python编程：第十九课：你的第一个小程序 – 综合项目实战 (简易通讯录)-系统驰云

第十九课：你的第一个小程序 – 综合项目实战 (简易通讯录)

时长: 90 分钟
教学目标:
- 综合运用学过的所有核心知识：变量、数据类型、列表、字典、函数、循环、条件判断、文件操作、错误处理。
- 学习分析一个完整的应用需求，并将其分解为更小的功能模块。
- 练习使用函数来组织不同的功能代码，使程序结构清晰。
- 练习使用字典来存储有关联的数据（姓名和电话号码）。
- 练习使用文件操作来保存和加载数据，让信息不会丢失。
- 练习使用错误处理来提高程序的健壮性，应对用户输入错误或文件不存在等情况。
- 提升独立分析问题和编写完整应用程序的能力。
- 体验从零开始构建一个实际应用的过程和乐趣。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

复习: 快速回顾：函数的作用（打包代码）、列表（有序）、字典（键值对）、文件操作（读写保存）、错误处理（try...except）。
提出问题: 老师提问：“我们已经学会了这么多编程技巧。如果现在我想写一个程序，能帮我记住朋友们的名字和电话号码，并且下次打开程序时，之前记下的信息还在，不会丢失，该怎么做呢？这个程序应该能添加新朋友，能查找某个朋友的电话，还能显示所有朋友的列表。”
引出综合项目: 这就是一个小型应用程序的例子。它需要存储数据、进行各种操作，还需要把数据保存到硬盘上。解决这样的问题，就需要把我们之前学过的所有知识都综合起来运用。今天，我们就来一起完成一个“简易通讯录”小程序。

2. 项目需求分析与功能分解 (15 分钟)

明确目标: 开发一个能存储姓名和电话号码，并支持添加、查找、显示、保存、加载功能的简易通讯录程序。

数据结构选择: 如何存储姓名和电话号码？姓名是唯一的，电话号码与姓名关联。用字典最合适！键是姓名，值是电话号码。整个通讯录就是这个字典。

# 我们的通讯录就存放在这个字典里
# 例如： contacts = {"小明": "13812345678", "小红": "13987654321"}
contacts = {} # 程序开始时，通讯录通常是空的，或者从文件加载

功能分解: 程序需要提供哪些操作？
- 加载数据: 启动时从文件读取之前保存的联系人信息。
- 添加联系人: 获取姓名和号码，存到字典里。
- 查找联系人: 获取姓名，从字典里查找并显示号码。
- 显示所有联系人: 遍历字典，打印所有姓名和号码。
- 保存数据: 将字典里的联系人信息写到文件里。
- 主菜单: 显示操作选项，根据用户输入调用相应的功能。
- 退出程序: 停止运行。
函数设计: 为每个功能编写一个独立的函数，让代码更整洁、易读。
- load_contacts(filename): 从文件加载数据，返回一个字典。
- save_contacts(contacts, filename): 将字典数据保存到文件。
- add_contact(contacts): 添加新的联系人。
- find_contact(contacts): 查找联系人。
- list_contacts(contacts): 显示所有联系人。
- main_menu(): 显示菜单，获取用户选择，调用其他函数，控制程序运行流程。
文件选择: 数据保存到哪个文件？可以约定一个文件名，比如 contacts.txt。文件格式可以简单约定，比如每行是一个联系人，姓名和号码之间用逗号分隔：姓名,电话\n。

3. Step by Step 实现项目代码 (40 分钟)

老师带领学生一步一步编写代码。每实现一个函数，都进行简单的测试。

第一步：程序框架和主菜单 main_menu()

# 约定保存数据的文件名
CONTACT_FILE = "contacts.txt"

# 主程序入口函数
def main_menu():
    # 1. 启动时加载数据
    contact_book = load_contacts(CONTACT_FILE)
    print("通讯录已加载。")

    # 2. 进入主循环
    while True:
        print("\n--- 通讯录菜单 ---")
        print("1. 添加联系人")
        print("2. 查找联系人")
        print("3. 显示所有联系人")
        print("4. 保存通讯录")
        print("5. 退出")
        print("-" * 20)

        choice = input("请输入你的选择 (1-5): ")

        # 3. 根据用户选择调用不同的功能
        if choice == '1':
            add_contact(contact_book)
        elif choice == '2':
            find_contact(contact_book)
        elif choice == '3':
            list_contacts(contact_book)
        elif choice == '4':
            save_contacts(contact_book, CONTACT_FILE)
            print("通讯录已保存到文件。")
        elif choice == '5':
            print("正在退出通讯录...")
            save_contacts(contact_book, CONTACT_FILE) # 退出前保存一次
            print("通讯录已保存并安全退出。")
            break # 退出 while 循环，程序结束
        else:
            print("无效的选择，请重新输入。")

# 在程序的最下面，调用主菜单函数启动程序
# if __name__ == "__main__": # 这句话的意思是：如果当前文件是主程序，就执行下面的代码
# 这样写是为了防止这个文件被当作模块导入时，main_menu() 被意外执行
main_menu()

（讲解主循环 while True，菜单打印，用户输入，if-elif-else 分支，break 退出循环。先只写框架，功能函数后面再实现）

第二步：加载联系人 load_contacts()

# 加载联系人函数
def load_contacts(filename):
    contacts = {} # 初始化一个空的字典来存放联系人
    try:
        # 尝试以读取模式打开文件
        with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
            # 逐行读取文件内容
            for line in f:
                # 去掉行末的空白字符（包括换行符）
                line = line.strip()
                # 如果这一行不是空的
                if line:
                    # 按逗号分割姓名和电话
                    parts = line.split(',')
                    # 确保分割后至少有两部分 (姓名和电话)
                    if len(parts) >= 2:
                        name = parts[0]
                        phone = parts[1]
                        contacts[name] = phone # 存储到字典中
                        print(f"加载联系人: {name} - {phone}") # 可选，加载时打印提示

    except FileNotFoundError:
        # 如果文件不存在，这是第一次运行，打印提示，返回空字典
        print(f"文件 {filename} 未找到，将创建一个新的通讯录。")
    except Exception as e: # 捕捉其他可能的错误
        print(f"加载文件时发生错误: {e}")

    return contacts # 返回加载好的通讯录字典

（讲解 with open('r') 和 try...except FileNotFoundError，文件逐行遍历，.strip() 清除空白，.split(',') 分割字符串，以及如何存入字典。强调错误处理。）

第三步：保存联系人 save_contacts()

# 保存联系人函数
def save_contacts(contacts, filename):
    try:
        # 尝试以写入模式打开文件 (会清空原有内容再写入)
        with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f:
            # 遍历通讯录字典的键值对
            for name, phone in contacts.items():
                # 将每个联系人格式化成 "姓名,电话" 的字符串，并加上换行符
                line = f"{name},{phone}\n"
                f.write(line) # 写入文件
    except Exception as e: # 捕捉写入时可能发生的错误
        print(f"保存文件时发生错误: {e}")

（讲解 with open('w')，遍历字典的 .items()，f-string 格式化字符串，手动加 \n，以及错误处理。）

第四步：添加联系人 add_contact()

# 添加联系人函数
def add_contact(contacts):
    print("\n--- 添加新的联系人 ---")
    name = input("请输入姓名: ")
    # 可以加一个简单的判断，姓名不能为空
    if not name:
        print("姓名不能为空！")
        return # 结束函数

    phone = input("请输入电话号码: ")
    # 可以加一个简单的判断，电话号码不能为空
    if not phone:
        print("电话号码不能为空！")
        return # 结束函数

    # 检查姓名是否已经存在 (可选)
    if name in contacts:
        print(f"联系人 {name} 已经存在，号码是 {contacts[name]}。")
        overwrite_choice = input("是否覆盖原有号码？(y/n): ").lower()
        if overwrite_choice != 'y':
            print("取消添加。")
            return # 结束函数

    # 将新的键值对添加到字典中
    contacts[name] = phone
    print(f"联系人 {name} 已添加/更新成功！")

（讲解如何获取用户输入，如何添加到字典。可以引入简单的输入验证和覆盖检查。）

第五步：查找联系人 find_contact()

# 查找联系人函数
def find_contact(contacts):
    print("\n--- 查找联系人 ---")
    name_to_find = input("请输入要查找的姓名: ")

    # 使用 .get() 方法安全地查找，如果找不到返回 None
    phone_number = contacts.get(name_to_find)

    if phone_number is not None: # 如果 .get() 返回的不是 None，说明找到了
        print(f"找到联系人：{name_to_find} 的电话是 {phone_number}")
    else: # 如果 .get() 返回 None，说明没找到
        print(f"抱歉，通讯录中没有找到联系人：{name_to_find}")

（讲解如何获取用户输入，如何使用 .get() 安全查找，以及根据查找结果（是否为 None）使用 if-else 打印不同信息。）

第六步：显示所有联系人 list_contacts()

# 显示所有联系人函数
def list_contacts(contacts):
    print("\n--- 所有联系人 ---")
    # 检查字典是否为空
    if not contacts: # 或者 len(contacts) == 0
        print("通讯录是空的。")
        return # 结束函数

    # 遍历字典的键值对并打印
    for name, phone in contacts.items():
        print(f"姓名: {name}, 电话: {phone}")
    print("-" * 20) # 打印分隔线

（讲解如何检查字典是否为空，以及如何遍历字典的 .items() 并打印键值对。）

4. 整合、测试与完善 (10 分钟)

回顾整体结构: 再次展示完整的代码结构，强调函数之间的调用关系（main_menu 调用其他功能函数，main_menu 启动程序）。
测试: 带领学生一起运行完整的程序，进行各种测试：
- 第一次运行程序（文件不存在）。
- 添加几个联系人。
- 显示所有联系人。
- 查找存在的联系人和不存在的联系人。
- 保存通讯录。
- 退出程序。
- 再次运行程序，检查之前保存的联系人是否被加载。
- 尝试输入无效的菜单选项。
- （如果时间允许）尝试手动修改 contacts.txt 文件，比如删除一行或添加一行格式错误的，再运行程序看加载是否出错（如果加了错误处理的话）。
完善: 根据测试中发现的问题进行简单调整（比如提示信息更友好，增加输入验证等）。

5. 总结与提问 (5 分钟)

回顾: 总结本节课完成了一个简单的通讯录小程序。回顾在项目中综合运用了哪些编程概念（列表、字典、函数、循环、条件、文件、错误处理）。强调了分解问题、函数封装、数据持久化的重要性。
提问:
- 我们为什么选择用字典来存储联系人？
- 哪个函数负责把数据保存到文件？哪个函数负责从文件加载？
- 在加载文件时，我们使用了 try...except 来处理什么错误？
- 主菜单的循环是什么类型的循环？为什么用它？
- 如果我想删除一个联系人，应该修改哪个函数？
答疑: 回答学生问题。

6. 布置课后作业 (5 分钟)

作业 1: 在课堂完成的通讯录程序基础上，添加一个“删除联系人”的功能（在主菜单中增加一个选项，并编写相应的函数 delete_contact(contacts)）。这个函数需要询问用户要删除的姓名，然后在字典中使用 del contacts[姓名] 或 .pop(姓名) 进行删除，并考虑姓名不存在的情况（使用 in 检查或 try...except KeyError）。
作业 2: 扩展“查找联系人”功能，除了根据姓名查找，还可以根据电话号码反向查找姓名（这可能需要遍历字典的所有键值对）。
作业 3: (选做) 修改文件保存格式，比如使用 JSON 格式（简单介绍 import json 模块的 json.dump() 和 json.load()），让数据保存和加载更规范。
作业 4: (选做) 统计通讯录中有多少个联系人，并在主菜单中显示总数。

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