Импорт и создание собственных модулей - Python с нуля до Junior: Путь к первой работе в IT - Qpel.AI
QPEL.ai

Импорт и создание собственных модулей

Курс: Python с нуля до Junior: Путь к первой работе в IT12+

До сих пор мы писали весь код в одном файле. Это удобно для маленьких программ, но что делать, когда проект разрастается до сотен или тысяч строк? Представьте, что вы пишете книгу: вы же не станете писать её на одной гигантской странице, верно? Вы разделите её на главы, разделы. В программировании для этого используют модули и пакеты.

Что такое модули?

Модуль в Python — это обычный файл с расширением .py, который содержит ваш код: функции, классы, переменные. Создали файл my_module.py? Он стал модулем с именем my_module.

Модули помогают:

  • Организовать код. Разделяйте большую программу на логические части.
  • Повторно использовать код. Напишите функцию или класс один раз и используйте их в разных частях проекта или даже в разных проектах.
  • Избежать конфликтов имён. В разных модулях могут быть функции с одинаковыми именами, и это не вызовет проблем.

Импорт модулей: используем чужой и свой код

Чтобы использовать код из другого модуля, его нужно импортировать. Python предлагает много встроенных модулей (например, math для математики, random для случайных чисел), а также позволяет импортировать модули, созданные вами или другими разработчиками.

Как импортировать

  1. import module_name: Импортирует весь модуль. Чтобы получить доступ к его содержимому, используйте префикс module_name..

    # Пример использования встроенного модуля math
import math

radius = 5
area = math.pi * radius**2
print(f"Площадь круга: {area}")

# Пример использования встроенного модуля random
import random

random_number = random.randint(1, 10) # Случайное целое число от 1 до 10
print(f"Случайное число: {random_number}")

  2. import module_name as alias: Импортирует весь модуль, но позволяет дать ему короткое имя (псевдоним). Это удобно для длинных названий или для стандартизации.

    import math as m

radius = 7
area = m.pi * radius**2
print(f"Площадь круга (с псевдонимом): {area}")

  3. from module_name import item1, item2: Импортирует только конкретные функции, классы или переменные из модуля. После этого их можно использовать без префикса module_name..

    from math import pi, sqrt

side1 = 3
side2 = 4
hypotenuse = sqrt(side1**2 + side2**2) # Используем sqrt напрямую
print(f"Гипотенуза: {hypotenuse}")

radius = 10
area = pi * radius**2 # Используем pi напрямую
print(f"Площадь круга: {area}")

  4. from module_name import *: Импортирует всё содержимое модуля. Не используйте этот способ в больших проектах. Он может привести к конфликтам имён (если в разных модулях есть функции с одинаковыми названиями) и затрудняет понимание, откуда взялась та или иная функция.

    # НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ для реальных проектов!
from math import *

print(f"Значение PI: {pi}")
print(f"Корень из 25: {sqrt(25)}")

💡 Совет по импорту

Всегда старайтесь использовать import module_name или from module_name import item. Это делает код яснее и помогает избежать конфликтов имён. Импорт всего модуля с псевдонимом (import module_name as alias) тоже хороший вариант, особенно для часто используемых модулей.

Создаём свои модули

Создать свой модуль очень просто! Достаточно сохранить Python-код в файле с расширением .py.

Давайте создадим простой модуль для геометрических расчётов.

Шаг 1: Создайте файл geometry.py

В том же каталоге, где будет ваш основной скрипт, создайте файл geometry.py со следующим содержимым:

# geometry.py

PI = 3.14159

def circle_area(radius):
    """Вычисляет площадь круга."""
    return PI * radius**2

def rectangle_area(length, width):
    """Вычисляет площадь прямоугольника."""
    return length * width

def triangle_area(base, height):
    """Вычисляет площадь треугольника."""
    return 0.5 * base * height

print("Модуль geometry загружен!") # Это сообщение появится при первом импорте модуля

Шаг 2: Создайте основной скрипт main.py

Теперь создайте файл main.py в том же каталоге:

# main.py

import geometry

# Используем функции и переменные из нашего модуля geometry
radius = 5
print(f"Площадь круга с радиусом {radius}: {geometry.circle_area(radius)}")

length = 10
width = 6
print(f"Площадь прямоугольника {length}x{width}: {geometry.rectangle_area(length, width)}")

base = 7
height = 4
print(f"Площадь треугольника с основанием {base} и высотой {height}: {geometry.triangle_area(base, height)}")

# Можно импортировать конкретные функции
from geometry import circle_area

print(f"Площадь круга снова: {circle_area(8)}")

Шаг 3: Запустите main.py

Запустите main.py и увидите вывод:

Модуль geometry загружен!
Площадь круга с радиусом 5: 78.53975
Площадь прямоугольника 10x6: 60
Площадь треугольника с основанием 7 и высотой 4: 14.0
Площадь круга снова: 201.06176

Обратите внимание: строка "Модуль geometry загружен!" вывелась только один раз. Python кэширует импортированные модули, чтобы не загружать их повторно.

Что такое пакеты?

Когда модулей становится много, их можно объединить в пакеты. Пакет — это просто каталог, который содержит несколько модулей и специальный файл __init__.py. Файл __init__.py может быть пустым, но его наличие говорит Python, что этот каталог — пакет.

🚀 Зачем нужны пакеты?

Пакеты позволяют создавать иерархическую структуру для ваших модулей. Это делает код ещё более организованным и управляемым, что особенно важно для крупных проектов и библиотек.

Представьте, что мы хотим расширить наш модуль geometry и добавить расчёты для 3D-фигур. Мы можем создать пакет shapes:

my_project/
├── main.py
└── shapes/
    ├── __init__.py
    ├── two_d.py
    └── three_d.py

В файле shapes/two_d.py будут функции для 2D-фигур (как в нашем geometry.py), а в shapes/three_d.py — для 3D-фигур.

Пример содержимого:

shapes/two_d.py:

# shapes/two_d.py
PI = 3.14159

def circle_area(radius):
    return PI * radius**2

def rectangle_area(length, width):
    return length * width

shapes/three_d.py:

# shapes/three_d.py
def cube_volume(side):
    return side**3

def sphere_volume(radius):
    return (4/3) * 3.14159 * radius**3

Импорт из пакета:

Теперь в main.py мы можем импортировать модули из пакета shapes так:

# main.py
import shapes.two_d
import shapes.three_d

# Используем функции из 2D-модуля
print(f"Площадь круга: {shapes.two_d.circle_area(6)}")

# Используем функции из 3D-модуля
print(f"Объем куба: {shapes.three_d.cube_volume(4)}")

# Или с использованием from...import
from shapes.two_d import rectangle_area
from shapes.three_d import sphere_volume

print(f"Площадь прямоугольника: {rectangle_area(5, 8)}")
print(f"Объем сферы: {sphere_volume(3)}")

Где Python ищет модули?

Когда вы импортируете модуль, Python ищет его в определённом порядке:

  1. В текущем каталоге (где запущен скрипт).
  2. В каталогах, указанных в переменной окружения PYTHONPATH.
  3. В стандартных каталогах установки Python (например, site-packages, куда устанавливаются сторонние библиотеки).

Вы можете увидеть список путей, по которым Python ищет модули, с помощью модуля sys:

import sys
print(sys.path)

Практическое задание 🚀

  1. Создайте новый каталог для проекта, например, my_project.
  2. Внутри my_project создайте файл utils.py со следующими функциями:
    • greet(name): принимает имя и выводит приветствие (например, "Привет, [имя]!").
    • add_numbers(a, b): принимает два числа и возвращает их сумму.
  3. В том же каталоге my_project создайте файл app.py.
  4. В app.py импортируйте функции из utils.py и используйте их:
    • Вызовите greet() с вашим именем.
    • Вызовите add_numbers() с двумя числами и выведите результат.
  5. Запустите app.py и убедитесь, что всё работает.

Модули и пакеты — это фундамент для создания любого нетривиального Python-приложения. Понимание того, как их создавать и использовать, критически важно для дальнейшего изучения более сложных тем, таких как объектно-ориентированное программирование, где классы часто организуются в модули и пакеты.