Python 第三方库实战：键盘监听与学生管理系统

Python 第三方库实战：键盘监听与学生管理系统

3. 第三方库

3.5 代码示例：'程序猿鼓励师'

有些公司会设有程序猿鼓励师这样一个岗位，程序猿敲代码很辛苦，需要鼓励。很多公司没有这样一个岗位怎么办？程序猿自己来实现一下这个功能，自己鼓励一下自己。

监听键盘按键，每按键一定次数，就自动播放一个音频，鼓励一下辛苦搬砖的自己。

3.5.1 安装第三方依赖

• pynput 用于监听键盘按键，注意版本不要用最新。
• playsound 用于播放音频。

pip install pynput==1.6.8
pip install playsound==1.2.2

3.5.2 准备音频文件

此处准备了一个 ding.mp3 放到和 py 代码同级目录中。

3.5.3 编写代码

• 使用 from import 的格式直接导入模块中的指定对象/函数。
• 使用 keyboard.Listener 监听键盘按键，其中 on_release 会在释放按键时被调用。
• 使用 listener.start 启动监听器。为了防止程序直接退出，使用 listener.join 让程序等待用户按键。
• 使用 count 计数，每隔 10 次，调用 playsound 播放音频文件。

from pynput import keyboard
from playsound import playsound

count = 0

def on_release(key):
    print(key)
    global count
    count += 1
    if count % 10 == 0:
        playsound('ding.mp3')

listener = keyboard.Listener(on_release=on_release)
listener.start()
listener.join()

运行一下程序，即可感受到效果。

3.5.4 改进代码

上述代码在执行过程中，会感觉到播放音频会导致按键卡顿，可以使用多线程解决这个问题。

• 使用 threading.Thread 引入多线程类。
• 使用 Thread 的构造函数来构造一个线程，target 表示线程要执行的任务，args 表示 target 中要调用函数的参数。
• 使用 Thread.start() 启动线程。

from pynput import keyboard
from playsound import playsound
from threading import Thread

count = 0

def on_release(key):
    print(key)
    global count
    count += 1
    if count % 10 == 0:
        t = Thread(target=playsound, args=('ding.mp3',))
        t.start()

listener = keyboard.Listener(on_release=on_release)
listener.start()
listener.join()

3.5.5 操作流程

先搞几个音频文件到专门的目录底下，像音频这些就被称为 资源文件。

我们用前面介绍的两个命令，先在 pip 把两个可执行文件下载一下。

写了代码之后，我们测试一下代码实现的键盘按键动作捕获功能能不能成功。

可以捕获到用户的键盘按键动作。

3.5.6 最佳实践

3.5.6.1 播放一个音频

# 程序员鼓励师
# 播放一个音频
from pynput import keyboard
from playsound import playsound

count = 0

def onRelease(key):
    """
    这个函数，就是在用户释放键盘按键的时候，就会被调用到
    这个函数不是咱们自己调用的，而是咱们把这个函数交给了 Listener 自己，
    由这个 Listener 在用户释放按键的时候自动调用
    像这样的不是我们自己主动调用，而是交给别人，在合适的时机进行调用，这样的函数，叫做'回调函数 (callback function)"
    :param key: 用户按下了哪个键
    :return:
    """
    print(key)
    global count
    count += 1
    if count % 10 == 0:
        # 只有按的次数是 10 的倍数的时候才会播放音频
        # 播放一个音频！
        playsound('D:/Python_code/python_code/sound/1.mp3')
        # 替换为实际完整路径

# 当我们创建好 listener 之后，用户的键盘按键动作就会被捕获到
# 我们还希望捕获到之后能够执行一段代码
listener = keyboard.Listener(on_release=onRelease)
listener.start()
listener.join()

3.5.6.2 多个音频循环播放

# 程序员鼓励师
# 多个音频循环播放
import random
from threading import Thread
from pynput import keyboard
from playsound import playsound

soundList = [
    'D:/Python_code/python_code/sound/1.mp3',
    'D:/Python_code/python_code/sound/2.mp3',
    'D:/Python_code/python_code/sound/3.mp3'
]

count = 0

def onRelease(key):
    print(key)
    global count
    count += 1
    if count % 10 == 0:
        # 如果感觉播放得太频繁了，吵到耳朵了，也可以适当降低一下频率，把除余的数字改大一点
        # 播放音频！
        i = random.randint(0, len(soundList) - 1)
        # 此处的播放音频，消耗时间比较多，可能会引起输入的卡顿 (不流畅)
        # 可以创建一个线程，在线程里面播放音频！
        t = Thread(target=playsound, args=(soundList[i],))
        # 在一个新的线程里面完成播放音频
        # (新的线程可以想象成一个新的执行流)
        # 上面这里只是给线程安排任务，下面才是创建了一个线程出来
        t.start()

listener = keyboard.Listener(on_release=onRelease)
listener.start()
listener.join()

4. 综合案例：学生管理系统

4.1 需求说明

实现一个命令行版本的学生管理系统。

4.1.1 功能

1. 新增学生信息
2. 显示所有同学信息
3. 根据名字查找学生信息
4. 删除学生信息
5. 退出程序

4.2 创建入口函数

• 使用一个全局列表 students 表示所有学生信息。
• 使用 menu 函数和用户交互。这是一个自定义函数。
• 使用 insert, show, find, delete 这几个自定义函数完成增删查操作。
• 使用 sys.exit 实现程序退出。

import sys

students = []

def main():
    """程序的入口函数"""
    print('+--------------------------+')
    print('| 欢迎来带学生管理系统！ |')
    print('+--------------------------+')
    while True:
        choice = menu()
        if choice == 0:
            sys.exit()
        elif choice == 1:
            insert()
        elif choice == 2:
            show()
        elif choice == 3:
            find()
        elif choice == 4:
            delete()
        else:
            print('您的输入有误！请重新输入！')

main()

4.3 实现菜单函数

def menu():
    print("1. 新增学生信息")
    print("2. 显示所有同学信息")
    print("3. 根据名字查找学生信息")
    print("4. 删除学生信息")
    print("0. 退出程序")
    choice = input("请输入您的选择：")
    return int(choice)

4.4 实现增删查操作

4.4.1 新增学生

def insert():
    print("[新增学生] 开始!")
    studentId = input("请输入学生的学号：")
    name = input("请输入学生的姓名：")
    gender = input("请输入学生的性别：")
    if gender not in ('男', '女'):
        print("性别不符合要求！新增学生失败!")
        return
    className = input("请输入学生的班级：")
    # 使用一个字典表示学生信息
    student = {
        'studentId': studentId,
        'name': name,
        'gender': gender,
        'className': className
    }
    # 把字典添加到学生列表中
    global students
    students.append(student)
    print("[新增学生] 完毕!")

4.4.2 显示学生

def show():
    print("[显示学生] 开始!")
    for s in students:
        print(f"[{s['studentId']}]	{s['name']}	{s['gender']}	{s['className']}")
    print(f"[显示学生] 完毕！共显示了 {len(students)} 条记录!")

4.4.3 查找学生

def find():
    print("[查找学生] 开始!")
    name = input("请输入要查找的同学姓名：")
    count = 0
    for s in students:
        if name == s['name']:
            print(f"[{s['studentId']}]\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}")
            count += 1
    print(f"[查找学生] 完毕！共查找到 {count} 条记录!")

4.4.4 删除学生

def delete():
    print("[删除学生] 开始!")
    studentId = input("请输入要删除的同学学号：")
    count = 0
    for s in students:
        if studentId == s['studentId']:
            print(f"删除 {s['name']} 同学的信息!")
            students.remove(s)
            count += 1
    print(f"[删除学生] 完毕！共删除 {count} 条记录!")

4.5 加入存档读档

4.5.1 约定存档格式

约定存档文件放到 d:/record.txt 文件中。 并且以行文本的方式来保存学生信息，格式如下：

学号\t 名字\t 性别\t 班级

• 每个同学占一行。
• 每个同学的信息之间使用 \t 制表符进行分隔。

4.5.2 实现存档函数

def save():
    """存档函数"""
    with open('d:/record.txt', 'w', encoding='utf8') as f:
        for s in students:
            f.write(f"{s['studentId']}\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}\n")
    print(f"存档成功！共存储了 {len(students)} 条记录！")

在 insert 和 delete 末尾，调用 save 函数进行存档。

4.5.3 实现读档函数

import os.path

def load():
    """读档函数"""
    # 如果存档文件不存在，则跳过读档环节
    if not os.path.exists('d:/record.txt'):
        return
    # 先清空全局变量里的数据
    global students
    students = []
    with open('d:/record.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
        for line in f:
            # 去除末尾的换行符
            line = line.strip()
            tokens = line.split('\t')
            if len(tokens) < 4:
                print(f"文件格式有误！line={line}")
                continue
            student = {
                'studentId': tokens[0],
                'name': tokens[1],
                'gender': tokens[2],
                'className': tokens[3]
            }
            students.append(student)
    print(f"[读档成功] 共读取了 {len(students)} 条记录!")

在 main 函数开头的地方，调用 load 加载存档。

4.6 打包成 exe 程序发布

当前虽然已经实现了一个管理系统，但是 .py 的文件只能在安装了 Python 环境的机器上运行。 为了能够更好的部署到其他主机上，可以借助 pyinstaller 来把 Python 程序打包成 exe 程序。

4.6.1 安装 pyinstaller

pip install pyinstaller

4.6.2 打包程序

• -F 表示打包成单个 exe（不带动态库）：

pyinstaller -F 学生管理系统.py

稍等片刻，很快打包完成。 此时就可以把这个程序拷贝给其他机器使用了！无需 Python 环境即可运行！

4.7 最佳实践

4.7.1 实现增删查功能

import sys

students = []

def menu():
    print('1. 新增学生')
    print('2. 显示学生')
    print('3. 查找学生')
    print('4. 删除学生')
    print('0. 退出程序')
    choice = input('请输入您的选择：')
    return choice

def insert():
    print('【新增学生】开始！')
    studentID = input('请输入学生的学号:')
    name = input('请输入学生的姓名:')
    gender = input('请输入学生的性别:')
    if gender not in ('男', '女'):
        print('性别输入的内容不符合要求，新增失败!')
        return
    className = input('请输入学生的班级:')
    student = {'studentId': studentID, 'name': name, 'gender': gender, 'className': className}
    global students
    students.append(student)
    print('【新增学生】完毕！')

def show():
    print('【显示学生】开始！')
    for s in students:
        print(f"[{s['studentId']}]\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}")
    print(f'【显示学生】完毕！共显示了{len(students)}条数据!')

def find():
    print('【查找学生】开始!')
    name = input('请输入要查找的同学姓名：')
    count = 0
    for s in students:
        if name == s['name']:
            print(f"[{s['studentId']}]\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}")
            count += 1
    print(f'【查找学生】结束！共找到了{count}个匹配的同学!')

def delete():
    print('【删除学生】开始！')
    studentId = input('请输入要删除的学生学号:')
    for s in students:
        if studentId == s['studentId']:
            print(f"删除{s['name']}同学的信息!")
            students.remove(s)
    print('【删除学生】完毕！')

def main():
    """入口函数"""
    print('-----------------------------------------------')
    print('欢迎来到学生管理系统')
    print('-----------------------------------------------')
    while True:
        choice = menu()
        if choice == '1':
            insert()
        elif choice == '2':
            show()
        elif choice == '3':
            find()
        elif choice == '4':
            delete()
        elif choice == '0':
            print('goodbye!')
            sys.exit(0)
        else:
            print('您的输入有误！请重新输入！')

main()

4.7.2 添加存档（save）和读档（load），将信息保存到硬盘上

import os.path
import sys

students = []

def save():
    """用于存档"""
    with open('record.txt', 'w', encoding='utf8') as f:
        for s in students:
            f.write(f"{s['studentId']}\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}\n")
    print(f'【存档成功】共存储了{len(students)}条记录!')

def load():
    """用于读档"""
    if not os.path.exists('record.txt'):
        return
    global students
    students = []
    with open('record.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
        for line in f:
            line = line.strip()
            tokens = line.split('\t')
            if len(tokens) != 4:
                print(f'当前行格式存在问题!line={line}')
                continue
            student = {'studentId': tokens[0], 'name': tokens[1], 'gender': tokens[2], 'className': tokens[3]}
            students.append(student)
    print(f'【读档成功】共读取了{len(students)}条记录!')

def menu():
    print('1. 新增学生')
    print('2. 显示学生')
    print('3. 查找学生')
    print('4. 删除学生')
    print('0. 退出程序')
    choice = input('请输入您的选择：')
    return choice

def insert():
    print('【新增学生】开始！')
    studentID = input('请输入学生的学号:')
    name = input('请输入学生的姓名:')
    gender = input('请输入学生的性别:')
    if gender not in ('男', '女'):
        print('性别输入的内容不符合要求，新增失败!')
        return
    className = input('请输入学生的班级:')
    student = {'studentId': studentID, 'name': name, 'gender': gender, 'className': className}
    global students
    students.append(student)
    save()
    print('【新增学生】完毕！')

def show():
    print('【显示学生】开始！')
    for s in students:
        print(f"[{s['studentId']}]\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}")
    print(f'【显示学生】完毕！共显示了{len(students)}条数据!')

def find():
    print('【查找学生】开始!')
    name = input('请输入要查找的同学姓名：')
    count = 0
    for s in students:
        if name == s['name']:
            print(f"[{s['studentId']}]\t{s['name']}\t{s['gender']}\t{s['className']}")
            count += 1
    print(f'【查找学生】结束！共找到了{count}个匹配的同学!')

def delete():
    print('【删除学生】开始！')
    studentId = input('请输入要删除的学生学号:')
    for s in students:
        if studentId == s['studentId']:
            print(f"删除{s['name']}同学的信息!")
            students.remove(s)
    save()
    print('【删除学生】完毕！')

def main():
    """入口函数"""
    print('-----------------------------------------------')
    print('欢迎来到学生管理系统')
    print('-----------------------------------------------')
    load()
    while True:
        choice = menu()
        if choice == '1':
            insert()
        elif choice == '2':
            show()
        elif choice == '3':
            find()
        elif choice == '4':
            delete()
        elif choice == '0':
            print('goodbye!')
            sys.exit(0)
        else:
            print('您的输入有误！请重新输入！')

main()

5. 后续扩展

5.1 python cookbook

Python 经典进阶书籍，针对各种典型场景提供了一些解决方案。 这本书就像是一本菜谱，会给你罗列各种各样的场景下使用 Python 该如何解决。有助于打开解决问题的思路。

5.2 awesome-python

有大佬整理了 Python 的一些非常实用的程序库。

5.3 500 Lines or Less

Python 的代码示例集合。比前面举的例子要丰富得多。 使用简短的 Python 代码来实现一些有意思的程序。