示例项目：一个基本的命令行工具

让我们将您学到的知识转化为一个实际应用。构建一个简单的命令行工具是了解变量、控制流、函数和错误处理如何协同工作的绝佳方式。我们将制作一个基于用户输入执行加、减、乘、除运算的基础计算器。

本项目将直接使用到：

• input(): 从用户那里获取数字和所需的操作。
• 变量: 存储用户的输入和计算结果。
• 类型转换: 将输入字符串转换为适合计算的数字 (float)。
• 运算符: 算术运算符 (+, -, *, /) 来执行计算。
• 条件语句 (if/elif/else): 根据用户的选择确定执行哪种操作。
• 循环 (while): 允许用户执行多次计算而无需重新启动脚本。
• 函数: 将代码组织成逻辑块（例如，获取输入、执行计算）。
• 错误处理 (try/except): 处理潜在问题，如非数字输入或除以零，防止程序崩溃。

定义计算器的行为

我们的命令行计算器应该：

1. 显示一条欢迎信息。
2. 进入一个循环，直到用户决定退出。
3. 在循环内部：
   • 提示用户输入第一个数字。
   • 提示用户输入第二个数字。
   • 提示用户选择一个操作符（+、-、*、/）。
   • 校验输入。确保输入的确实是数字，并且操作有效。妥善处理错误。
   • 如果输入有效，执行计算。处理特定计算错误，例如除以零。
   • 显示结果。
   • 询问用户是否要执行另一次计算。如果不想，退出循环。
4. 退出时显示一条再见信息。

使用函数组织代码

为了保持代码的组织性和可读性，我们可以将其分解为函数：

• get_number(prompt): 一个函数，接收一个提示消息，向用户请求输入，并持续请求直到输入一个有效数字 (float)。如果输入不是数字，它会处理 ValueError。
• get_operation(): 一个函数，提示用户输入一个操作符（+、-、*、/），并持续请求直到输入一个有效的操作符。
• calculate(num1, num2, operation): 一个函数，接收两个数字和操作符字符串，执行计算并返回结果。它处理 ZeroDivisionError。
• main(): 主函数，负责协调应用程序的流程，调用其他函数并管理主循环。

实现要点

让我们看看说明一些重要部分的片段。

获取有效数字输入

确保用户输入有效的数字是必要的。while 循环与 try-except 结合是一种处理潜在错误的有效方法。

def get_number(prompt):
    """提示用户输入数字并处理无效输入。"""
    while True:
        try:
            user_input = input(prompt)
            number = float(user_input) # 尝试转换为浮点数
            return number
        except ValueError:
            print("输入无效。请输入一个数字。")

# 在主循环中的使用示例：
# first_number = get_number("请输入第一个数字：")
# second_number = get_number("请输入第二个数字：")

这个 get_number 函数封装了重复请求输入直到输入有效浮点数的逻辑。它捕获了当 float() 转换失败时抛出的 ValueError。

执行带错误处理的计算

计算逻辑使用 if/elif/else 来选择操作。非常重要的一点是，除法需要检查 ZeroDivisionError。

def calculate(num1, num2, operation):
    """根据操作执行计算。"""
    if operation == '+':
        return num1 + num2
    elif operation == '-':
        return num1 - num2
    elif operation == '*':
        return num1 * num2
    elif operation == '/':
        if num2 == 0:
            print("错误：不能除以零。")
            return None # 表示失败
        else:
            return num1 / num2
    else:
        # 这种情况理想情况下应该由 get_operation() 避免
        print("错误：无效的操作。")
        return None

# 在主循环中的使用示例：
# result = calculate(first_number, second_number, chosen_operation)
# if result is not None:
#     print(f"结果是：{result}")

在这里，我们明确检查操作是否为除法 (/)，以及在尝试除法之前被除数 (num2) 是否为零。如果是，我们打印错误并返回 None。调用代码在打印结果之前应该检查 result 是否为 None。

主应用程序循环

脚本的主要部分将使用一个 while True 循环，该循环会一直持续，直到用户明确要求退出。

def main():
    print("启动简单命令行计算器！")

    while True:
        # --- 使用 get_number() 和 get_operation() 等函数获取输入 ---
        num1 = get_number("请输入第一个数字：")
        num2 = get_number("请输入第二个数字：")
        op = get_operation() # 假设 get_operation 处理验证

        # --- 执行计算 ---
        result = calculate(num1, num2, op)

        # --- 显示结果 ---
        if result is not None:
            print(f"结果：{num1} {op} {num2} = {result}")

        # --- 询问是否继续 ---
        again = input("执行另一次计算吗？ (yes/no): ").lower()
        if again != 'yes':
            break # 退出 while 循环

    print("感谢您使用计算器。再见！")

# --- 调用主函数启动应用程序 ---
# if __name__ == "__main__": # 良好实践，稍后解释
#     main()
# 目前，对于简单脚本直接调用 main() 即可：
# main()

这个结构将所有部分连接起来。它调用输入和计算函数，打印输出，并根据用户选择继续或退出控制流程。

运行计算器

将完整的代码保存为 Python 文件（例如，calculator.py）。打开您的终端或命令提示符，导航到保存文件的目录，然后使用以下命令运行它：

python calculator.py

您应该会看到欢迎信息和输入数字及操作的提示。

交互示例

一个会话可能如下所示：

欢迎使用简单命令行计算器！
请输入第一个数字：10
请输入第二个数字：5
请输入操作符（+、-、*、/）：+
结果：10.0 + 5.0 = 15.0
执行另一次计算吗？ (yes/no): yes
请输入第一个数字：20
请输入第二个数字：0
请输入操作符（+、-、*、/）：/
错误：不能除以零。
执行另一次计算吗？ (yes/no): yes
请输入第一个数字：apple
输入无效。请输入一个数字。
请输入第一个数字：7
请输入第二个数字：3
请输入操作符（+、-、*、/）：*
结果：7.0 * 3.0 = 21.0
执行另一次计算吗？ (yes/no): no
感谢您使用计算器。再见！

这个简单的计算器项目演示了您学到的不同 Python 特性如何结合起来创建一个功能程序。它有效地使用函数进行组织，循环用于重复，条件语句用于决策，以及错误处理以提升程序的稳定性。您可以通过添加更多操作（例如求幂）、改进界面，甚至添加计算历史记录等功能来扩充这个项目。