导入特定名称：from ... import

标准的 import module_name 语句会将整个模块的功能引入到你的程序中，但你总是需要在使用时，在各项前面加上模块名作为前缀（例如 math.pi 或 random.randint()）。这通常是一个好习惯，因为它能保持名称来源清晰，并避免意外的命名冲突。

不过，有时你可能只需要模块中的一两个特定函数或变量，并且计划频繁使用它们。反复输入模块名可能会感到繁琐。Python 为此提供了一种替代语法，即 from ... import。它允许你将特定名称直接导入到脚本的当前命名空间，让你无需模块前缀即可使用它们。

from ... import 语法

基本结构如下：

from module_name import name1, name2, ...

让我们再次查看我们的 math 模块示例。假设我们只需要 sqrt 函数（用于计算平方根）和常量 pi。

之前，我们会这样做：

import math

radius = 5
area = math.pi * (radius ** 2)
hypotenuse = math.sqrt(3**2 + 4**2)

print(f"Area: {area}")
print(f"Hypotenuse: {hypotenuse}")

使用 from ... import，我们可以这样写：

from math import pi, sqrt

radius = 5
# 现在不再需要 'math.' 前缀
area = pi * (radius ** 2)
hypotenuse = sqrt(3**2 + 4**2)

print(f"Area: {area}")
print(f"Hypotenuse: {hypotenuse}")
# 输出：
# Area: 78.53981633974483
# Hypotenuse: 5.0

如你所见，pi 和 sqrt 现在可以直接使用，使得代码略微简洁。

权衡：命名空间与清晰度

from ... import 的便利性带来了一个潜在代价：命名空间污染和清晰度降低。

命名空间类似于一个字典，Python 在其中存储当前已定义且可访问的名称（变量、函数、类）。当你使用 import math 时，Python 会为 math 创建一个条目，并且其所有内容都通过该 math 条目访问（例如 math.pi）。math 模块内部的名称不会直接与你脚本中定义的名称混淆。

然而，当你使用 from math import pi 时，pi 名称本身会被直接添加到脚本的主命名空间。如果你脚本中已经有一个名为 pi 的变量，它将被从 math 导入的名称覆盖，可能导致意外行为或错误。

考虑这个例子：

# 定义我们自己的 'sqrt' 函数（可能不太好）
def sqrt(number):
  print(f"Maybe finding the square root of {number}?")
  return number / 2 # 计算错误！

# 首先计算一些不相关的东西
result1 = sqrt(100)
print(f"Our initial sqrt(100) result: {result1}")

# 现在，从 math 模块导入真正的 sqrt
from math import sqrt

# 再次尝试使用 sqrt - 哪个会运行？
result2 = sqrt(100)
print(f"Result after importing math.sqrt: {result2}")

# 输出：
# Maybe finding the square root of 100?
# Our initial sqrt(100) result: 50.0
# Result after importing math.sqrt: 10.0

from math import sqrt 语句用 math 模块中的 sqrt 函数覆盖了我们自定义的 sqrt 函数。虽然这个例子是人为编造的，但在包含许多变量和函数的大型项目中，如果你直接导入许多名称，意外覆盖名称成为真实可能。

导入所有内容：from module import *（谨慎使用！）

Python 提供了一种变体：from module_name import *。星号 (*) 是一个通配符，表示“导入所有内容”。

# 注意：通常不推荐！
from math import *

# 现在 math 中的所有名称都直接可用
print(pi)
print(sqrt(16))
print(cos(0))
# 输出：
# 3.141592653589793
# 4.0
# 1.0

这会将指定模块中的所有公共名称直接导入到你当前的命名空间。虽然它对于交互式使用或非常小的脚本可能显得方便，但在大型程序中强烈不推荐。为什么？

1. 命名空间冲突的高风险： 它可能会将数十或数百个名称倾倒到你的命名空间中，使意外的名称冲突几乎不可避免。
2. 可读性降低： 很难分辨特定函数或变量的来源。看到 sqrt(100) 并不能立即告诉你它是内置函数、在当前文件中定义，还是从 math（或使用 * 导入的其他模块）导入的。标准的 import math 后跟 math.sqrt(100) 则没有歧义。

尽量少用 from module import *，甚至不用。标准实践倾向于 import module_name 的明确性或 from module_name import specific_name 的选择性。

使用别名导入：from ... import ... as ...

如果你想导入一个特定名称，但它与脚本中的现有名称冲突，或者你只是喜欢使用不同的名称，该怎么办？你可以使用 as 来创建别名，就像在使用标准 import 语句时一样。

from math import pi as mathematical_pi

# 使用我们自己的名为 'pi' 的变量
pi = 3.14 # 一个精度较低的版本，可能用于特定需求

radius = 5
# 使用别名导入来获取精确值
area = mathematical_pi * (radius ** 2)

print(f"Our pi: {pi}")
print(f"Imported pi: {mathematical_pi}")
print(f"Calculated area: {area}")

# 输出：
# Our pi: 3.14
# Imported pi: 3.141592653589793
# Calculated area: 78.53981633974483

这让你在无需前缀的情况下直接访问，同时也能解决潜在的名称冲突或允许更具描述性的命名。

何时使用哪种导入方式

• import module_name：这是最常见且通常推荐的方法。
  • 保持命名空间独立和整洁。
  • 使代码明确且更易于阅读（你总是知道 module_name.function() 的来源）。
  • 当你需要模块中的多个项或希望获得最大清晰度时最佳。
• from module_name import name1, name2：在以下情况使用：
  • 你只从模块中需要少数特定项。
  • 你将频繁使用这些项，并且 module_name. 的冗余变得分散注意力。
  • 你确信没有命名冲突，或者你使用 as 处理了它们。
• from module_name import name as alias：在使用 from ... import 时，这对于防止命名冲突或缩短长名称很有用。
• from module_name import *：由于命名空间污染和可读性问题，在生产代码或任何较大规模的脚本中避免使用此方法。对于交互式 Python 会话中的快速测试，它可能是可以接受的。

了解这些不同的代码导入方式，对于有效使用模块和构建结构良好的 Python 程序来说非常重要。当你开始使用 Python 的标准库和第三方包时，你将不断做出选择，以最佳方式导入所需功能。