin(math.pi / 2)  # 输出：这是我自己的sin函数

# 正确示例：给导入的函数起别名
from math import sin as math_sin
def sin(x):
    print("这是我自己的sin函数")
# 调用math的sin函数
print(math_sin(math.pi / 2))  # 输出：1.0
# 调用自己的sin函数
sin(0)  # 输出：这是我自己的sin函数

module_a.py：
# module_a.py
import module_b
def func_a():
    print("这是func_a")
    module_b.func_b()
一键获取完整项目代码
module_b.py：
# module_b.py
import module_a
def func_b():
    print("这是func_b")
    module_a.func_a()

# 修正后的module_a.py
def func_a():
    print("这是func_a")
    # 延迟导入：在函数内部导入
    import module_b
    module_b.func_b()

# 不推荐：导入私有成员
from my_calculator import _private_function
_private_function()  # 虽然可以运行，但不符合规范