Python 阶段实战专项练习：6 道编程题从入门到精通

配套专栏：Python 全栈修炼之路 第 12 篇《阶段实战——命令行工具开发》

难度分布：⭐ → ⭐⭐ → ⭐⭐ → ⭐⭐⭐ → ⭐⭐⭐ → ⭐⭐⭐⭐

核心覆盖：argparse、@dataclass、JSON 持久化、rich 美化输出、模块化设计、单元测试

前言

第十二篇综合运用了 Python 基础阶段的所有知识：数据类型、函数、文件操作、异常处理、模块组织、面向对象等。本练习从零开始，通过 6 个由易到难的项目，帮助你掌握从简单列表管理到完整 CLI 工具开发的全部技能。

题目一：文本版任务管理器 ⭐

📌 题目描述

用纯 Python 实现一个最简单的任务管理器，数据保存在内存中（列表），支持增删查改：

tm = TaskManager()

tm.add(\”完成Python项目\”, priority=\”high\”)
tm.add(\”阅读技术文档\”, priority=\”medium\”)
tm.add(\”回复邮件\”, priority=\”low\”)

tm.list()
# 输出：
# 1. [高] 完成Python项目
# 2. [中] 阅读技术文档
# 3. [低] 回复邮件

tm.done(1)
tm.list()
# 1. [中] 阅读技术文档
# 2. [低] 回复邮件
# 3. [高✓] 完成Python项目

tm.delete(2)
tm.list()
# 1. [低] 回复邮件
# 2. [高✓] 完成Python项目

💡 编程思路

这道题考察 基础数据结构（列表/字典）+ 函数封装 + 类设计：

🖥️ 参考代码

from typing import Optional

class TaskManager:
\”\”\”纯内存版任务管理器。\”\”\”

PRIORITY_MAP = {

\”high\”: \”高\”,
\”medium\”: \”中\”,
\”low\”: \”低\”,
}

def __init__(self):
self.tasks: list[dict] = []

def add(self, title: str, priority: str = \”medium\”) –> None:
\”\”\”添加任务。\”\”\”
if priority not in self.PRIORITY_MAP:
raise ValueError(f\”无效优先级：{

priority}，可选值: {

list(self.PRIORITY_MAP.keys())}\”)

task = {

\”title\”: title,
\”priority\”: priority,
\”done\”: False,
}
self.tasks.append(task)
print(f\”✓ 添加任务：{

title}\”)

def done(self, index: int) –> None:
\”\”\”标记任务完成（index 从 1 开始）。\”\”\”
if not 1 <= index <= len(self.tasks):
raise IndexError(f\”任务编号 {

index} 不存在\”)
self.tasks[index – 1][\”done\”] = True
print(f\”✓ 完成任务：{

self.tasks[index – 1][\’title\’]}\”)

def delete(self, index: int) –> None:
\”\”\”删除任务（index 从 1 开始）。\”\”\”
if not 1 <= index <= len(self.tasks):
raise IndexError(f\”任务编号 {

index} 不存在\”)
removed = self.tasks.pop(index – 1)
print(f\”✓ 删除任务：{

removed[\’title\’]}\”)

def list(self) –> None:
\”\”\”列出所有任务。\”\”\”
if not self.tasks:
print(\”暂无任务\”)
return

for i, task in enumerate(self.tasks, 1):
status = \”✓\” if task[\”done\”] else \”\”
priority_label = self.PRIORITY_MAP[task[\”priority\”]]
priority_str = f\”[{

priority_label}{

status}]\”
print(f\”{

i}. {

priority_str} {

task[\’title\’]}\”)

def find(self, keyword: str) –> list[tuple[int, dict]]:
\”\”\”搜索包含关键词的任务。\”\”\”
results = []
for i, task in enumerate(self.tasks, 1):
if keyword.lower() in task[\”title\”].lower():
results.append((i, task))
return results

# 测试
if __name__ == \”__main__\”:
tm = TaskManager()

print(\”=== 添加任务 ===\”)
tm.add(\”完成Python项目\”, priority=\”high\”)
tm.add(\”阅读技术文档\”, priority=\”medium\”)
tm.add(\”回复邮件\”, priority=\”low\”)

print(\”\\n=== 任务列表 ===\”)
tm.list()

print(\”\\n=== 搜索 ===\”)
for idx, task in tm.find(\”文档\”):
print(f\” #{

idx}: {

task[\’title\’]}\”)

print(\”\\n=== 完成任务 ===\”)
tm.done(1)
tm.list()

print(\”\\n=== 删除任务 ===\”)
tm.delete(2)
tm.list()

print(\”\\n所有测试通过 ✓\”)

🔗 关联知识点

题目二：命令行版任务管理器（argparse） ⭐⭐

📌 题目描述

使用 argparse 将任务管理器改造为真正的命令行工具：

$ python task_cli.py add \”完成项目文档\” –priority high
✓ 任务已添加

$ python task_cli.py list
1. [高] 完成项目文档

$ python task_cli.py done 1
✓ 任务已完成

$ python task_cli.py delete 1 –force
✓ 任务已删除

$ python task_cli.py –help
usage: task_cli.py [-h] {

add,list,done,delete} ...

任务管理器 CLI
...

💡 编程思路

这道题考察 argparse 子命令解析 + CLI 程序结构：

🖥️ 参考代码

\”\”\”命令行版任务管理器（使用 argparse）。\”\”\”

import argparse
import json
import os
from pathlib import Path
from typing import Optional

class TaskItem:
\”\”\”任务数据类（用普通类模拟 dataclass）。\”\”\”

def __init__(self, title: str, priority: str = \”medium\”, done: bool = False):
self.title = title
self.priority = priority
self.done = done

def to_dict(self) –> dict:
return {

\”title\”: self.title, \”priority\”: self.priority, \”done\”: self.done}

@classmethod
def from_dict(cls, data: dict) –> \”TaskItem\”:
return cls(data[\”title\”], data.get(\”priority\”, \”medium\”), data.get(\”done\”, False))

class TaskCLI:
\”\”\”任务管理 CLI。\”\”\”

DATA_FILE = Path.home() / \”.taskcli\” / \”tasks.json\”

def __init__(self):
self.tasks: list[TaskItem] = []
self._ensure_data_dir()
self._load()

def _ensure_data_dir(self):
self.DATA_FILE.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

def _load(self):
if self.DATA_FILE.exists():
try:
with open(self.DATA_FILE, \”r\”, encoding=\”utf-8\”) as f:
data = json.load(f)
self.tasks = [TaskItem.from_dict(t) for t in data]
except (json.JSONDecodeError, KeyError):
self.tasks = []

def _save(self):
with open(self.DATA_FILE, \”w\”, encoding=\”utf-8\”) as f:
json.dump([t.to_dict() for t in self.tasks], f, ensure_ascii=False, indent=2)

# === 命令处理方法 ===

def cmd_add(self, args):
task = TaskItem(title=args.title, priority=args.priority)
self.tasks.append(task)
self._save()
print(f\”✓ 任务已添加（当前共 {

len(self.tasks)} 个任务）\”)

def cmd_list(self, args):
if not self.tasks:
print(\”暂无任务\”)
return

for i, task in enumerate(self.tasks, 1):
mark = \”✓\” if task.done else \” \”
priority_map = {

\”high\”: \”高\”, \”medium\”: \”中\”, \”low\”: \”低\”}
pri = priority_map[task.priority]
status = f\”[{

pri}]\” if not task.done else f\”[{

pri}✓]\”
print(f\”{

i}. {

status} {

task.title}\”)

# 统计
done_count = sum(1 for t in self.tasks if t.done)
print(f\”\\n共 {

len(self.tasks)} 个任务，已完成 {

done_count} 个\”)

def cmd_done(self, args):
try:
idx = int(args.index) – 1
if not 0 <= idx < len(self.tasks):
raise IndexError
self.tasks[idx].done = True
self._save()
print(f\”✓ 任务已完成：{

self.tasks[idx].title}\”)
except (ValueError, IndexError):
print(f\”✗ 任务编号 {

args.index} 不存在\”)

def cmd_delete(self, args):
if not args.force:
confirm = input(f\”确认删除任务 {

args.index}？[y/N]: \”)
if confirm.lower() != \”y\”:
print(\”已取消\”)
return
try:
idx = int(args.index) – 1
removed = self.tasks.pop(idx)
self._save()
print(f\”✓ 任务已删除：{

removed.title}\”)
except (ValueError, IndexError):
print(f\”✗ 任务编号 {

args.index} 不存在\”)

def cmd_clear(self, args):
if not args.force:
confirm = input(f\”确认清空所有 {

len(self.tasks)} 个任务？[y/N]: \”)
if confirm.lower() != \”y\”:
print(\”已取消\”)
return
self.tasks.clear()
self._save()
print(\”✓ 所有任务已清空\”)

def run(self, args=None):
\”\”\”运行 CLI。\”\”\”
parser = self._create_parser()
parsed = parser.parse_args(args)

if not parsed.command:
parser.print_help()
return

cmd_method = getattr(self, f\”cmd_{

parsed.command}\”, None)
if cmd_method:
cmd_method(parsed)
else:
print(f\”✗ 未知命令：{

parsed.command}\”)

def _create_parser(self) –> argparse.ArgumentParser:
parser = argparse.ArgumentParser(
prog=\”taskcli\”,
description=\”任务管理器 CLI\”,
formatter_class=argparse.RawDescriptionHelpFormatter,
)

sub = parser.add_subparsers(dest=\”command\”, help=\”可用命令\”)

# add
p_add = sub.add_parser(\”add\”, help=\”添加新任务\”)
p_add.add_argument(\”title\”, help=\”任务标题\”)
p_add.add_argument(\”-p\”, \”–priority\”, choices=[\”high\”, \”medium\”, \”low\”],
default=\”medium\”, help=\”优先级（默认 medium）\”)

# list
sub.add_parser(\”list\”, help=\”列出所有任务\”)

# done
p_done = sub.add_parser(\”done\”, help=\”标记任务完成\”)
p_done.add_argument(\”index\”, help=\”任务编号\”)

# delete
p_del = sub.add_parser(\”delete\”, help=\”删除任务\”)
p_del.add_argument(\”index\”, help=\”任务编号\”)
p_del.add_argument(\”-f\”, \”–force\”, action=\”store_true\”, help=\”跳过确认\”)

# clear
p_clear = sub.add_parser(\”clear\”, help=\”清空所有任务\”)
p_clear.add_argument(\”-f\”, \”–force\”, action=\”store_true\”, help=\”跳过确认\”)

return parser

def main():
cli = TaskCLI()
cli.run()

if __name__ == \”__main__\”:
main()

🔗 关联知识点

题目三：任务模型（dataclass + Enum + TypeHint） ⭐⭐

📌 题目描述

使用 @dataclass、Enum 和类型提示重构任务模型：

from datetime import date, timedelta

# 创建任务
task = Task(
title=\”完成项目文档\”,
priority=Priority.HIGH,
due_date=date.today() + timedelta(days=7)
)

print(task)
# Task: 完成项目文档 [高] 剩余7天

# 逾期检测
task.due_date = date.today() – timedelta(days=1)
print(task.is_overdue()) # True
print(task) # Task: 完成项目文档 [高] 已逾期!

# 数据序列化
data = task.to_dict()
print(data)
# {\’title\’: \’完成项目文档\’, \’priority\’: \’HIGH\’, \’due_date\’: \’…\’, …}

# 比较和哈希
task2 = Task(title=\”完成项目文档\”, priority=Priority.HIGH)
print(task == task2) # True（相同标题+优先级视为相等）

💡 编程思路

这道题考察 @dataclass + Enum + @property + 类型提示：

🖥️ 参考代码

from dataclasses import dataclass, field
from datetime import date, datetime
from enum import Enum, auto
from typing import Optional
import uuid

class Priority(Enum):
\”\”\”任务优先级枚举。\”\”\”
LOW = auto()
MEDIUM = auto()
HIGH = auto()

@property
def label(self) –> str:
return {

Priority.LOW: \”低\”, Priority.MEDIUM: \”中\”, Priority.HIGH: \”高\”}[self]

@property
def weight(self) –> int:
\”\”\”优先级权重（数值越大越重要）。\”\”\”
return {

Priority.LOW: 1, Priority.MEDIUM: 2, Priority.HIGH: 3}[self]

class Status(Enum):
\”\”\”任务状态枚举。\”\”\”
TODO = auto()
IN_PROGRESS = auto()
DONE = auto()

@property
def label(self) –> str:
return {

Status.TODO: \”待办\”, Status.IN_PROGRESS: \”进行中\”, Status.DONE: \”已完成\”}[self]

@dataclass
class Task:
\”\”\”任务数据类。\”\”\”

title: str
priority: Priority = Priority.MEDIUM
status: Status = Status.TODO
description: str = \”\”
due_date: Optional[date] = None
tags: list[str] = field(default_factory=list)

# 自动生成字段
id: str = field(default_factory=lambda: str(uuid.<