feat(python进阶): 新增进阶综合项目课程

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# 第 2-9 课Python 进阶综合项目——多文件任务管理程序
## 一、本课目标
完成本课后,你将能够把第二阶段所学内容组合成一个可运行的小程序:
1. 用多个 Python 文件组织程序;
2. 用 JSON 文件保存并恢复任务;
3. 用异常处理保护文件读取和用户输入;
4. 使用推导式、生成器、装饰器和类型注解;
5. 解释每个模块的职责,并完成第二阶段验收。
## 二、前置知识
需要完成或阅读过第二阶段第 1 至第 8 课。第 8 课虽然已跳过,但本项目不依赖第三方软件包,只使用 Python 标准库。
## 三、项目要解决什么问题
单个文件中的代码变多后,阅读和修改都会变困难。这个项目把任务管理功能拆分为三部分:
```text
main.py 程序入口:组织执行顺序、显示结果
task_service.py 业务功能:新增、完成、筛选和汇总任务
task_store.py 数据读写:把任务保存到 JSON 文件、再读回来
```
职责拆分的好处是:保存格式改变时主要修改 `task_store.py`;新增业务规则时主要修改 `task_service.py`;入口显示变化时主要修改 `main.py`
## 四、什么是 JSON
JSONJavaScript Object Notation是一种常用的文本数据格式。它能保存列表、字典、字符串、数字和布尔值适合本课保存任务数据。
Python 使用标准库 `json`
```python
json.dumps(data) # 把 Python 数据转换成 JSON 文本
json.loads(text) # 把 JSON 文本转换成 Python 数据
```
本项目保存的单条任务类似:
```python
{
"id": 1,
"title": "整理本课学习笔记",
"priority": "",
"completed": False,
}
```
## 五、完整示例
完整示例由 `main.py``task_service.py``task_store.py` 组成。请先逐个打开文件,再运行入口文件。
## 六、运行方法
在项目根目录执行:
```powershell
cd D:\Code\Python
python .\02_python进阶\2_9_python进阶综合项目\main.py
```
首次运行会自动创建:
```text
02_python进阶/2_9_python进阶综合项目/task_data/tasks.json
```
这是本地运行数据,已由 `.gitignore` 忽略。再次运行会继续读取已有任务,所以任务数量会增加,这是正常现象。
## 七、正常结果示例
第一次运行时,输出格式类似:
```text
读取到 0 条已有任务。
正在执行add_task
正在执行add_task
正在执行complete_task
本次新增的任务:
[1] 整理本课学习笔记|优先级:高|状态:已完成
[2] 运行任务管理程序|优先级:中|状态:未完成
未完成任务:
[2] 运行任务管理程序|优先级:中|状态:未完成
任务汇总:
全部2 条已完成1 条未完成1 条。
```
编号和总数量会因之前运行过的次数而不同。
## 八、关键代码解析
### 8.1 文件不存在时返回空列表
```python
if not data_file.exists():
return []
```
第一次运行还没有任务文件,这不是错误。返回空列表后,程序就可以从第一条任务开始添加。
### 8.2 装饰器记录调用
`@log_call` 会在原函数执行前输出函数名,但不会改变原函数的参数和返回值。它适合为多个关键操作增加相同的提示。
### 8.3 生成器逐条提供未完成任务
```python
for task in tasks:
if not task["completed"]:
yield task
```
`yield` 让函数每找到一条未完成任务就交出一条,不需要先创建完整的新列表。
### 8.4 类型注解
例如 `list[dict[str, object]]` 表示“由任务字典组成的列表”。任务中的值既可能是编号、文字,也可能是布尔值,所以这里使用 `object`
## 九、常见错误
### 9.1 直接运行 task_service.py
它是功能模块,不是入口程序。应运行 `main.py`
### 9.2 JSON 文件内容损坏
手工编辑 `tasks.json` 时漏写逗号或引号,会导致 JSON 格式错误。示例会安全返回空列表;练习中应捕获 `json.JSONDecodeError` 并给出提示。
### 9.3 忘记保存
列表只在程序运行期间存在。调用 `add_task()``complete_task()` 后,要调用 `save_tasks()` 才能写入文件。
### 9.4 使用 `wrapper()` 代替 `wrapper`
装饰器最后应 `return wrapper`,不是 `return wrapper()`;后者会在装饰阶段提前执行函数。
## 十、课堂练习
打开 `practice.py`,按六部分要求自己创建 `practice_store.py``practice_service.py``practice_main.py`。练习文件保持题面说明形式,不包含预置函数骨架。
## 十一、参考答案
本课不提前写入参考答案。完成后把三个练习文件保留在本课目录,我会按模块职责、功能正确性、可读性和知识掌握情况进行验证。
## 十二、本课小结
- 模块让不同职责的代码分开放置;
- JSON 能把 Python 的任务数据保存为文本;
- `Path` 让路径处理更安全清晰;
- `try...except` 让预期的读取问题不至于让程序崩溃;
- 推导式适合快速生成汇总数据,生成器适合逐条提供结果;
- 装饰器可为多个函数增加共同功能;
- 类型注解让函数接收什么、返回什么更清楚。
## 十三、验收标准
- 能独立运行完整示例并说明三个模块的职责;
- 能解释 JSON 保存和读取的方向;
- 能说明本项目中异常处理、推导式、生成器、装饰器和类型注解分别在哪里使用;
- 能按题目完成三个练习模块;
- 再次运行练习程序时,能够读取上次保存的任务;
- 已完成第二阶段的综合项目,具备进入第三阶段“面向对象编程”的基础。