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本书介绍如何用Python开发科学计算的应用程序，除了介绍数值计算之外，还着重介绍如何制作交互式的2D、3D图像，如何设计精巧的程序界面，如何与C语言编写的高速计算程序结合，如何编写声音、图像处理算法等内容。...&&
Spyder是(x,y)的作者为它开发的一个简单的集成开发环境。和其他的开发环境相比，它最大的优点就是模仿MATLAB的&工作空间&的功能，可以很方便地观察和修改数组的值。图1-5是Spyder的界面截图。
图1-5&&在Spyder中执行图像处理的程序
Spyder的界面由许多窗格构成，用户可以根据自己的喜好调整它们的位置和大小。当多个窗格出现在一个区域时，将使用标签页的形式显示。例如在图1-5中，可以看到&Editor&、&Object&inspector&、&Variable&explorer&、&File&explorer&、&Console&、&History&log&以及两个显示图像的窗格。在View菜单中可以设置是否显示这些窗格。表1-2中列出了Spyder的主要窗格及其作用：
按F5键将运行当前编辑器中的程序。第一次运行程序时，将弹出一个如图1-6所示的运行配置对话框。在此对话框中可以对程序的运行进行如下配置：
● Command line options：输入程序的运行参数。
● Working directory：输入程序的运行路径。
● Execute in current Python or IPython interpreter：在当前的Python控制台中运行程序。程序可以访问此控制台中的所有全局对象，控制台中已经载入的模块不需要重新载入，因此程序的启动速度较快。
● Execute in a new dedicated Python interpreter：新开一个Python控制台并在其中运行程序，程序的启动速度较慢，但是由于新控制台中没有多余的全局对象，因此更接近实际的运行情况。当选择此项时，还可以选中&Interact with the Python interpreter after execution&复选框，这样当程序结束运行时，控制台进程将继续运行，因此可以通过它查看程序运行之后的所有全局对象。此外，还可以在&Command line options&中输入新控制台的启动参数。
运行配置对话框只会在第一次运行程序时出现，如果想修改程序的运行配置，可以按F6键打开运行配置对话框。
图1-7&&使用&Variable&explorer&窗格查看和编辑数组的内容
选择菜单中的Plot选项，将弹出如图1-8所示的绘图窗口。在绘图窗口的右键菜单中选择&Parameters&，将弹出一个编辑绘图对象的对话框。图1-8中使用此对话框修改了曲线的颜色和线宽。
图1-8&&在&Variable&explorer&窗格中将数组绘制成曲线
Spyder的功能比较多，这里仅介绍一些常用的功能和技巧：
●&默认配置下，&Variable&explorer&窗格中不显示以大写字母开头的变量，可以单击工具栏中的配置按钮(最后一个按钮)，在菜单中取消&Exclude&capitalized&references&的选中状态。
●&在控制台中，可以按Tab按键进行自动补全。在变量名之后输入&?&，可以在&Object&inspector&窗格中查看对象的说明文档。此窗格的Options菜单中的&Show&source&选项可以开启显示函数的源程序。
●&可以通过&Working&directory&工具栏修改工作路径，用户程序运行时，将以此工作路径作为当前路径。例如我们只需要修改工作路径，就可以用同一个程序处理不同文件夹下的数据文件。
●&在程序编辑窗口中按住Ctrl键，并单击变量名、函数名、类名或模块名，可以快速跳转到定义位置。如果是在别的程序文件中定义的，将打开此文件。在学习一个新模块的用法时，我们经常需要查看模块中的某个函数或类是如何实现的，使用此功能可以帮助我们快速查看和分析各个模块的源程序。例如下面的程序从不同的扩展库载入了一些模块和类。用Spyder打开此文件，按住Ctrl键，并单击signal、pl、HasTraits、Instance、View、Item、lfilter、plot、title等，将打开定义它们的程序文件，并跳转到相应的行。
gotodefine.py
测试定义跳转功能
from&scipy&import&signal
import&pylab&as&pl
from&enthought.traits.api&import&HasTraits,&Instance
from&enthought.traits.ui.api&import&View,&Item
signal.lfilter
图1-6& 运行配置对话框
控制台中的全局对象可以在&Variable explorer&窗格中找到。此窗格支持数值、字符串、元组、列表、字典以及NumPy数组等对象的显示和编辑。图1-7(左)是&Variable explorer&窗格的截图，其中列出了当前控制台中的变量名、类型、大小以及内容。右击变量名，弹出对此变量进行操作的菜单。在菜单中选择Edit选项，弹出图1-7(右)所示的数组编辑窗口。此编辑窗口中，单元格的背景颜色直观地显示了数值的大小。
1.3.3&&Wing&IDE&101
Wing&IDE是一个功能强大的Python集成开发环境，它的专业版是商用软件，但是也提供了一个免费的简装版本Wing&IDE&101。
和Spyder一样，在Wing&IDE中只需要按住Ctrl键并同时单击函数名或类名，就能直接跳转到定义它的位置。此外，Wing&IDE还有不错的调试功能。在程序中设置断点之后，单击Debug按钮就可以进入调试运行模式。当运行到断点之后，程序将暂停运行。读者可以用Wing&IDE打开下面的程序，并将光标移到&self.count&+=&1&一行，按F9键添加断点，然后按F5键开始调试程序。
图1-9是调试程序时的界面截图。程序执行之后会显示出一个小窗口，其中有一个名为&Click&Me&的按钮，单击它将调用程序中的_button_fired()，遇到断点从而暂停程序运行。此时可以观察程序的调用堆栈(Call&stack)和堆栈数据(Stack&Data)。
在主窗口左侧的&Stack&Data&窗格中，显示了locals和globals两个字典，它们分别是当前执行环境下的全局变量和当前堆栈位置中的局部变量。下半部分显示了被选中的名为self的局部变量的内容。在主窗口下方的&Call&Stack&窗格中显示了执行到断点处的调用堆栈，其中堆栈的顶部，即最下面一行被选中。可以用鼠标选中堆栈中的其他调用点，程序编辑窗格和&Stack&Data&窗格中的内容也随之发生变化。通过这种方法可以观察堆栈中的所有局部变量，了解运行到断点处的整个调用过程，并查看与其相关的源程序。
图1-9&&用Wing&IDE&101调试程序
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廖雪峰 python3 教程
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3秒自动关闭窗口模块间相互独立相互引用是任何一种编程语言的基础能力。对于&模块&这个词在各种编程语言中或许是不同的，但我们可以简单认为一个程序文件是一个模块，文件里包含了类或者方法的定义。对于编译型的语言，比如C#中的一个.cs文件，Java中的一个.java或者编译后的.class文件可以认为是一个模块（但常常不表述为模块）；对于解释型的语言会更加直观些，比如PHP的.php文件，在Python中就是.py文件可以认为是一个模块。在&模块&之上有&包&，主要是为了方便组织和管理模块。比如C#中编译后的.dll文件（但常常不表述为包Package，而是库Library），Java将.class打包后的.jar文件，PHP的.phar文件（模仿Java包），在Python中一个特殊定义的文件夹是一个包，可以打包为egg文件。但对于解释型语言&包&并没有编译成低级语言而后打包的意思，只是更加方便模块化和管理模块间的依赖。每种编程语言对于模块和包管理都有一定的约定，不了解这些约定，那会给学习这种语言的带来障碍。下面我想来梳理一下Python的这些约定。
一、Python查找模块的路径
运行Python应用或引用Python模块，Python解释器要有一个查找的过程。可以通过设置一个环境变量PYTHONPATH为Python增加一个搜索路径，以方便查找到相关Python模块（不同的操作系统环境变量的设置稍有不同，默认以下都是WIndows环境），这与众多应用程序需要设置一个系统环境变量的道理是一样的。在命令行中可以通过以下命令设置：
C:\Users\Administrator&set PYTHONPATH=E:/Project/Python/ModuleAndPackage/
进入Python环境后可以，通过Python的sys.path属性获得当前搜索路径的配置，可以看到之前我们设置的路径已经在当前搜索路径中了。
C:\Users\Administrator&python
Python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, Dec
5 :19) [MSC v.1500 32 bit (Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
&&& import sys
&&& sys.path
['', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage', 'C:\\Windows\\system32\\python27.zip', 'C:\\Python\\DLLs', 'C:\\Python\\lib', 'C:\\Python\\lib\\plat-win', 'C:\\Python\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python', 'C:\\Python\\lib\\site-packages']
也可以通过sys模块的append方法在Python环境中增加搜索路径。
&&& sys.path.append("E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage2")
&&& sys.path
['', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage', 'C:\\Windows\\system32\\python27.zip', 'C:\\Python\\DLLs', 'C:\\Python\\lib', 'C:\\Python\\lib\\plat-win', 'C:\\Python\\lib\\lib-tk', 'C:\\Python', 'C:\\Python\\lib\\site-packages', 'E:\\Project\\Python\\ModuleAndPackage2']
二、Python中的模块和包
前面已经提到每个.py文件都是可以认为是一个Python模块，.py文件中可以包含类、方法、变量和常量（Python还没有严格意义上的常量，只是约定大写的变量作为常量），文件内也可以直接写所有的逻辑语句并在加载时从上之下直接执行，这与其他解释型语言是类似的。例如我们选择在文件夹ModuleAndPackage中创建一个文本文件person.py文件即创建了一个简单的Python模块，其内容如下：
# -*- coding: utf-8 -*-
"This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
那么接下来我们就可以在Python环境中执行person.py。我们可以直接像执行一个批处理文件那样执行person.py，在cmd命令行输入：
Python E:/Project/Python/ModuleAndPackage/person.py
本质上任何一个Python应用的入口模块都是这样被执行的（像C#和Java中的main函数），但是引用一个模块，就要建立运行它的上下文环境。我们先设置一个环境变量PYTHONPATH，以便Python解释器找到person.py模块，然后import person模块，即可访问其中的方法或变量。
C:\Users\Administrator&python
Python 2.7.11 (v2.7.11:6d1b6a68f775, Dec
5 :19) [MSC v.1500 32 bit (
Intel)] on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
&&& import person
This person
&&& person.say("hello")
This person says hello
&&& print person.name
This person
Python需要去某些固定的路径下去查找Python模块，上面我们设置在ModuleAndPackage中查找。但是这些路径下也是有目录层次的，Python是如何查找子目录中的模块呢？特别是引用第三方包时，我们也需要知道一定的层次关系。实际上，Python通过目录和文件构建包结构，并且包是层层嵌套的，和目录层层嵌套是一样的，这样就构成了包内的访问路径（或者命名空间，也可以说Python应用的命名空间与其目录和文件结构是对应了，似乎缺少了一些灵活，但也更简单）。例如我们在ModuleAndPackage文件夹下，创建一个文件夹animal，里面创建一个文本文件pet.py，其内容如下：
# -*- coding: utf-8 -*-
"This pet"
print name
def run(somewhere):
print name,'runs', somewhere
那么如何引用pet.py这个模块呢？按照Python的约定，需要在animal文件夹中创建名为__init__.py的空文本文件，以标识animal文件夹是一个包。倘若animal文件夹内还有文件夹作为包，也必须包含__init__.py文件。这样就层层标识了访问的路径。
&&& import animal.pet
&&& print animal.pet.name
&&& animal.pet.run("everywhere")
This pet runs everywhere
或者使用from关键字直接导入模块内的属性或方法：
&&& from animal.pet import name,run
&&& print name
&&& run("everywhere")
This pet runs everywhere
三、Python模块间引用
简答来说，只要Python模块在其执行环境配置的搜索路径中，并且其所在位置是包结构的一部分，那么我们就可以引用该模块。上文已经提供了模块引用的基本示例。只不过模块间引用时import语句是写在模块文件中，我们修改person.py模块的代码。
1、from、import和as
# -*- coding: utf-8 -*-
"This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
from animal.pet import name as pet_name, run as pet_run
def have():
print name,'has', pet_name
import语句可以写在文档中的任何位置，甚至if语句中，以便更好的控制模块引用。还可以通过as语句，使用另一个变量名进行引用，以避免变量名冲突。
&&& import person
This person
&&& print person.name
This person
&&& print person.pet_name
&&& person.have()
This person has This pet
2、*通配符
上面的import代码明确了引用的变量名，但如果想引用模块中所有变量可以使用*通配符，将上面的import语句改写如下：
from animal.pet import *
但这样有可能造成变量名冲突，如下name变量发生冲突，覆盖了person自己的name变量的值：
&&& import person
This person
&&& print person.name
但如果想用*通配符，又不想引用模块中的所有变量，可以在模块中用变量__all__进行限制，修改pet.py，限制只引用ID和run两个变量名。
# -*- coding: utf-8 -*-
__all__ = ['ID','run']
"This pet"
print name
def run(somewhere):
print name,'runs', somewhere
因为没有引用pet模块中的name变量，person的name变量值没有改变，run却可以调用了。
&&& import person
This person
&&& print person.name
This person
&&& person.run("nowhere")
This pet runs nowhere
上面都是引用具体的animal.pet模块，但是这对于一个相对独立且拥有众多的模块的包来说就显得麻烦了，可以直接import animal吗？答案是肯定的，但是Python不像C#引用dll或者java引用jar那样，引用后包内的模块就可以通过命名空间直接访问了（在访问控制许可下）。默认情况下Python还是需要导入包内的具体模块的，但有个变通的办法，就是使用包中__init__.py文件，提前准备包内需要被引用的各个模块中的变量，类似于向外部引用者暴露包内接口。__init__.py文件代码是在包或者包内模块被引用时执行的，因而可以在其中做一些初始化的工作。修改animal文件夹中__init__.py文件如下，其中模块可以使用绝对路径和相对路径，相对路径中一个句点.代表同级目录，两个句点..代表父目录。
print "__init__"
from pet import name as pet_name, run as pet_run
#from animal.pet import name as pet_name, run as pet_run
#from .pet import name as pet_name, run as pet_run
修改person.py，直接引用anmial包：
# -*- coding: utf-8 -*-
"This person"
print name
def say(something):
print name,'says', something
import animal
def have():
print name,'has', pet_name
在Python环境中引用person模块，person引用animal，并自动执行__init__的代码加载相关变量，通过dir方法可以查看模块中的变量，其中两个下划线开始的变量每个模块都有，这些变量具有特殊的作用，是Python预定义的。
&&& import person
This person
&&& dir(person)
['ID', '__builtins__', '__doc__', '__file__', '__name__', '__package__', 'have',
'name', 'pet', 'pet_name', 'pet_run', 'say']
&&& print person.pet_name
&&& person.pet_run("nowhere")
This pet runs nowhere
阅读(...) 评论()如何获取 Python 模块的路径？
我想检测模块是否有改动，使用 inotify 很简单，但是必须知道模块的路径，请问我如何获取 Python 模块的路径呢？
import a_module
print a_module.__file__
上述代码将范围 .pyc 文件被加载的路径，如果需要跨平台解决方案，可用下面代码：
path = os.path.dirname(amodule.__file__)}