工程实践练习答案

project-structure

练习 1：创建标准项目

要求：创建一个名为 calculator 的 Python 项目，使用 src layout。

答案：

bash

# 1. 创建目录结构
mkdir calculator
cd calculator
mkdir -p src/calculator tests docs

# 2. 创建源代码
cat > src/calculator/__init__.py << 'EOF'
"""Simple calculator package"""
__version__ = "0.1.0"

from .operations import add, subtract

__all__ = ["add", "subtract"]
EOF

cat > src/calculator/operations.py << 'EOF'
def add(a: float, b: float) -> float:
    """Add two numbers"""
    return a + b

def subtract(a: float, b: float) -> float:
    """Subtract b from a"""
    return a - b
EOF

# 3. 创建配置
cat > pyproject.toml << 'EOF'
[project]
name = "calculator"
version = "0.1.0"
description = "A simple calculator package"
requires-python = ">=3.10"

[project.optional-dependencies]
dev = ["pytest>=7.0"]

[build-system]
requires = ["setuptools>=61.0"]
build-backend = "setuptools.build_meta"
EOF

# 4. 创建测试
cat > tests/test_operations.py << 'EOF'
from calculator.operations import add, subtract

def test_add():
    assert add(2, 3) == 5

def test_subtract():
    assert subtract(5, 3) == 2
EOF

# 5. 创建虚拟环境并测试
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate
pip install -e ".[dev]"
pytest

关键点：

src layout 将源代码放在 src/ 目录
__init__.py 定义包的公共 API
pyproject.toml 包含项目元数据
虚拟环境隔离依赖

testing-basics

练习 1：编写 pytest 测试

要求：为字符串处理函数编写测试。

python

def capitalize_words(text):
    return ' '.join(word.capitalize() for word in text.split())

答案：

python

# string_utils.py
def capitalize_words(text: str) -> str:
    """Capitalize the first letter of each word"""
    return ' '.join(word.capitalize() for word in text.split())

# test_string_utils.py
import pytest
from string_utils import capitalize_words

def test_capitalize_single_word():
    assert capitalize_words("hello") == "Hello"

def test_capitalize_multiple_words():
    assert capitalize_words("hello world") == "Hello World"

def test_capitalize_mixed_case():
    assert capitalize_words("hELLo WoRLd") == "Hello World"

def test_capitalize_empty_string():
    assert capitalize_words("") == ""

@pytest.mark.parametrize("input_text,expected", [
    ("python", "Python"),
    ("python programming", "Python Programming"),
    ("PYTHON", "Python"),
    ("", ""),
])
def test_capitalize_parametrized(input_text, expected):
    assert capitalize_words(input_text) == expected

运行测试：

bash

pytest test_string_utils.py -v

关键点：

测试边界情况（空字符串）
使用 parametrize 减少重复代码
测试函数命名清晰

练习 2：使用 fixtures

要求：测试一个用户管理类。

答案：

python

# user_manager.py
class UserManager:
    def __init__(self):
        self.users = {}
    
    def add_user(self, user_id, name):
        self.users[user_id] = name
    
    def get_user(self, user_id):
        return self.users.get(user_id)
    
    def delete_user(self, user_id):
        if user_id in self.users:
            del self.users[user_id]
            return True
        return False

# test_user_manager.py
import pytest
from user_manager import UserManager

@pytest.fixture
def manager():
    """创建 UserManager 实例"""
    return UserManager()

@pytest.fixture
def populated_manager():
    """创建带有初始数据的 UserManager"""
    manager = UserManager()
    manager.add_user(1, "Alice")
    manager.add_user(2, "Bob")
    return manager

def test_add_user(manager):
    manager.add_user(1, "Alice")
    assert manager.get_user(1) == "Alice"

def test_get_nonexistent_user(manager):
    assert manager.get_user(999) is None

def test_delete_user(populated_manager):
    assert populated_manager.delete_user(1) is True
    assert populated_manager.get_user(1) is None

def test_delete_nonexistent_user(manager):
    assert manager.delete_user(999) is False

关键点：

fixtures 提供测试数据
每个测试独立运行，互不影响
populated_manager 复用 manager 逻辑

mocking

练习 1：Mock HTTP 请求

要求：测试一个获取用户信息的函数，Mock HTTP 请求。

答案：

python

# user_service.py
import requests

def get_user_info(user_id):
    """从 API 获取用户信息"""
    response = requests.get(f"https://api.example.com/users/{user_id}")
    response.raise_for_status()
    return response.json()

# test_user_service.py
import pytest
from unittest.mock import patch, Mock
import requests
from user_service import get_user_info

@patch('user_service.requests.get')
def test_get_user_info_success(mock_get):
    # 设置 Mock 返回值
    mock_response = Mock()
    mock_response.json.return_value = {
        "id": 123,
        "name": "Alice",
        "email": "alice@example.com"
    }
    mock_get.return_value = mock_response
    
    # 调用函数
    result = get_user_info(123)
    
    # 验证
    assert result["name"] == "Alice"
    mock_get.assert_called_once_with("https://api.example.com/users/123")

@patch('user_service.requests.get')
def test_get_user_info_not_found(mock_get):
    # 模拟 404 错误
    mock_get.return_value.raise_for_status.side_effect = requests.HTTPError("404 Not Found")
    
    # 验证异常
    with pytest.raises(requests.HTTPError):
        get_user_info(999)

关键点：

使用 @patch 替换 requests.get
Mock 返回值和异常
验证函数被正确调用

练习 2：Mock 文件操作

要求：测试读取配置文件的函数。

答案：

python

# config_loader.py
import json

def load_config(filename):
    """加载 JSON 配置文件"""
    with open(filename) as f:
        return json.load(f)

def get_database_url(config_file):
    """从配置文件获取数据库 URL"""
    config = load_config(config_file)
    return config.get("database", {}).get("url")

# test_config_loader.py
import pytest
from unittest.mock import patch, mock_open
import json
from config_loader import load_config, get_database_url

def test_load_config():
    mock_data = '{"database": {"url": "postgresql://localhost/mydb"}}'
    
    with patch("builtins.open", mock_open(read_data=mock_data)):
        config = load_config("config.json")
    
    assert config["database"]["url"] == "postgresql://localhost/mydb"

def test_get_database_url():
    mock_config = {"database": {"url": "postgresql://localhost/mydb"}}
    
    with patch('config_loader.load_config', return_value=mock_config):
        url = get_database_url("config.json")
    
    assert url == "postgresql://localhost/mydb"

def test_get_database_url_missing():
    mock_config = {}
    
    with patch('config_loader.load_config', return_value=mock_config):
        url = get_database_url("config.json")
    
    assert url is None

关键点：

mock_open 模拟文件操作
可以 Mock 自己的函数
测试错误情况

debugging

练习 1：使用 logging 调试

要求：为数据处理函数添加日志。

答案：

python

# data_processor.py
import logging

logging.basicConfig(level=logging.DEBUG, format='%(levelname)s - %(message)s')

def process_data(items):
    """处理数据列表"""
    logging.info(f"开始处理 {len(items)} 个项目")
    
    result = []
    for i, item in enumerate(items):
        logging.debug(f"处理第 {i+1} 个项目: {item}")
        
        if item < 0:
            logging.warning(f"发现负数: {item}")
            continue
        
        processed = item * 2
        result.append(processed)
        logging.debug(f"结果: {processed}")
    
    logging.info(f"完成，处理了 {len(result)} 个有效项目")
    return result

# 使用
data = [1, -2, 3, 4, -5]
result = process_data(data)
print(f"最终结果: {result}")

输出：

INFO - 开始处理 5 个项目
DEBUG - 处理第 1 个项目: 1
DEBUG - 结果: 2
DEBUG - 处理第 2 个项目: -2
WARNING - 发现负数: -2
DEBUG - 处理第 3 个项目: 3
DEBUG - 结果: 6
DEBUG - 处理第 4 个项目: 4
DEBUG - 结果: 8
DEBUG - 处理第 5 个项目: -5
WARNING - 发现负数: -5
INFO - 完成，处理了 3 个有效项目
最终结果: [2, 6, 8]

关键点：

INFO 记录主要流程
DEBUG 记录详细信息
WARNING 记录异常情况

packaging

练习 1：创建可安装的包

要求：创建一个简单的包并发布到 Test PyPI。

答案：

bash

# 1. 创建项目结构
mkdir greeting_package
cd greeting_package
mkdir -p src/greeting

# 2. 源代码
cat > src/greeting/__init__.py << 'EOF'
__version__ = "0.1.0"

def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"
EOF

# 3. 配置
cat > pyproject.toml << 'EOF'
[build-system]
requires = ["setuptools>=61.0"]
build-backend = "setuptools.build_meta"

[project]
name = "greeting-yourname"  # 替换为唯一名称
version = "0.1.0"
description = "A simple greeting package"
readme = "README.md"
requires-python = ">=3.10"
authors = [{name = "Your Name", email = "you@example.com"}]
EOF

# 4. README
cat > README.md << 'EOF'
# Greeting Package

A simple package that greets people.

## Installation

```bash
pip install greeting-yourname

Usage

python

from greeting import greet
print(greet("Alice"))

EOF

5. 构建

pip install build twine python -m build

6. 上传到 Test PyPI

twine upload --repository testpypi dist/*

7. 测试安装

pip install --index-url https://test.pypi.org/simple/ greeting-yourname


**关键点**：
- 包名必须唯一
- 先发布到 Test PyPI 测试
- README 提供使用说明

---

**总结**：这些练习覆盖了 Python 工程实践的核心技能：项目结构、测试、Mock、调试和打包。掌握这些技能可以构建专业、可维护的 Python 项目。

工程实践练习答案 ​

project-structure ​

练习 1：创建标准项目 ​

testing-basics ​

练习 1：编写 pytest 测试 ​

练习 2：使用 fixtures ​

mocking ​

练习 1：Mock HTTP 请求 ​

练习 2：Mock 文件操作 ​

debugging ​

练习 1：使用 logging 调试 ​

packaging ​

练习 1：创建可安装的包 ​

Usage ​

5. 构建 ​

6. 上传到 Test PyPI ​

7. 测试安装 ​

工程实践练习答案

project-structure

练习 1：创建标准项目

testing-basics

练习 1：编写 pytest 测试

练习 2：使用 fixtures

mocking

练习 1：Mock HTTP 请求

练习 2：Mock 文件操作

debugging

练习 1：使用 logging 调试

packaging

练习 1：创建可安装的包

Usage

5. 构建

6. 上传到 Test PyPI

7. 测试安装