《模块编程实验》课件

模块编程实验模块编程是一种重要的编程理念，它将大型程序分解成独立的模块，便于开发、测试和维护模块编程实验旨在帮助学生掌握模块化编程的基本原理和实践方法实验目标理解模块化编程思想学习模块定义与导入掌握包的结构和管理深入理解异常处理机制掌握模块的概念、作用和基本掌握自定义模块的创建和使了解包的定义、结构和导入方掌握异常类型的分类和处理方操作用法法提高代码可重用性、可维护性熟悉内置模块的功能和应用学会创建和发布自己的包学会编写自定义异常类和可扩展性基础知识回顾基础模块化编程软件测试Python回顾Python语言的基本语法和概念，例如模块化的优势，模块定义、导入和使用，以单元测试的概念，测试用例编写、执行和分数据类型、变量、运算符、控制流和函数及命名空间、作用域等相关知识析，以及常见的测试框架等实验环境介绍本实验需要使用Python编程语言建议使用集成开发环境IDE进行编码，例如PyCharm、VS Code或JupyterNotebook确保您的机器已安装Python，并且可以正常运行实验工具使用123代码编辑器终端或命令行解释器Python使用代码编辑器编写Python代码，例在终端或命令行中运行Python代码并使用Python解释器运行Python代码，如VS Code、Sublime Text或执行相关操作并查看程序执行结果PyCharm模块定义与导入模块定义模块导入模块是包含函数、类、变量等代使用`import`语句将模块导入当码块，模块使代码更易于组织和前脚本，可以使用`from...复用import...`语句导入特定元素命名空间模块代码运行在独立的命名空间，避免与其他模块冲突，使用`module_name.attribute`访问模块元素内置模块数学模块时间模块提供数学计算函数，例如三角函数、对数函数处理时间和日期相关操作，例如获取当前时和随机数生成函数间、格式化时间和计算时间差网络模块文件系统模块提供网络连接和通信功能，例如创建套接字、提供对文件和目录的操作，例如创建、删除、发送和接收数据读取和写入文件自定义模块创建模块文件定义函数和类12以.py为扩展名创建Python文在模块文件中定义函数和类，件，包含模块代码实现特定功能导入模块使用模块功能34使用import语句在其他程序使用模块中的函数和类来完成中导入自定义模块相关操作模块搜索路径Python在导入模块时，会按照一定的搜索路径来查找模块文件默认情况下，搜索路径包括以下几个位置•当前目录•环境变量PYTHONPATH指定的目录•Python安装目录下的标准库目录•系统目录下的站点包目录可以通过sys.path查看当前的模块搜索路径可以通过修改sys.path列表来添加或删除搜索路径例如，可以添加当前目录的父目录到搜索路径import syssys.path.append..模块发布与安装打包模块使用setup.py文件打包模块，包含模块代码、元数据和依赖项上传到仓库将打包后的模块上传到公共仓库，如PyPI，供其他用户下载使用安装模块使用pip命令从仓库安装模块，方便地将模块引入到项目中包的概念代码组织模块集合结构化组织包是一种组织Python模块的机制，方便代包类似于文件夹，包含多个Python模块，包的结构清晰，层次分明，使用码管理和重用将相关的模块归纳在一个每个模块提供特定功能，共同完成更大的__init__.py文件来标识包，便于维护和扩包中，更容易维护和更新任务展包的结构包目录1包含__init__.py文件子模块2Python文件子包3嵌套结构包目录结构的组织方式类似于文件系统中的文件夹层次结构__init__.py文件定义了包的名称空间，可以用来控制包的导入行为包的导入语句语句import from使用import语句导入包，例如使用from语句导入包中的特定`import mypackage`模块或函数，例如`frommypackage importmymodule`或`frommypackage importmyfunction`别名文件__init__.py使用`as`关键字为导入的包或模在包目录中创建`__init__.py`文块指定别名，例如`import件以指示该目录为一个包，并控mypackage asmp`制包的导入行为包的发布发布包可以让其他开发者轻松地使用你的代码选择发布平台1例如PyPI准备包信息2包括名称、版本、描述构建发布文件3打包成压缩文件上传至平台4使用命令行工具上传错误处理程序错误错误处理机制在程序执行过程中，可能会发生各种错误，例如语法错误、逻辑错误处理机制是一种用于检测和处理程序错误的机制错误或运行时错误它通常包括捕获错误、处理错误并恢复程序执行程序员需要编写代码来处理这些错误，以确保程序的正常运行异常类型语法错误运行时错误代码语法错误，例如缺少括号、分号等程序在运行时发生的错误，例如除以零、访问不存在的文件等逻辑错误异常程序代码逻辑错误，例如计算错误、条件判断程序运行时发生的错误，但不会立即导致程序错误等崩溃异常处理机制检测异常使用try-except语句块捕获可能发生的异常处理异常在except块中，编写代码处理异常，例如记录错误信息、执行恢复操作继续执行如果异常被成功处理，程序可以继续执行，避免程序崩溃抛出异常使用raise语句主动抛出异常，以便在错误发生时通知调用者异常传播如果一个异常没有被处理，它会向上级函数传播，最终可能会导致程序崩溃异常堆栈跟踪异常堆栈跟踪是程序异常发生时，系统记录的调用函数信息它是一个由函数调用链组成的列表，从当前执行函数开始，一直追溯到程序入口点每个函数调用对应堆栈的一帧，包含函数名、参数、局部变量等信息通过分析堆栈跟踪，我们可以定位异常发生的位置、调用链和异常类型这对于调试程序、找出错误根源非常重要通常，异常堆栈跟踪信息会包含在错误消息中，也可以通过专门的工具进行查看和分析自定义异常类自定义异常类类定义扩展Python内置异常类，提供更具体的继承Exception类，重写__init__方法错误信息抛出异常捕获异常使用raise语句抛出自定义异常使用try-except块捕获自定义异常单元测试概述单元测试是软件开发中必不可少的步骤，它在开发过程中帮助发现问题，提升代码质量单元测试针对代码中的最小可测试单元，例如函数或方法，进行测试，确保其功能正常，达到预期效果单元测试框架JUnit PytestJava语言中最常用的单元测试框Python的测试框架，具有易用架，提供丰富的断言和测试工性、灵活性和强大的插件系统具NUnit JestC#语言中的单元测试框架，支持JavaScript的测试框架，专注于各种测试模式和测试运行方式易用性和开发人员体验测试用例编写测试函数1测试函数的预期行为断言2验证测试结果是否符合预期测试数据3准备各种测试场景的输入数据编写测试用例需要根据模块的具体功能进行设计，测试用例应该覆盖模块的所有功能和边界情况使用断言来验证测试结果是否符合预期，断言是测试用例的核心，用于判断测试是否通过测试用例运行123启动测试运行器执行测试用例生成测试报告选择合适的测试运行器，如pytest或测试运行器会依次执行每个测试用例，测试运行器会生成测试报告，显示测试unittest，并运行它测试运行器会加并记录测试结果结果、失败用例、代码覆盖率等信息载测试用例并执行它们测试结果分析测试覆盖率测试报告分析测试覆盖率是衡量测试用例对代码覆盖程度的指标，覆盖率越测试报告记录了测试用例的执行结果，包括测试用例通过率、失高，说明测试用例越全面，越能发现代码中的错误败率、错误类型等信息，有助于识别测试问题所在性能测试测试指标测试过程测试工具性能测试评估软件系统性能，指标包括响应性能测试包括负载测试、压力测试、峰值测常用的性能测试工具包括JMeter、时间、吞吐量、资源利用率等试等，模拟真实用户场景，评估系统承受能LoadRunner等，提供丰富的测试功能和力分析报告基准测试基准测试用于评估程序性能模拟真实场景，测量代码执行速度比较不同算法效率优化代码，提高程序运行速度性能优化方法代码优化内存管理算法选择、数据结构选择、减少冗余代码、使减少内存占用、避免内存泄漏、使用内存池用更有效率的库函数网络优化数据库优化减少网络请求次数、使用压缩技术、优化网络优化数据库查询、使用索引、数据库缓存协议调试技巧打印语句断点调试

1.

2.12使用`print`函数输出变量使用调试器设置断点，逐行执值，跟踪代码执行流程行代码，查看变量值和程序状态日志记录代码审查

3.

4.34记录程序运行过程中关键信与其他开发人员一起审查代息，便于分析问题和排查错码，寻找潜在问题和改进建误议常见问题解决模块编程实验中，可能会遇到各种问题常见问题包括模块导入错误、模块定义错误、包冲突、代码错误以及环境配置问题等遇到问题时，首先要仔细阅读错误信息，查找相关文档并尝试理解错误原因必要时，可以寻求帮助，例如参考网络资源、向老师或同学请教在解决问题的同时，要记录下遇到的问题和解决方案，以便日后遇到类似问题时可以快速解决延伸阅读模块化编程测试驱动开发模块化编程是一种将代码分解成独立单元的测试驱动开发TDD是一种软件开发方编程技术，有助于提高代码的可重用性、可法，强调在编写代码之前先编写测试用例，维护性和可测试性从而确保代码的质量和正确性标准库第三方库PythonPython标准库提供了大量的模块和功能，Python生态系统拥有丰富的第三方库，例可以帮助开发人员完成各种任务，例如网络如NumPy、Pandas、Scikit-learn等，编程、文件操作、日期时间处理等可以扩展Python的功能，满足不同的应用需求总结与展望本实验介绍了Python模块编程的基本概念，并通过实际案例演示了模块的使用方法通过本次实验，学生们可以更深入地理解模块化编程思想，并能够独立完成模块的定义、导入、使用和发布。