规划一个简单的应用程序

要构建一个可运行的Python程序，需要整合变量、循环、函数和错误处理等多种基础知识。在直接编写示例命令行工具的代码之前，进行规划可以节省大量时间和精力。这个规划阶段有助于明确您要构建什么以及如何着手。

为何先做规划？

即使是看起来简单的应用程序，进行一点规划也会大有裨益。这就像绘画前先画草图，或者写文章前先列提纲一样。规划能帮助您：

1. 明确目标： 精确理解应用程序应实现什么。
2. 确定组成部分： 将问题分解为更小、更易管理的部分。
3. 预见问题： 提前思考潜在问题（例如不良用户输入）。
4. 组织代码结构： 更清楚地知道不同部分将如何配合工作。

对于小型项目，这个过程不必过于正式，但养成这种习惯对于以后处理更大、更复杂的任务很有帮助。

定义应用程序应做之事 (需求)

第一步是定义需求。问问自己：

• 这个应用程序的主要目的是什么？ 它解决什么问题，或者执行什么任务？
• 它启动时需要什么信息 (输入)？ 它是从用户那里获取数据、从文件读取，还是其他方式？
• 它应该产生什么 (输出)？ 它应该向用户显示什么信息或写入文件？
• 核心功能是什么？ 应用程序应该能够执行哪些具体操作？

让我们考虑章前介绍中提到的示例项目：一个基本的命令行工具。假设我们决定构建一个简单的计算器。

• 目的： 基于用户输入执行基本算术运算。
• 输入： 两个数字和所需操作（例如，加、减、乘、除）。
• 输出： 计算结果，显示在屏幕上。
• 功能： 加法、减法、乘法、除法。

把这些写下来，即使是非正式的，也会为您提供一个清晰的目标。

将问题分解为更小的步骤

大多数编程任务都可以分解为一系列更小、更易管理的步骤。这种分解使整个问题不再那么令人生畏，并且通常与您组织代码的方式很好地对应，或许可以为特定步骤使用函数（如第五章所述）。

对于我们的计算器示例，我们可以这样分解：

1. 请求用户输入第一个数字。
2. 请求用户输入算术操作符（+、-、*、/）。
3. 请求用户输入第二个数字。
4. 根据所选操作执行计算。
5. 向用户显示结果。
6. 考虑如果用户输入无效内容（例如，文本而不是数字，或尝试除以零）会发生什么。

一个工作流程图，说明了简单计算器应用程序的步骤顺序，包括对错误处理的考量。

这样分步骤思考，在您编写一行Python代码之前，就能使逻辑更清晰。

思考用户交互

既然我们正在规划一个命令行工具，请考虑用户将如何与它交互。

• 应用程序应该显示什么消息或提示？确保它们清晰明确。例如，不要仅仅等待输入，而是提示“输入第一个数字：”。
• 输出应该如何呈现？是只显示原始结果，还是显示更具描述性的消息，例如“结果是：15”？

与用户清晰地沟通，能使应用程序更易于使用。

考虑潜在错误

记得关于错误和异常处理的第九章吗？规划是开始思考可能会出什么问题的好时机。

• 如果用户输入“five”而不是数字 5 会怎样？当您尝试将输入转换为数字时，这可能会导致 ValueError。
• 如果用户在除法操作中输入 0 作为第二个数字会怎样？这会导致 ZeroDivisionError。
• 如果用户输入无效操作符，例如 ^ 会怎样？

现在识别潜在问题有助于您在开始编码时更有效地纳入错误处理逻辑（例如 try...except 块）。

绘制计划 (大纲或伪代码)

最后，简单记下步骤或使用伪代码（一种用普通英语描述代码逻辑的方式）通常很有帮助。这可以作为编写实际Python代码的路线图。

对于计算器：

显示消息
请求用户输入第一个数字
存储输入
请求用户输入操作符
存储输入
请求用户输入第二个数字
存储输入

尝试：
  将第一个输入转换为数字（例如，浮点数）
  将第二个输入转换为数字（例如，浮点数）

  如果操作符是“+”：
    计算和
  否则，如果操作符是“-”：
    计算差
  否则，如果操作符是“*”：
    计算积
  否则，如果操作符是“/”：
    如果第二个数字是0：
      将结果设置为错误消息（“不能除以零”）
    否则：
      计算商
  否则：
    将结果设置为错误消息（“无效操作”）

  显示结果或错误消息

如果转换失败（例如，ValueError）：
  显示错误消息（“无效数字输入”）

显示再见消息

这个简单计划在编码开始之前提供了一个清晰的结构。采取这些规划步骤有助于确保您构建的应用程序与您的目标保持一致，并使编码过程更顺畅、更有条理。在以下章节中，我们将使用这种规划来构建我们的示例命令行工具。