⭐本专栏旨在对 Python 的基础语法进行详解，精炼地总结语法中的重点，详解难点，面向零基础及入门的学习者，通过专栏的学习可以熟练掌握 python 编程，同时为后续的数据分析，机器学习及深度学习的代码能力打下坚实的基础。
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实际应用中，我们绝大多数的数据都是通过文件的交互完成的
7.1 文件的读写
7.1.1 文件的打开
with open("文件路径", "打开模式", encoding = "操作文件的字符编码") as f: "对文件进行相应的读写操作"# 使用with 块的好处：执行完毕后，自动对文件进行close操作。
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【例 1】一个简单的文件读取
with open("E:\ipython\测试文件.txt", "r", encoding = "gbk") as f: # 第一步：打开文件 text = f.read() # 第二步：读取文件 print(text)
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1、文件路径
完整路径，如上例所示
程序与文件在同一文件夹，可简化成文件名
with open("测试文件.txt", "r", encoding = "gbk") as f: # 第一步：打开文件 text = f.read() # 第二步：读取文件 print(text)
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2、打开模式
"r" 只读模式，如文件不存在，报错
"w" 覆盖写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，则完全覆盖原文件
"x" 创建写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，报错
"a" 追加写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，则在原文件后追加内容
"b" 二进制文件模式，不能单独使用，需要配合使用如"rb"，"wb"，"ab"，该模式不需指定 encoding
"t" 文本文件模式，默认值，需配合使用 如"rt"，"wt"，"at"，一般省略，简写成如"r"，"w"，"a"
"+"，与"r","w","x","a"配合使用，在原功能基础上，增加读写功能
打开模式缺省，默认为只读模式
3、字符编码
包含全世界所有国家需要用到的字符
专门解决中文编码问题
7.1.2 文件的读取
1、读取整个内容——f.read()
with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r", encoding="utf-8") as f: # 第一步：打开文件 text = f.read() # 第二步：读取文件 print(text)
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临江仙·滚滚长江东逝水滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。是非成败转头空。青山依旧在，几度夕阳红。白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。一壶浊酒喜相逢。古今多少事，都付笑谈中。
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with open("三国演义片头曲_utf.txt", encoding="utf-8") as f: # "r"，可缺省，为清晰起见，最好写上 text = f.read() print(text)
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临江仙·滚滚长江东逝水滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。是非成败转头空。青山依旧在，几度夕阳红。白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。一壶浊酒喜相逢。古今多少事，都付笑谈中。
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with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r", encoding="gbk") as f: text = f.read() print(text)
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UnicodeDecodeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-6-8e9ea685585d> in <module> 1 with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r", encoding="gbk") as f:----> 2 text = f.read() 3 print(text)
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0x80 in position 50: illegal multibyte sequence
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with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r") as f: # encoding缺省，windows系统默认为"gbk" text = f.read() print(text)
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UnicodeDecodeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-7-480622bc01aa> in <module> 1 with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r") as f: # encoding缺省，windows系统默认为"gbk"----> 2 text = f.read() 3 print(text)
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0x80 in position 50: illegal multibyte sequence
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2、逐行进行读取——f.readline()
with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f: for i in range(3): text = f.readline() # 每次只读取一行 print(text)
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临江仙·滚滚长江东逝水
滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。
是非成败转头空。
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with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f: while True: text = f.readline() if not text: # print(text is "") break else: # print(text == "\n") # 换行符不会被判定为空 print(text, end="") # 保留原文的换行，使print()的换行不起作用，因为print本身也是带有一个换行作用的
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临江仙·滚滚长江东逝水滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。是非成败转头空。
青山依旧在，几度夕阳红。白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。一壶浊酒喜相逢。古今多少事，都付笑谈中。
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3、读入所有行，以每行为元素形成一个列表——f.readlines()
with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f: text = f.readlines() # 注意每行末尾有换行符 print(text)
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['临江仙·滚滚长江东逝水\n', '滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。\n', '是非成败转头空。\n', '\n', '青山依旧在，几度夕阳红。\n', '白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。\n', '一壶浊酒喜相逢。\n', '古今多少事，都付笑谈中。\n']
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with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f: for text in f.readlines(): print(text) # 不想换行则用print(text, end="")
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临江仙·滚滚长江东逝水
滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。
是非成败转头空。
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青山依旧在，几度夕阳红。
白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。
4、文本文件读取小结
文件比较大时，read()和 readlines()占用内存过大，不建议使用
readline 用起来又不太方便
with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f: for text in f: # f本身就是一个可迭代对象，每次迭代读取一行内容 print(text)
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临江仙·滚滚长江东逝水
滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。
是非成败转头空。
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青山依旧在，几度夕阳红。
白发渔樵江渚上，惯看秋月春风。
5、二进制文件
图片：二进制文件
with open("test.jpg", "rb") as f: print(len(f.readlines()))
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7.1.3 文件的写入
1、向文件写入一个字符串或字节流（二进制）——f.write()
with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f: f.write("你曾经对我说\n") # 文件不存在则立刻创建一个 f.write("你永远爱着我\n") # 如需换行，末尾加换行符\n，文件会在第二行进行写入 f.write("爱情这东西我明白\n") f.write("但永远是什么\n")
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2、追加模式——"a"
with open("恋曲1980.txt", "a", encoding="utf-8") as f: f.write("姑娘你别哭泣\n") # 如果文件存在，新写入内容会覆盖掉原内容，一定要注意！！！ f.write("我俩还在一起\n") f.write("今天的欢乐\n") f.write("将是明天创痛的回忆\n")
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3、将一个元素为字符串的列表整体写入文件——f.writelines()
ls = ["春天刮着风", "秋天下着雨", "春风秋雨多少海誓山盟随风远去"]with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f: f.writelines(ls)
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ls = ["春天刮着风\n", "秋天下着雨\n", "春风秋雨多少海誓山盟随风远去\n"]with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f: f.writelines(ls)
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7.1.4 既读又写
1、"r+"
如果文件名不存在，则报错
指针在开始
要把指针移到末尾才能开始写，否则会覆盖前面内容
with open("浪淘沙_北戴河.txt", "r+", encoding="gbk") as f:# for line in f:# print(line) # 全部读一遍后，指针到达结尾 f.seek(0,2) # 或者可以将指针移到末尾f.seek(偏移字节数,位置（0：开始；1：当前位置；2：结尾）) text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"] f.writelines(text)
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2、"w+"
若文件不存在，则创建
若文件存在，会立刻清空原内容！！！
with open("浪淘沙_北戴河.txt", "w+", encoding="gbk") as f: pass
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with open("浪淘沙_北戴河.txt", "w+", encoding="gbk") as f: text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"] # 清空原内容 f.writelines(text) # 写入新内容，指针在最后 f.seek(0,0) # 指针移到开始 print(f.read()) # 读取内容
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3、"a+"
若文件不存在，则创建
指针在末尾，添加新内容，不会清空原内容
with open("浪淘沙_北戴河.txt", "a+", encoding="gbk") as f: f.seek(0,0) # 指针移到开始 print(f.read()) # 读取内容
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大雨落幽燕，白浪滔天。秦皇岛外打鱼船。一片汪洋都不见，知向谁边？往事越千年，魏武挥鞭，东临碣石有遗篇。萧瑟秋风今又是，换了人间。
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with open("浪淘沙_北戴河.txt", "a+", encoding="gbk") as f: text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"] f.writelines(text) # 指针在最后,追加新内容， f.seek(0,0) # 指针移到开始 print(f.read()) # 读取内容
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大雨落幽燕，白浪滔天。秦皇岛外打鱼船。一片汪洋都不见，知向谁边？往事越千年，魏武挥鞭，东临碣石有遗篇。萧瑟秋风今又是，换了人间。萧瑟秋风今又是，换了人间。
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7.1.5 数据的存储与读取
通用的数据格式，可以在不同语言中加载和存储
本节简单了解两种数据存储结构 csv 和 json
1、csv 格式
由逗号将数据分开的字符序列，可以由 excel 打开
with open("成绩.csv", "r", encoding="gbk") as f: ls = [] for line in f: # 逐行读取 ls.append(line.strip("\n").split(",")) # 去掉每行的换行符，然后用“,”进行分割for res in ls: print(res)
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['编号', '数学成绩', '语文成绩']['1', '100', '98']['2', '96', '99']['3', '97', '95']
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ls = [['编号', '数学成绩', '语文成绩'], ['1', '100', '98'], ['2', '96', '99'], ['3', '97', '95']]with open("score.csv", "w", encoding="gbk") as f: # encoding="utf-8"中文出现乱码 for row in ls: # 逐行写入 f.write(",".join(row)+"\n") # 用逗号组合成字符串形式，末尾加换行符
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也可以借助 csv 模块完成上述操作
2、json 格式
常被用来存储字典类型
import json
scores = {"Petter":{"math":96 , "physics": 98}, "Paul":{"math":92 , "physics": 99}, "Mary":{"math":98 , "physics": 97}}with open("score.json", "w", encoding="utf-8") as f: # 写入整个对象 # indent 表示字符串换行+缩进 ensure_ascii=False 显示中文 json.dump(scores, f, indent=4, ensure_ascii=False)
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with open("score.json", "r", encoding="utf-8") as f: scores = json.load(f) # 加载整个对象 for k,v in scores.items(): print(k,v)
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Petter {'math': 96, 'physics': 98}Paul {'math': 92, 'physics': 99}Mary {'math': 98, 'physics': 97}
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7.2 异常处理
7.2.1 常见异常的产生
1、除 0 运算——ZeroDivisionError
---------------------------------------------------------------------------
ZeroDivisionError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-1-9e1622b385b6> in <module>----> 1 1/0
ZeroDivisionError: division by zero
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2、找不到可读文件——FileNotFoundError
with open("nobody.csv") as f: pass
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---------------------------------------------------------------------------
FileNotFoundError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-2-f2e8c7d0ac60> in <module>----> 1 with open("nobody.csv") as f: 2 pass
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'nobody.csv'
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3、值错误——ValueError
传入一个调用者不期望的值，即使这个值的类型是正确的
---------------------------------------------------------------------------
ValueError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-8-69942d9db3c0> in <module> 1 s = "1.3"----> 2 n = int(s)
ValueError: invalid literal for int() with base 10: '1.3'
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4、索引错误——IndexError
下标超出序列边界
---------------------------------------------------------------------------
IndexError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-9-acf459124b52> in <module> 1 ls = [1, 2, 3]----> 2 ls[5]
IndexError: list index out of range
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5、类型错误——TypeError
传入对象类型与要求不符
---------------------------------------------------------------------------
TypeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-10-ee505dc42f75> in <module>----> 1 1 + "3"
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
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6、其他常见的异常类型
NameError 使用一个未被定义的变量
KeyError 试图访问字典里不存在的键
。。。
---------------------------------------------------------------------------
NameError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-11-bca0e2660b9f> in <module>----> 1 print(a)
NameError: name 'a' is not defined
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---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-12-e629d551aca0> in <module> 1 d = {}----> 2 d["1"]
KeyError: '1'
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当异常发生的时候，如果不预先设定处理方法，程序就会中断
7.2.2 异常的处理
提高程序的稳定性和可靠性
1、try_except
x = 10y = 0try: z = x/yexcept ZeroDivisionError: # 一般来说会预判到出现什么错误 # z = x/(y+1e-7) # print(z) print("0不可以被除！")
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x = 10y = 0try: z = x/yexcept NameError: # 一般来说会预判到出现什么错误 # z = x/(y+1e-7) # print(z) print("0不可以被除！")
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ZeroDivisionError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-14-aea58863ad72> in <module> 2 y = 0 3 try:----> 4 z = x/y 5 except NameError: # 一般来说会预判到出现什么错误 6 # z = x/(y+1e-7)
ZeroDivisionError: division by zero
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ls = []d = {"name": "timerring"}try: y = m # ls[3] # d["age"]except NameError: print("变量名不存在")except IndexError: print("索引超出界限")except KeyError: print("键不存在")
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ls = []d = {"name": "大杰仔"}try: # y = m ls[3] # d["age"]except Exception: print("出错啦")
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ls = []d = {"name": "大杰仔"}# y = xtry: y = m # ls[3] # d["age"]except Exception as e: # 虽不能获得错误具体类型，但可以获得错误的原因 print(e)
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2、try_except_else
可以将 else 看做 try 成功的额外奖赏
try: with open("浪淘沙_北戴河.txt") as f: text = f.read()except FileNotFoundError: print("找不到该文件，ta是不是用了美颜？")else: for s in ["\n", "，", "。", "？"]: # 去掉换行符和标点符号 text = text.replace(s, "") print("毛主席的名作《浪淘沙_北戴河》共由{}个字组成。".format(len(text)))
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3、try_except_finally
ls = []d = {"name": "大杰仔"}# y = xtry: y = m # ls[3] # d["age"]except Exception as e: # 虽不能获得错误具体类型，但可以获得错误的值 print(e)finally: print("不论触不触发异常，都将执行")
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name 'm' is not defined不论触不触发异常，都将执行
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7.3 模块简介
已经被封装好
无需自己再“造轮子”
声明导入后，拿来即用
7.3.1 广义模块分类
1、Python 内置
时间库 time\ 随机库 random\ 容器数据类型 collection\ 迭代器函数 itertools
2、第三方库
数据分析 numpy、pandas\ 数据可视化 matplotlib\ 机器学习 scikit-learn\ 深度学习 Tensorflow
3、自定义文件
# 文件夹内多个py文件，再加一个__init__.py文件（内容可为空）
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7.3.2 模块的导入
1、导入整个模块——import 模块名
import time
start = time.time() # 调用time模块中的time()time.sleep(3) # 调用time模块中的sleep() 休息3秒钟end = time.time() print("程序运行用时：{:.2f}秒".format(end-start))
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2、从模块中导入类或函数——from 模块 import 类名或函数名
from itertools import product # 这种情况可以直接使用函数名进行使用，无需加上前面的模块名了
ls = list(product("AB", "123"))print(ls)
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[('A', '1'), ('A', '2'), ('A', '3'), ('B', '1'), ('B', '2'), ('B', '3')]
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from function.fun1 import f1 # 注意这种用法
f1()
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一次导入多个
from function import fun1, fun2
fun1.f1()fun2.f2()
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3、导入模块中所有的类和函数——from 模块 import *
from random import * # 通配符导入所有的文件，这样可以使用不用加模块名前缀
print(randint(1,100)) # 产生一个[1,100]之间的随机整数print(random()) # 产生一个[0,1)之间的随机小数
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7.3.3 模块的查找路径
模块搜索查找顺序：
# 删除硬盘上的fun1 文件import fun1
fun1.f1()
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# 修改硬盘上的fun1 文件import fun1
fun1.f1()# 居然没变，说明是优先从内存中读取的
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# Python 启动时，解释器会默认加载一些 modules 存放在sys.modules中# sys.modules 变量包含一个由当前载入(完整且成功导入)到解释器的模块组成的字典, 模块名作为键, 它们的位置作为值import sys
print(len(sys.modules))print("math" in sys.modules)print("numpy" in sys.modules)for k,v in list(sys.modules.items())[:20]: print(k, ":", v)
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738TrueFalsesys : <module 'sys' (built-in)>builtins : <module 'builtins' (built-in)>_frozen_importlib : <module 'importlib._bootstrap' (frozen)>_imp : <module '_imp' (built-in)>_thread : <module '_thread' (built-in)>_warnings : <module '_warnings' (built-in)>_weakref : <module '_weakref' (built-in)>zipimport : <module 'zipimport' (built-in)>_frozen_importlib_external : <module 'importlib._bootstrap_external' (frozen)>_io : <module 'io' (built-in)>marshal : <module 'marshal' (built-in)>nt : <module 'nt' (built-in)>winreg : <module 'winreg' (built-in)>encodings : <module 'encodings' from 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\encodings\\__init__.py'>codecs : <module 'codecs' from 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\codecs.py'>_codecs : <module '_codecs' (built-in)>encodings.aliases : <module 'encodings.aliases' from 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\encodings\\aliases.py'>encodings.utf_8 : <module 'encodings.utf_8' from 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\encodings\\utf_8.py'>_signal : <module '_signal' (built-in)>__main__ : <module '__main__'>
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['E:\\ipython', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\python37.zip', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\DLLs', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3', '', 'C:\\Users\\ibm\\AppData\\Roaming\\Python\\Python37\\site-packages', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\site-packages', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\site-packages\\win32', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\site-packages\\win32\\lib', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\site-packages\\Pythonwin', 'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\lib\\site-packages\\IPython\\extensions', 'C:\\Users\\ibm\\.ipython']
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import sys
sys.path.append("C:\\Users\\ibm\\Desktop") # 注意是双斜杠
import fun3
fun3.f3()
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