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Python连载03|模块、包与高级语法:装饰器、生成器一次搞懂

  • 2026-09-10 18:28:25
Python连载03|模块、包与高级语法:装饰器、生成器一次搞懂

1模块:代码的"乐高积木"

模块就是一个 .py 文件。你写的每个 Python 文件,都可以被其他文件导入使用。这样就不用把所有代码塞在一个文件里了。

三种导入方式

案例:导入 Python 内置模块

# 方式1:导入整个模块import mathprint(math.pi)           # 3.141592653589793print(math.sqrt(16))    # 4.0# 方式2:只导入需要的东西from math import pi, ceilprint(ceil(3.2))        # 4# 方式3:给模块起别名(避免名字冲突)import datetime as dtnow = dt.datetime.now()print(now.strftime("%Y-%m-%d"))  # 2026-07-03

💡 建议:初学阶段优先用 import 模块名,代码里写 math.pi 比直接写 pi 更清晰,也避免命名冲突。

2自定义模块

把你写好的函数放在一个文件里,其他文件就能导入它。我们来创建一个 tools.py 工具模块。

案例:创建并使用自定义模块

# ===== tools.py 文件内容 ====="""常用工具函数集合"""def is_prime(n):    """判断是否为质数"""    if n < 2:        return False    for i in range(2, int(n**0.5) + 1):        if n % i == 0:            return False    return Truedef fibonacci(n):    """生成前n个斐波那契数"""    fibs = [0, 1]    while len(fibs) < n:        fibs.append(fibs[-1] + fibs[-2])    return fibs[:n]# ===== main.py 文件内容 =====from tools import is_prime, fibonacciprint(is_prime(17))          # Trueprint(fibonacci(10))         # [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34]

3包:模块的文件夹

当模块多了,就按文件夹分门别类——这就是"包"。包就是一个包含 __init__.py 文件的文件夹。

项目结构示例

my_project/

├── main.py            # 主程序

├── utils/             # 工具包

│   ├── __init__.py    # 包标识文件(可以为空)

│   ├── math_tools.py  # 数学工具模块

│   └── str_tools.py   # 字符串工具模块

└── models/            # 数据模型包

    ├── __init__.py

    └── user.py

# main.py 中导入包里的模块from utils.math_tools import is_primefrom utils.str_tools import capitalize_allfrom models.user import User

💡 一句话理解:模块 = 一个 .py 文件;包 = 一个装了多个 .py 文件的文件夹。作用都是分而治之,让代码有结构。

4装饰器:给函数自动"加buff"

装饰器是一种"不修改原函数代码,就能给它增加功能"的技术。最常见用途:计时、日志、权限校验。

你可以把装饰器理解为" gift wrapping"——不改变礼物本身,但在外面包一层漂亮的包装纸。

案例1:函数计时器

import time# 定义装饰器def timer(func):    def wrapper(*args, **kwargs):        start = time.time()        result = func(*args, **kwargs)  # 执行原函数        elapsed = time.time() - start        print(f"⏱ {func.__name__} 耗时 {elapsed:.4f} 秒")        return result    return wrapper# 用 @ 应用装饰器@timerdef slow_sum(n):    """计算1到n的和"""    total = 0    for i in range(n + 1):        total += i    return totalprint(slow_sum(1000000))

运行结果:⏱ slow_sum 耗时 0.0512 秒500000500000

案例2:带参数的装饰器——日志记录

def log(level="INFO"):    """带参数的装饰器,三层嵌套"""    def decorator(func):        def wrapper(*args, **kwargs):            print(f"[{level}] 调用 {func.__name__},参数:{args}")            result = func(*args, **kwargs)            print(f"[{level}] {func.__name__} 执行完毕")            return result        return wrapper    return decorator@log(level="DEBUG")def add(a, b):    return a + bprint(f"结果:{add(3, 5)}")
运行结果:

[DEBUG] 调用 add,参数:(3, 5)[DEBUG] add 执行完毕结果:8

💡 装饰器执行顺序:@timer 等价于 slow_sum = timer(slow_sum)。调用 slow_sum(1000000) 实际上调用的是 wrapper(1000000),wrapper 内部再调用真正的 slow_sum。

5生成器:处理大数据不吃内存

普通函数用 return 返回结果,一次返回就结束了。生成器用 yield 返回,可以暂停-恢复,一次只产出一个值,内存占用极低。

案例1:生成器 vs 列表

# 普通列表:一次性生成100万个数,全部存在内存big_list = [range(1000000)]print(len(big_list))  # 1(实际上range本身就很省)# 但如果这样写,内存会爆# big_list = [x**2 for x in range(10000000)]  # 列表推导式,全部加载# 生成器表达式:一次只算一个,不吃内存big_gen = (x**2 for x in range(10000000))print(next(big_gen))  # 0print(next(big_gen))  # 1print(next(big_gen))  # 4

案例2:用 yield 写生成器函数

def countdown(n):    """倒数生成器"""    while n > 0:        yield n      # 产出值,暂停        n -= 1         # 恢复后继续执行# 使用生成器for num in countdown(5):    print(num, end=" ")  # 5 4 3 2 1print()# 读取大文件:一行一行yield,不吃内存def read_large_file(filepath):    with open(filepath, "r", encoding="utf-8") as f:        for line in f:            yield line.strip()# 10GB的文件也能轻松遍历# for line in read_large_file("huge_data.txt"):#     process(line)  # 每次只有一行在内存里

💡 什么时候用生成器?① 处理大文件/大数据,内存放不下;② 数据是"流水线"式产生,不需要随机访问;③ 生成无限序列(如斐波那契数列)。

6推导式进阶

上一篇学过列表推导式,这里补充字典推导式和集合推导式——一行代码完成循环+条件+构建。

案例:三种推导式

# 列表推导式:筛选+变换nums = range(1, 11)evens = [x for x in nums if x % 2 == 0]print(evens)  # [2, 4, 6, 8, 10]# 字典推导式:键值对变换scores = {"语文": 85, "数学": 92, "英语": 78}grades = {k: "优" if v >= 90 else "良" if v >= 80 else "中" for k, v in scores.items()}print(grades)  # {'语文': '良', '数学': '优', '英语': '中'}# 集合推导式:去重words = "hello world hello python".split()unique = {w.upper() for w in words}print(unique)  # {'HELLO', 'WORLD', 'PYTHON'}

7综合实战:带日志的质数筛选器

把模块、装饰器、生成器三个知识点串起来,写一个"带计时和日志的质数筛选器"。

案例:prime_sieve.py

import time# ===== 装饰器:计时 + 日志 =====def profile(func):    def wrapper(*args, **kwargs):        print(f"[LOG] 开始执行 {func.__name__}")        start = time.time()        result = list(func(*args, **kwargs))  # 生成器转列表        elapsed = time.time() - start        print(f"[LOG] {func.__name__} 耗时 {elapsed:.4f}s,产出 {len(result)} 个结果")        return result    return wrapper# ===== 生成器:逐个产出质数 =====@profiledef prime_generator(max_num):    """生成小于max_num的所有质数"""    for num in range(2, max_num):        is_prime = True        for i in range(2, int(num**0.5) + 1):            if num % i == 0:                is_prime = False                break        if is_prime:            yield num   # 生成器:一次产出一个质数# ===== 主程序 =====primes = prime_generator(10000)print(f"前10个质数:{primes[:10]}")print(f"最大的5个质数:{primes[-5:]}")
运行结果:

[LOG] 开始执行 prime_generator[LOG] prime_generator 耗时 0.0031s,产出 1229 个结果前10个质数:[2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29]最大的5个质数:[9929, 9931, 9941, 9949, 9967]

💡 这个案例用到了:自定义装饰器(@profile)、生成器函数(yield)、list() 将生成器转为列表、time 模块计时。三个知识点协同工作。

本篇小结

  • 模块
    就是一个 .py 文件,用 import 导入
  • 包
    是包含 __init__.py 的文件夹,组织多个模块
  • 装饰器
    用 @ 语法,不修改原函数就能加功能(计时/日志/权限)
  • 生成器
    用 yield,一次产出一个值,处理大数据不吃内存
  • 推导式
    有列表、字典、集合三种,一行代码完成循环+条件+构建

下一篇我们将进入第三方库实战——用 requests 抓网页、用 pandas 处理数据、用 json 解析接口,真正用 Python "干活"。

Python · 模块 · 装饰器 · 生成器 · 连载第3篇

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