Python 基礎實戰(zhàn)

1. 概述

本節(jié)實現(xiàn)一個文件管理程序，該程序會使用到如下知識點：

• 函數(shù)
• 面向?qū)ο?
  • 采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O計方法對數(shù)據(jù)建模
• 異常處理
  • 使用異常處理和文件相關(guān)的錯誤，例如文件不存在
• 模塊
  • 程序由多個源文件構(gòu)成，每個源文件實現(xiàn)一個功能模塊
• os 模塊
  • 需要使用 os 模塊提供的方法
• sys 模塊
  • 需要使用 os 模塊提供的方法
• 文件訪問

2. 程序功能

2.1 概述

文件管理程序提供了如下功能:

• 列出目錄下的文件名
• 打印文件內(nèi)容
• 復制文件
• 刪除文件

文件管理程序是一個命令行程序，讀取用戶輸入命令，然后執(zhí)行返回命令執(zhí)行結(jié)果。文件管理程序支持如下命令：

2.2 測試文件 test.txt

本節(jié)需要使用一個用于測試的文本文件 test.txt，內(nèi)容如下：

www
imooc
com

2.3 示例

下面的命令演示了文件管理程序的用法：

2.3.1 啟動程序

C:\> python main.py
> 

• 在第 1 行，程序的主文件是 main.py，啟動程序
• 在第 2 行，程序啟動后，打印提示符 >，等待用戶輸入命令

2.3.2 輸入命令 help

> help
exit          - exit program
cat file      - print file
ls            - list file in current dir
ls dir        - list file in dir
cp src dst    - copy file
rm file       - remove file

• 在第 1 行，輸入命令 help，功能是打印各個命令的用法

2.3.3 輸入命令 cat

> cat test.txt
www
imooc
com

• 在第 1 行，輸入命令 cat test.txt，功能是打印文件 test.txt 的內(nèi)容

2.3.4 輸入命令 ls

> ls
main.py
test.txt

• 在第 1 行，輸入命令 ls，功能是列出當前目錄下的文件

> ls C:\
Documents and Settings
Program Files
Program Files (x86)
ProgramData
System Volume Information
Users
Windows

• 在第 1 行，輸入命令 ls C:\，功能是列出 C 盤根目錄下的文件

2.3.5 輸入命令 cp

> cp test.txt test.bak
> ls
main.py
test.txt
test.bak

• 在第 1 行，輸入命令 cp test.txt test.bak，功能是將文件 test.txt 復制到 test.bak
• 在第 2 行，輸入命令 ls，列出當前目錄下的文件，發(fā)現(xiàn)新增了一個文件 test.bak

2.3.6 輸入命令 rm

> rm test.bak
> ls
main.py
test.txt

• 在第 1 行，輸入命令 rm test.bak，功能是刪除文件 test.bak
• 在第 2 行，輸入命令 ls，列出當前目錄下的文件，發(fā)現(xiàn)文件 test.bak 被刪除了

2.3.6 輸入命令 exit

> exit
C:\>

• 在第 1 行，輸入命令 exit，功能是退出程序
• 在第 2 行，返回到 DOS 命令行模式

2.4 錯誤處理

文件管理程序提供了錯誤處理功能，如果執(zhí)行某條命令時發(fā)生了錯誤，例如文件不存在，僅僅終止該命令，而不是終止程序。

> cat non-exist-file
[Errno 2] No such file or directory: 'non-exisit-file'
>

• 在第 1 行，打印文件 non-exist-file，該文件并不存在，cat 命令運行會出錯
• 在第 2 行，cat 命令執(zhí)行中止，打印錯誤提示信息
• 在第 3 行，cat 命令中止后，打印命令提示符，等待用戶輸入新的命令

3. 程序框架

文件管理程序由多個源文件構(gòu)成，它們的功能如下：

4. 實現(xiàn)主控程序

編寫文件 main.py，讀取用戶的命令并執(zhí)行：

import sys
import cat
import ls
import cp
import rm
import help

• 在第 1 行導入 Python 內(nèi)置的 sys 模塊
• 在第 2 行到第 6 行導入用戶自定義的 5 個模塊
  • cat 模塊中定義了類 CatCommand，實現(xiàn) cat 命令的功能
  • ls 模塊中定義了類 LsCommand，實現(xiàn) ls 命令的功能
  • cp 模塊中定義了類 CpCommand，實現(xiàn) cp 命令的功能
  • rm 模塊中定義了類 RmCommand，實現(xiàn) rm 命令的功能
  • help 模塊中定義了類 HelpCommand，實現(xiàn) help 命令的功能

def readAndExecute():
    print('> ', end = '')
    line = input()
    args = line.split()
    if len(args) == 0:
        return

• 在第 1 行，定義函數(shù) readAndExecute()， 讀取用戶輸入的命令并執(zhí)行
• 在第 2 行，打印提示符 >
• 在第 3 行，讀取用戶輸入的命令
• 在第 4 行，將用戶輸入的命令分割為多個單詞
  • 假設用戶輸入命令是 cp test.txt test.bak
  • 經(jīng)過 split() 后，args = [‘cp’, ‘test.txt’, ‘test.bak’]

    arg0 = args[0]
    if arg0 == 'exit':
        sys.exit()
    elif arg0 == 'cat':
        command = cat.CatCommand(args)
    elif arg0 == 'ls':
        command = ls.LsCommand(args)
    elif arg0 == 'cp':
        command = cp.CpCommand(args)
    elif arg0 == 'rm':
        command = rm.RmCommand(args)
    else:
        command = help.HelpCommand(args)

    command.execute()

• 第 0 個參數(shù)是命令的名稱，根據(jù)命令的名稱構(gòu)造相應的命令對象
  • 如果命令是 exit，調(diào)用 sys 模塊的 exit 方法退出程序
  • 如果命令是 cat，使用 cat 模塊中定義的類 CatCommand 實例化一個命令對象
  • 如果命令是 ls，使用 ls 模塊中定義的類 LsCommand 實例化一個命令對象
  • 如果命令是 cp，使用 cp 模塊中定義的類 CpCommand 實例化一個命令對象
  • 如果命令是 rm，使用 rm 模塊中定義的類 RmCommand 實例化一個命令對象
  • 如果不是以上命令，使用 help 模塊中定義的類 HelpCommand 實例化一個命令對象
• 在最后，調(diào)用命令對象 command 的 execute 方法執(zhí)行命令

while True:
    try:
        readAndExecute()
    except IOError as error:
        print(error)

• 在第 1 行，定義循環(huán)，循環(huán)反復執(zhí)行函數(shù) readAndExecute()
• 執(zhí)行函數(shù) readAndExecute 時，可能會出現(xiàn) IOError
  • 在 try 語句中執(zhí)行 readAndExecute
  • 使用 except 語句捕獲執(zhí)行過程中的 IOError，并打印 error
• 注意，當 readAndExecute 出現(xiàn)異常時，僅僅終止 readAndExecute，而不是終止程序

5. 實現(xiàn)命令接口

編寫文件 command.py 實現(xiàn)命令的接口：

class Command:
    def __init__(self, args):
        self.args = args

    def execute(self):
        print('Command.execute')

• 在第 1 行，定義類 Command，描述了一個命令的接口
  • __init__ 方法，使用參數(shù)數(shù)組 args 構(gòu)造一個命令
  • execute 方法，執(zhí)行命令的功能，這里只提供了一個接口
• 具體的命令如 LsCommand 繼承類 Command，實現(xiàn) execute 方法

6. 實現(xiàn) help 命令

編寫文件 help.py 實現(xiàn) help 命令：

from command import Command

class HelpCommand(Command):
    def __init__(self, args):
        Command.__init__(self, args)

    def execute(self):
        print('exit          - exit program')
        print('cat file      - print file')
        print('ls            - list file in current dir')
        print('ls dir        - list file in dir')
        print('cp src dst    - copy file')
        print('rm file       - remove file')       

• 在第 1 行，從 command 模塊中導入類 Command
• 在第 3 行，定義類 HelpCommand，繼承于類 Command
• 在第 5 行，調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)
• 在第 7 行，定義 execute 方法，打印各個命令的功能

7. 實現(xiàn) ls 命令

編寫文件ls.py 實現(xiàn) ls 命令：

from command import Command
import os

class LsCommand(Command):
    def __init__(self, args):
        Command.__init__(self, args)

    def usage(self):
        print('ls            - list file in current dir')
        print('ls dir        - list file in dir')

• 在第 1 行，從 command 模塊中導入類 Command
• 在第 3 行，定義類 HelpCommand，繼承于類 Command
• 在第 5 行，調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)
• 在第 7 行，定義方法 usage 打印 ls 命令的功能

    def execute(self):
        if len(self.args) == 1:
            path = '.'
        elif len(self.args) == 2:
            path = self.args[1]
        else:
            self.usage()
            return

• 如果執(zhí)行的命令是 ls，則設置 path 為 ‘.’，列出當前目錄下的文件
• 如果執(zhí)行的命令是 ls dir，則設置 path 為 args[1]，列出指定目錄下的文件

        entries = os.listdir(path)
        for entry in entries:
            print(entry)

• 調(diào)用 os 模塊的 listdir 方法，列出目錄 path 下的文件

8. 實現(xiàn) cat 命令

編寫文件 cat.py，定義類 CatCommand 用于實現(xiàn) cat 命令的功能:

from command import Command

class CatCommand(Command):
    def __init__(self, args):
        Command.__init__(self, args)

    def usage(self):
        print('cat file      - print file')

• 在第 1 行，從 command 模塊中導入類 Command
• 在第 3 行，定義類 HelpCommand，繼承于類 Command
• 在第 5 行，調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)
• 在第 7 行，定義方法 usage 打印 cat 命令的功能

    def execute(self):
        if len(self.args) != 2:
            self.usage()
            return

        path = self.args[1]

• 如果命令為 cat file，則設置 path 為 args[1]

        file = open(path)
        for line in file:
            print(line, end = '')
        file.close() 

• 使用 for 循環(huán)遍歷文件的每一行，并輸出

9. 實現(xiàn) cp 命令

編寫文件 cp.py，定義類 CpCommand 用于實現(xiàn) cp 命令的功能

from command import Command

class CpCommand(Command):
    def __init__(self, args):
        Command.__init__(self, args)

    def usage(self):
        print('cp src dst    - copy file')

• 在第 1 行，從 command 模塊中導入類 Command
• 在第 3 行，定義類 CpCommand，繼承于類 Command
• 在第 5 行，調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)
• 在第 7 行，定義方法 usage 打印 cp 命令的功能

    def execute(self):
        if len(self.args) != 3:
            self.usage()
            return

        src_path = self.args[1]
        dst_path = self.args[2]

• 設置 src_path 為 args[1]
• 設置 dst_path 為 args[2]

        src_file = open(src_path, 'r')
        dst_file = open(dst_path, 'w')
        for line in src_file:
            dst_file.write(line)
        src_file.close()
        dst_file.close()

• 以只讀方式打開 src_path，以只寫方式打開 dst_path
• 遍歷源文件 src_file 的每一行，將其寫入到 dst_file 中

10. 實現(xiàn) rm 命令

編寫文件 rm.py，定義類 RmCommand 用于實現(xiàn) rm 命令的功能

from command import Command
import os

class RmCommand(Command):
    def __init__(self, args):
        Command.__init__(self, args)

    def usage(self):
        print('rm file       - remove file')

• 在第 1 行，從 command 模塊中導入類 Command
• 在第 3 行，定義類 RmCommand，繼承于類 Command
• 在第 5 行，調(diào)用父類的構(gòu)造函數(shù)
• 在第 7 行，定義方法 usage 打印 rm 命令的功能

    def execute(self):
        if len(self.args) != 2:
            self.usage()
            return

        path = self.args[1]
        os.remove(path)

• 調(diào)用 os 模塊的 remove 方法刪除文件