Python: Модули

Пока программа маленькая, весь код можно хранить в одном файле. Такой подход удобен для простых примеров и небольших задач. Но со временем программа начинает расти. Когда кода становится много, ориентироваться в одном файле становится сложно. Между тем реальные приложения состоят из десятков тысяч строк (как минимум) и сотен файлов.

Чтобы разделить программу на отдельные логические части, в Python используют модули. Модуль представляет собой файл с кодом и расширением .py. А язык предоставляет механизмы для обращения к функциям и константам из других файлов.

При этом сам Python поставляется уже с набором встроенных (built-in) модулей, которые можно использовать в своем коде. Один из часто используемых модулей это math. В нем находятся математические функции и константы.

Как подключить модуль

Команда import в начале файла делает содержимое модуля доступным:

import math

print(math.floor(3.7))  # => 3
print(math.ceil(3.2))   # => 4

После импорта к функциям обращаются через имя модуля и точку. Имя модуля совпадает с именем файла без расширения. math.ceil(3.2) вызывает функцию ceil из модуля math.

С технической точки зрения модуль в Python является объектом. Поэтому доступ через точку работает так же, как и при обращении к методам или свойствам объектов. При этом модуль нужен прежде всего для организации кода. Обычно внутри модуля размещают функции, константы и вспомогательные данные, связанные общей задачей.

Функции модуля math

Разберем несколько функций этого модуля. floor() округляет число вниз до ближайшего целого, ceil() округляет вверх:

import math

print(math.floor(7.9)) # => 7
print(math.ceil(7.1))  # => 8
print(math.ceil(7.0))  # => 7

Разница заметна, когда число не целое. floor(7.9) дает 7, а не 8, потому что 7 — ближайшее целое снизу.

Импорт конкретных имен

Когда нужна только часть модуля, можно импортировать конкретные имена:

from math import ceil, floor

print(ceil(3.2))   # => 4
print(floor(3.7))  # => 3

Такой импорт позволяет обращаться к ceil и floor напрямую, без префикса math.. Результат тот же, что и при import math. Такой способ удобен, когда из модуля нужно всего несколько функций. Если же модуль большой или имена функций слишком общие, обычно предпочитают обычный import, чтобы было понятно, откуда именно взялась функция.

Модуль внутри функции

Импортированный модуль доступен во всем файле, включая тело функций:

import math

л Вычисляет количество поездок, необходимых для перевозки всех предметов
def trips_needed(items: int, capacity: int) -> int:
    return math.ceil(items / capacity)

print(trips_needed(10, 3)) # => 4

Конфликты имен

Модули помогают избежать конфликтов имен. В больших программах разные части кода могут содержать функции или переменные с одинаковыми названиями. Например, в программе уже может существовать функция floor, а модуль math тоже содержит функцию с таким именем. Благодаря разделению на модули, мы можем создавать сколько угодно функций с одинаковыми именами, главное чтобы они находились в разных файлах. И это работает даже при импортах:

import math

def floor(number):
    return "custom floor"

print(floor(3.7))       # => custom floor
print(math.floor(3.7))  # => 3

Благодаря имени модуля Python понимает, какую именно функцию нужно вызвать. Это особенно важно при использовании сторонних библиотек, потому что разные разработчики могут выбирать одинаковые имена для функций.

Проблемы чаще возникают при импорте конкретных имен. Например, если в файле уже существует функция с таким же именем:

from math import floor

def floor(number):
    return "custom floor"

print(floor(3.7))  # => custom floor

После определения новой функции имя floor начинает ссылаться уже на нее. Функция из math становится недоступной по этому имени. По этой причине во многих проектах предпочитают обычный import, особенно в больших программах и при работе со сторонними библиотеками.

Реализуйте функцию amount_per_person(). Она принимает сумму счета в ресторане, количество человек и процент чаевых, а возвращает сумму, которую платит каждый. Итог округляется вверх - никто не должен недоплачивать.

Для округления используйте функцию math.ceil() из модуля math.

# Счет 300, 4 человека, чаевые 20% — итого 360, каждый платит 90
print(amount_per_person(300, 4, 20))  # => 90

# Счет 350, 3 человека, чаевые 10% — итого 385, каждый платит 129
print(amount_per_person(350, 3, 10))  # => 129

Подсказка

• Сначала посчитайте итоговую сумму с чаевыми, затем разделите на количество человек и округлите вверх
• Не забудьте импортировать модуль math в начале файла