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作者：贾胜杰，硕士，退役军人，电气工程专业，现成功转行K12领域数据挖掘工程师，不仅在数据清理、分析和预测方向，而且在自制力和高效学习方面都有丰富经验。 

编辑：王老湿

Hi，各位同学，《从0到1，数据分析师修炼之路》专栏关于修炼技法的部分已经发布了三篇：

1. 想学数据分析但不会Python，过来看看SQL吧（上）~

2. 想学数据分析但不会Python，过来看看SQL吧（下）~

3. 火力全开，一网打尽Python常用知识点！

在最新的一篇 火力全开，一网打尽Python常用知识点！中我们学习了Python的编码规范、变量、数据类型与运算符、控制流以及函数，不知道大家有没有尝试下在本地环境中去动动手，敲敲代码呢？本周呢，我们就来一起把上周学习的零散内容，串在一起，锻炼编程思维，用Python实现一个常用的小工具。

本周内容

• 输入与输出

• 错误与异常

• 读写本地文件

• 模块的导入

• 天气小闹钟

输入和输出

想要与用户进行交互，就需要我们获取用户的输入，并且根据输入去处理再输出结果。

• 输入：input函数

在python中，我们使用input函数来获取用户的输入，但要注意，input函数返回的结果，都是字符串类型的。

name = input("请输入您的姓名：")
>>> 结果： 请输入您的姓名：

我们可以使用type函数来查看某一变量的数据类型，你可以尝试下，用input获取数字后，变量的数据类型是什么？

• 输出：print函数

我们对输出已经很熟悉了，但当我们怎样实现按照某种模版进行输出呢？这就需要输出格式化出场啦！

name = 'Allen'
age = 26

#方式一
print('大家好，我是{}，今年{}岁。'.format(name,age))

#方式二
print(f'大家好，我是{name}，今年{age}岁。')
>>>结果：大家好，我是Allen，今年26岁。

可以看到，格式化输出就像是在往坑里种萝卜，第一种方式是先挖好坑（大括号），然后再按照顺序把变量逐个放进去，第二种是直接把萝卜种到坑里，注意，一个萝卜一个坑，大括号对的数量要与变量一一对应哦！

错误与异常

编写代码的过程，就是与bug无限争斗的过程。

如何读懂报错

下面以Jupyter Notebook为例，给大家简要讲解下，当出现错误时，如何去修复bug。

• 先看错误类型TypeError，并且在最后一行也给出了解释'>' not supported between instances of 'str' and 'int'，我们得知，是由于我们用大于号比较了字符串与整型，这两种数据类型不匹配，导致的数据类型错误。

刚开始时，可以直接复制最后一行到浏览器去查询报错原因。

• 再看出错位置---->;来判定，我们可以看到错误出现在了函数score_to_grade中的第二行代码if score > 90这里。

综上，我们得知，是在函数中没有考虑用户输入的问题，所以，我们可以添加提示，并将字符串转为数字类型。

#解决方案不唯一，你也可以给出自己的方案
def score_to_grade(): #定义函数，输入成绩score
    score = float(input('请输入得分（数字）'))
    if score > 90:
        return ('你获得了：A')
    elif score > 80:
        return ('你获得了：B')
    else:
        return ('你获得了：C')  

无法避免的错误

有时候，我们无法避免一些可能出现的错误，还是以上面的函数为例，就算进行了提示，但依然会有人输入'九十'之类的值，那我们又不想让函数报错并终止，这时候我们就需要try...except...语句进行错误捕捉。

• try：这是 try 语句中的唯一必需子句。该块中的代码是 Python 在 try 语句中首先运行的代码。

• except：如果 Python 在运行 try 块时遇到异常，它将跳到处理该异常的 except 块。

• else：如果 Python 在运行 try 块时没有遇到异常，它将在运行 try 块后运行该块中的代码。

• finally：在 Python 离开此 try 语句之前，在任何情形下它都将运行此 finally 块中的代码，即使要结束程序，例如：如果 Python 在运行 except 或 else 块中的代码时遇到错误，在停止程序之前，依然会执行此finally 块。

所以，我们可以把函数修改为“当用户输入的数据类型不正确时，可以给她进行提示，让她进行更正”，那么代码可以修改为：

def score_to_grade(): #定义函数，输入成绩score
    while True: #使用while循环，只要没输入数字，就一直循环
        try:
            score = float(input('请输入得分（数字）'))
            break #如果输入数字，则跳出while循环
        except ValueError:
            print('请确保输入的是数字哦')

    if score > 90:
        return ('你获得了：A')
    elif score > 80:
        return ('你获得了：B')
    else:
        return ('你获得了：C')  

读写文件

• open()即打开文件，用法如下：

  open(文件名, 读写模式，文件编码)
  

  但使用open()函数打开的文件是不会自动关闭的，需要使用close()函数手动关闭，这就很麻烦，如果只打开忘记关闭的话，打开的文件就会一直占据内存，导致运算效率降低，所以，一般使用open()时，都会在前面加上一个with，这样，在操作完with包含的语句之后，他就会帮我们自动关闭文件，省去了很多麻烦。

with open(filename,'r',encoding='utf-8') as f:
    content = f.read() #读取文件内容并赋值给content

你也可以自己写一个for循环，不断打开某文件，试试看你的电脑最多能同时打开多少个文件。

• 常用的读写模式：

  模式	描述
  r	只读。默认模式
  rb	二进制只读。
  r+	读写。
  rb+	二进制读写。
  w	写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除，不想删除可参考模式a。如果该文件不存在，创建新文件。
  wb	二进制写入。其余同上
  w+	读写。其余同上
  wb+	二进制读写。其余同上
  a	追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
  ab	二进制追加。其余同上
  a+	读写。其余同上
  ab+	二进制追加。其余同上

导入模块/函数

导入别人写的模块

#使用import导入模块
import pandas
#使用as来定制别名，方便后面代码调用
import pandas as pd
#使用from来调用模块中的某一方法
from pandas import DataFrame as df

导入自己写的模块

虽然Python的第三方库数量众多，覆盖面广泛，但针对个性问题，有时候还是需要我们自己动手去写一些函数，方便重复利用。.py的脚本文件中，

#依然是使用import和from
#从文件名为useful_funcs的文件中，导入score_to_grade函数
from useful_funcs import score_to_grade
#导入所有函数
from useful_funcs import *

天气小闹钟

接下来，我们利用一个天气小闹钟的实现过程，来熟悉一下如何去拆分步骤，逐个实现，如何去解决问题，一一击破。我们可以尝试画一个思维导图来去解决这个问题。

接下来，我们按照步骤逐个去实现不同的模块。

设定模块

def get_city_time():
    '''
    设定城市和时间，并返回
    '''
    city = input('请设定您的城市：')
    #选择24小时制还是12小时制呢？
    #思考，我们这里得到的数据是要交付到下一个时间模块的
    #那么，时间模块需要什么样的数据，我们就设定什么样的数据就好了
    #所以这里先随便写一个，等后面再改
    alarm_time = input('请设定闹钟时间（24小时制，格式为小时-分钟），如13-30表示下午一点半：')
    return city,alarm_time

边写边在Notebook中进行测试哦～有bug随时解决掉！

时间模块

然后是时间模块，但我们之前并没有接触过任何与时间有关的函数，我们求助搜索引擎吧。

快速有效的搜索，是一项重要能力。一般情况下，关键字选择python+想实现的功能，比如说python 闹钟

很容易就能找到一个叫做time的模块可以用来获取本地时间，这正是我们想要的。

import time
def compare_time(alarm_time):
    '''
    比较闹钟时间与本地时间，返回True或者False
    '''
    local_time = time.localtime()
    #需要对时间进行格式化，继续搜索关键字就能解决问题
    now_time = time.strftime("%H-%M", local_time)
    #因为后面的天气模块是否启动，依赖于时间模块的判定，所以这里返回bool值
    return(now_time==alarm_time)

天气模块

我们可以通过网络爬虫或者一些天气网站的开放API去获取某一城市的天气，这里可能会稍难一些，但依然可以通过搜索关键字python 天气或者python 爬虫去尝试学习并解决。

如果想系统学习爬虫，可以参考AI派的爬虫专栏（"王老湿，我。。我想学那个。。爬虫。可以嘛"）

这里我选择的是利用天气API，免费账户即可使用，但获取的结果是json文件，又是一个新东西，没关系，找搜索引擎解决！

def get_weather(city):
    '''
    依据输入的城市名，利用API获取天气字典并输出
    '''
    params={'appid':'你的id','appsecret':'你的app密钥','version':'v6','city':city}
    response = r.get('https://www.tianqiapi.com/api/',params=params)
    weather_dict = json.loads(response.content.decode('utf-8'),encoding='utf-8')
    return weather_dict

格式化输出

这一步也可以直接放在天气模块中。

def output_str(weather_dict):
    '''
    对字典进行筛选，并进行格式化输出
    '''
    weather = weather_dict['wea']
    tem = weather_dict['tem']
    air_level = weather_dict['air_level']
    air_tips = weather_dict['air_tips']
    return(f'今天天气{weather}，当前温度{tem}摄氏度，空气质量{air_level}，今天{air_tips}！')

把模块组合起来

接下来，我们就按照步骤的顺序，把各个模块组合起来

city,alarm_time = get_city_time()
#这里用while，可以让脚本一直保持工作，但这种方法个人用一下还可以，如果是付储工业实践并不可取，想想是为什么呢？
while True:
    flag = compare_time(alarm_time)
    #如果时间相等，那么就执行如下操作
    if flag:
        weather_dict = get_weather(city)
        print(output_str(weather_dict))
        #跳出while循环
        break

编写并执行脚本

个人建议使用VScode进行脚本编写。

把如上所有函数写在脚本中，但要在最后的模块组合前加上一句

#添加这句的目的是为了以后再调用该脚本中的函数时，不会运行该语句包含的代码
if __name__=='__main__':
    city,alarm_time = get_city_time()
    while True:
        flag = compare_time(alarm_time)
        ...

Windows用户可以在脚本文件所在的文件夹下，按住Shift和右击，选择在此处打开命令窗口；Mac用户可以右击脚本所在文件夹，选择新建位于文件夹位置的终端窗口。然后输入

python filename.py

即可运行你的小工具啦～

待优化

• 优化用户交互，增加错误修改等功能；

• 不能播放声音的闹钟算是闹钟吗？那文字转语音怎么搞？可以尝试下百度API；

最后

学编程，多动手就能事半功倍，学习的同时多尝试着用编程解决生活和工作中的问题，按照目标-拆分步骤，逐一实现，你，一定没问题哒！

此外，我们成立了这个数据分析专栏的读者交流群，如果有问题欢迎大家在群里积极讨论。还没有加入的同学可以扫描下方的微信二维码，添加微信好友，之后统一邀请你加入交流群。添加好友时一定要备注：数据分析。 

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