41. Python 中的常用第三方模块整理

Python 强大的生态优势，离不开丰富的第三方模块支撑，可极大节省开发成本、避免重复造轮子。PyPI 是全球官方第三方模块仓库，而 pip 是 Python 标配的包管理工具，支持模块的查询、安装、升级与卸载。本文详解 pip 基础用法、国内外源切换方案，并列举多款高频实用第三方模块，助力高效开发。

1. 第三方模块简介

Python 的标准库是随着 Pyhon 安装的时候默认自带的库，提供了有文本处理、系统管理、网络处理等功能。Python 的第三方库，是由各家厂商和 Python 爱好者开发的库，第三方库需要下载后安装到 Python 的安装目录下。

有一句话：“人生苦短，我用 Python”。使用 Python 可以节省开发时间，原因在于: Python 有丰富且易用的第三方模块。使用第三方模块省去了大量重复造轮子的时间，节约了众多开发者的生命。所以现如今 Python 这么火，大行其道，也是有其原因的。

网站 pypi 汇聚了所有的第三方模块的信息，通过该网站可以查找和下载第三方模块，输入第三方模块的名字可以查询到该模块的信息，如下图所示：

2. pip 简介

2.1 pip 简介

pip 是 Python 包管理工具，该工具提供了对 Python 包的查找、下载、安装、卸载的功能。

Python 3.4+ 以上版本自带 pip 工具，如果在 python 下载最新版本的安装包，则已经自带了该工具。使用命令pip --version检查是否已经安装了 pip，如下所示：

C:\> pip --version
pip 9.0.1 from C:\Python3\lib\site-packages (python 3.6)

2.2 pip 和 pip3

存在有两个主要的 Python 版本：Python2 和 Python3，这两个版本的语法和库不完全兼容，对应有 2 个包管理工具：pip 和 pip3，它们的区别如下：

• 如果系统中同时安装了 Python2 和 Python3，则 pip 用于安装 Python2 的模块，pip3 用于安装 Python3 的模块；
• 如果系统中只安装了 Python2，那么就只能使用 pip；
• 如果系统中只安装了 Python3，那么既可以使用 pip 也可以使用 pip3，二者是等价的。

在 Linux 系统中，默认安装有 Python2，安装完 Python3 以后，系统中就存在两个版本的 Python，因此，最好明确使用 pip3 指定安装 Python3 的模块。

2.3 更换 pip 的源

pip 工具会从网站自动下载 Python 的第三方模块，提供下载 Python 第三方模块的网站被称为源。默认情况下，pip 从国外网站下载 Python 的第三方模块，速度非常的慢。为了加快下载速度，可以将 pip 的源改为国内的镜像源。

国内常用的源如下：

2.4 在 Linux 下更换源

在 Linux 下更换源的步骤如下：

1. 在用户主目录下创建 .pip 目录

mkdir ~/.pip

2. 创建 ~/.pip/pip.conf

[global]
index-url = https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple

2.5 在 Windows 下更换源

在 Windows 下更换源的步骤如下：

1. 进入目录 Roaming

cd C:\Users\Administrator\AppData\Roaming

目录 Roaming 用来存放软件的配置文件。

2. 创建目录 pip

mkdir pip

3. 创建文件 pip\pip.ini

[global]
index-url = https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple

3. pip3 的使用

3.1 pip3 list

命令pip3 list列出所有已经安装的包，示例如下：

C:\> pip3 list
certifi (2020.4.5.1)
chardet (3.0.4)
idna (2.9)
numpy (1.18.4)
pip3 (9.0.1)
pygame (1.9.4)
requests (2.23.0)
setuptools (28.8.0)
urllib3 (1.25.9)

pip3 list输出了已经安装的包的名称和版本。

3.2 pip3 search package-name

命令pip3 search package-name在 pypi 上根据 package-name 搜索第三方包。

输出所有包含有关键字 requests 的第三方模块，并给出模块的功能简介，示例如下：

C:\> pip3 search requests
requests-auth (5.1.0)               - Authentication for Requests
pydantic-requests (0.1.3)           - A pydantic integration with requests.
Requests-OpenTracing (0.2.0)        - OpenTracing support for Requests
yamlsettings-requests (1.0.0)       - YamlSettings Request Extension
requests-aws4auth (0.9)             - AWS4 authentication for Requests
pycopy-requests (0.0.0)             - Dummy requests module for Pycopy
jupyter-requests (0.0.3)            - Send requests to a Jupyter server.
requests-middleware (0.1.2)         - Composable HTTP middleware for requests
...

3.3 pip3 install package-name

命令pip3 install package-name安装名称为 package-name 的第三方模块。命令pip install从网站 pypi 下载指定名称的第三方模块然后自动安装，非常方便。

安装名为 django 的第三方模块，示例如下：

C:\>pip3 install django
Collecting django
  Downloading https://files.pythonhosted.org/packages/9d/04/04abb097c84c770180ee
ebe7ed920ce42f9917ab5ad4de01ff8ed11bc25b/Django-3.0.6-py3-none-any.whl (7.5MB)
    34% |███████████▏                    | 2.6MB 144kB/s eta 0:00:34
    34% |███████████▏                    | 2.6MB 108kB/s eta 0:00:45
    35% |███████████▏                    | 2.6MB 108kB/s eta 0:00:45
    ...

3.4 pip3 install –upgrade package-name

命令pip3 install --upgrade package-name升级名称为 package-name 的第三方模块。命令pip install从网站 pypi 下载指定名称的第三方模块的最新版本，然后自动安装升级。

升级名为 requests 的第三方模块，示例如下：

C:\>pip3 install --upgrade requests
Requirement already up-to-date: requests in c:\python3\lib\site-packages
Requirement already up-to-date: certifi>=2017.4.17 in c:\python3\lib\site-pac
kages (from requests)
Requirement already up-to-date: idna<3,>=2.5 in c:\python3\lib\site-packages
(from requests)
Requirement already up-to-date: chardet<4,>=3.0.2 in c:\python3\lib\site-pack
ages (from requests)
Requirement already up-to-date: urllib3!=1.25.0,!=1.25.1,<1.26,>=1.21.1 in d:\ad
don\py36\lib\site-packages (from requests)

3.5 pip3 uninstall package-name

命令pip3 uninstall package-name卸载名称为 package-name 的第三方模块。卸载 requests 模块，示例如下：

C:\>pip3 uninstall requests
Uninstalling requests-2.23.0:
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\installer
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\license
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\metadata
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\record
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\top_level.txt
  c:\python3\lib\site-packages\requests-2.23.0.dist-info\wheel
  c:\python3\lib\site-packages\requests\__init__.py
  ...
Proceed (y/n)? y
  Successfully uninstalled requests-2.23.0

卸载 requests 模块时，首先列出该模块相关的文件，在删除这些文件前，程序要求用户输入 y 进行确认。用户输入 y 后，pip3 就会卸载该模块。

3.6 pip3 show package-name

命令pip3 show package-name 显示名称为 package-name 的第三方模块的信息，示例如下：

C:\> pip3 show requests
Name: requests
Version: 2.23.0
Summary: Python HTTP for Humans.
Home-page: https://requests.readthedocs.io
Author: Kenneth Reitz
Author-email: me@kennethreitz.org
License: Apache 2.0
Location: c:\python3\lib\site-packages
Requires: chardet, idna, certifi, urllib3

在以上信息中，requires 列出 requests 模块的依赖的模块：chardet、idna、certifi、urllib3，当安装 requests 模块时，会自动安装这 4 个模块。

4. 常用的第三方模块

4.1 requests 模块

requests 是一个的简单易用的 http 库，发出 http 请求并获取响应，可以用于抓取网站的页面。

使用requests.get(url)方法抓取 baidu 的首页，示例如下：

>>> import requests
>>> response = requests.get('https://www.baidu.com')
>>> response.text
'<!DOCTYPE html>\r\n<!--STATUS OK--><html> <head><meta http-equiv=content-type c
ontent=text/html;charset=utf-8><meta http-equiv=X-UA-Compatible content=IE=Edge>
<meta content=always name=referrer>
...

• 在第 2 行，使用 requests.get(‘https://www.baidu.com’) 获取 baidu 首页
• 在第 3 行，response.text 是 baidu 首页 html 文件的内容

4.2 numpy 模块

NumPy(Numerical Python) 是 Python 语言的一个扩展程序库，支持大量的维度数组与矩阵运算，此外也针对数组运算提供大量的数学函数库。NumPy 是一个运行速度非常快的数学库，主要用于科学计算，包含：

• 一个强大的 N 维数组对象 ndarray；
• 统计函数；
• 线性代数、傅里叶变换、随机数生成；
• 矩阵运算。

numpy 提供了从数组中查找最小元素，最大元素的功能，示例如下：

>>> import numpy
>>> a = numpy.array([[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]])
>>> numpy.amin(a)
1
>>> numpy.amax(a)
9

4.3 pygame 模块

Pygame 是一组用来开发游戏软件的 Python 程序模块，基于 SDL 库的基础上开发。允许你在 Python 程序中创建功能丰富的游戏和多媒体程序，Pygame 是一个高可移植性的模块，可以支持多个操作系统，使用 Pygame 开发的程序可以运行在 windows、linux 和 mac os 上。

4.4 pymysql 模块

pymysql 模块提供了访问 mysql 数据库的功能，包括：

• 获取与数据库的连接；
• 执行 SQL 语句并获取执行结果；
• 关闭数据库连接。

假设存在数据库 QA，查询表 users 的示例如下：

import pymysql

conn = pymysql.connect(host="localhost", user="root", passwd="", db='QA')
cursor = conn.cursor()

cursor.execute("SELECT userId,password FROM users");
rows = cursor.fetchall()
for row in rows:
    print(row[0], row[1])

cursor.close()
conn.close()

• 在第 3 行，连接数据库 QA
• 在第 6 行，执行 SQL 语句 SELECT userId,password FROM users
• 在第 7 行，函数 fetchall() 返回 SQL 语句的查询结果

程序输出如下：

张三 ZhangSan
李四 LiSi
王五 WangWu

4.5 其它常用的模块

熟练掌握 pip 包管理操作与国内镜像源配置，是 Python 开发的基础必备技能，可有效解决模块下载慢、安装失败等问题。各类第三方模块各司其职，分别适配网络请求、科学计算、游戏开发、数据库操作等场景。灵活选用合适模块、规范管理项目依赖，能够大幅提升 Python 项目的开发效率与实用性。

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