在Python中，模塊（module）和庫（library）是組織和復用代碼的重要概念。模塊是一個包含 Python代碼的文件，通常用來封裝函數、類和變量。而庫則是包含多個模塊的集合，通常用於實現特定功能。Python提供了豐富的標準庫，也允許開發者創建自定義模塊和庫。

壹、模塊

• 什麼是模塊？
  模塊是Python文件，擁有.py擴展名，包含函數、類和變量。模塊可以被其他模塊或腳本導入，從而實現代碼重用。

• 使用import導入模塊
  可以使用import關鍵字來導入模塊，並訪問模塊中的函數、類和變量。

# 導入 math 模塊，並調用其 sqrt 函數
import math

print(math.sqrt(16))  # 輸出: 4.0

• 使用from導入特定的函數或變量
  如果只需要模塊中的某個特定函數或變量，可以使用from ... import語法。

# 從 math 模塊中只導入 sqrt 函數
from math import sqrt

print(sqrt(16))  # 輸出: 4.0

• 導入模塊時使用別名
  為了簡化代碼或避免命名衝突，可以使用as為模塊或函數設置別名。

# 導入 math 模塊並給它設置別名 m
import math as m

print(m.sqrt(25))  # 輸出: 5.0

貳、自定義模塊

你也可以創建自己的模塊，方法是將Python代碼保存在一個.py文件中，然後在其他腳本中導入該模塊。

步驟：

• 創建一個Python文件，例如mymodule.py。
• 在mymodule.py中編寫代碼。
• 在其他Python文件中使用import來導入這個模塊。

• mymodule.py：

def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

在另一個 Python 文件中導入並使用mymodule：

import mymodule

print(mymodule.greet("Alice"))  # 輸出: Hello, Alice!

參、庫（Library）

庫是一組相關模塊的集合，用來實現特定的功能。Python的標準庫已經提供了豐富的模塊來處理各種任務，如文件操作、網絡通訊、數學運算等。此外，還有大量的第三方庫可以幫助你實現特定的應用場景。

• 常見的Python標準庫

os：處理操作系統相關功能，如文件系統操作。
sys：處理 Python 解釋器相關的功能，如參數和環境變量。
math：提供數學相關的函數，如平方根、對數、三角函數等。
random：生成隨機數或進行隨機選擇。
datetime：處理日期和時間。

import os
print(os.getcwd())  # 輸出當前工作目錄

import sys
print(sys.version)  # 輸出 Python 版本

import random
print(random.randint(1, 10))  # 輸出 1 到 10 之間的隨機整數

• 第三方庫
  除了標準庫，Python 社區還有許多第三方庫，涵蓋了數據分析、網絡開發、機器學習、圖形處理等各種領域。這些庫通常可以通過PyPI（Python Package Index）安裝，使用pip來管理。

NumPy：數值計算的強大庫。
Pandas：數據分析和處理庫。
Matplotlib：數據可視化庫。
Requests：處理HTTP請求的庫。
TensorFlow、PyTorch：機器學習框架。

• 使用pip安裝第三方庫
  你可以通過pip命令安裝、更新和管理第三方庫。

# 安裝第三方庫（例如 requests）
pip install requests

# 更新庫
pip install --upgrade requests

# 刪除庫
pip uninstall requests

• 使用requests庫進行HTTP請求

import requests

response = requests.get('https://api.github.com')
print(response.status_code)  # 輸出: 200
print(response.json())  # 輸出 JSON 格式的響應內容

肆、模塊和庫的搜索路徑

當導入模塊時，Python會根據系統的模塊搜索路徑來查找模塊。這些路徑存儲在sys.path中，並且包含當前工作目錄、安裝的標準庫目錄以及安裝的第三方庫目錄。

import sys
print(sys.path)

如果需要手動添加模塊路徑，可以使用sys.path.append()方法。

import sys
sys.path.append('/path/to/your/module')

伍、包（Package）

當模塊越來越多時，可以將相關模塊組織成包。 包（package） 是包含多個模塊的目錄，並且該目錄下需要包含一個名為__init__.py的文件。

• 目錄結構：

my_package/
    __init__.py
    module1.py
    module2.py

• 在使用時，可以通過包的方式導入模塊：

from my_package import module1