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python系列之综合项目：智能个人任务管理系统

java 2025/9/7 6:33:42

不为失败找理由，只为成功找方法。所有的不甘，因为还心存梦想，所以在你放弃之前，好好拼一把，只怕心老，不怕路长。

python系列之文件操作：让程序拥有"记忆"的超能力！

- 一、项目概述：智能个人任务管理系统
- 二、项目结构
- 三、完整代码实现
- - 1. models.py - 数据模型
  - 2. storage.py - 数据存储
  - 3. utils.py - 工具函数
  - 4. main.py - 主程序
- 四、运行效果
- 五、项目功能说明
- 如何运行
- 学习要点
- 六、扩展建议

python系列前期章节

python系列之注释与变量
python系列之输入输出语句与数据类型
python系列之运算符
python系列之控制流程语句
python系列之字符串
python系列之列表
python系列之元组
python系列之字典
python系列之集合
python系列之函数基础
python系列之函数进阶
python系统之综合案例1：用python打造智能诗词生成助手
python系列之综合案例2：用python开发《魔法学院入学考试》文字冒险游戏
python系列之类与对象：面向对象编程（用造人计划秒懂面向对象）
python系列之类与对象：python系列之详解面向对象的属性）
python系列之详解面向对象的函数
python系列之面向对象的三大特性
python系列之异常处理：给代码穿上“防弹衣”
python系列之文件操作：让程序拥有“记忆“的超能力！”

在前面的章节中，我们已经学习了很多关于python的知识点，所以本章将在我们所学的知识里做一个小项目。此项目它结合了面向对象编程、异常处理、文件操作等知识点，帮助你巩固所学内容并深入理解技术应用。

一、项目概述：智能个人任务管理系统

这是一个命令行界面的任务管理应用，可以帮助用户创建、组织、跟踪和完成任务。项目将展示以下Python特性：

面向对象编程（类、继承、封装）
异常处理
文件操作（JSON格式存储）
日期时间处理
命令行界面设计

二、项目结构

task_manager/
├── main.py          # 主程序入口
├── models.py        # 数据模型（任务、项目等类）
├── storage.py       # 数据存储处理
├── utils.py         # 工具函数
└── tasks.json       # 任务数据文件（自动生成）

三、完整代码实现

1. models.py - 数据模型

from datetime import datetime, timedelta
import reclass Task:"""任务类"""def __init__(self, title, description="", due_date=None, priority=1, project=None, tags=None):self.title = titleself.description = descriptionself.due_date = due_dateself.priority = priority  # 1-5，5为最高优先级self.project = projectself.tags = tags or []self.completed = Falseself.created_at = datetime.now()self.completed_at = Noneself.id = self._generate_id()def _generate_id(self):"""生成唯一ID"""timestamp = int(datetime.now().timestamp() * 1000)return f"task_{timestamp}"def mark_complete(self):"""标记任务为完成"""self.completed = Trueself.completed_at = datetime.now()def mark_incomplete(self):"""标记任务为未完成"""self.completed = Falseself.completed_at = Nonedef is_overdue(self):"""检查任务是否过期"""if not self.due_date or self.completed:return Falsereturn datetime.now() > self.due_datedef days_until_due(self):"""返回距离截止日期的天数"""if not self.due_date or self.completed:return Nonedelta = self.due_date - datetime.now()return delta.daysdef to_dict(self):"""将任务转换为字典（用于JSON序列化）"""return {"id": self.id,"title": self.title,"description": self.description,"due_date": self.due_date.isoformat() if self.due_date else None,"priority": self.priority,"project": self.project,"tags": self.tags,"completed": self.completed,"created_at": self.created_at.isoformat(),"completed_at": self.completed_at.isoformat() if self.completed_at else None}@classmethoddef from_dict(cls, data):"""从字典创建任务（用于JSON反序列化）"""task = cls(title=data["title"],description=data.get("description", ""),priority=data.get("priority", 1),project=data.get("project"),tags=data.get("tags", []))task.id = data["id"]task.completed = data["completed"]task.created_at = datetime.fromisoformat(data["created_at"])if data["due_date"]:task.due_date = datetime.fromisoformat(data["due_date"])if data["completed_at"]:task.completed_at = datetime.fromisoformat(data["completed_at"])return taskdef __str__(self):status = "✓" if self.completed else "◯"priority_str = "!" * self.priorityoverdue = " (过期)" if self.is_overdue() else ""due_info = ""if self.due_date:days = self.days_until_due()if days is not None:if days < 0:due_info = f" | {abs(days)}天前到期"else:due_info = f" | 还有{days}天到期"return f"{status} {priority_str} {self.title}{overdue}{due_info}"class Project:"""项目类（包含多个任务）"""def __init__(self, name, description=""):self.name = nameself.description = descriptionself.tasks = []self.created_at = datetime.now()def add_task(self, task):"""向项目添加任务"""task.project = self.nameself.tasks.append(task)def remove_task(self, task_id):"""从项目移除任务"""self.tasks = [task for task in self.tasks if task.id != task_id]def get_completed_tasks(self):"""获取已完成的任务"""return [task for task in self.tasks if task.completed]def get_incomplete_tasks(self):"""获取未完成的任务"""return [task for task in self.tasks if not task.completed]def completion_percentage(self):"""计算项目完成百分比"""if not self.tasks:return 0return len(self.get_completed_tasks()) / len(self.tasks) * 100def to_dict(self):"""将项目转换为字典"""return {"name": self.name,"description": self.description,"tasks": [task.id for task in self.tasks],"created_at": self.created_at.isoformat()}@classmethoddef from_dict(cls, data, all_tasks):"""从字典创建项目"""project = cls(name=data["name"],description=data.get("description", ""))project.created_at = datetime.fromisoformat(data["created_at"])# 通过任务ID找到对应的任务对象task_id_map = {task.id: task for task in all_tasks}for task_id in data["tasks"]:if task_id in task_id_map:project.tasks.append(task_id_map[task_id])return projectdef __str__(self):complete = len(self.get_completed_tasks())total = len(self.tasks)percent = self.completion_percentage()return f"{self.name} ({complete}/{total} 完成, {percent:.1f}%)"

2. storage.py - 数据存储

import json
import os
from datetime import datetime
from models import Task, Projectclass Storage:"""数据存储类"""def __init__(self, filename="tasks.json"):self.filename = filenameself.tasks = []self.projects = []def load_data(self):"""从文件加载数据"""if not os.path.exists(self.filename):return Falsetry:with open(self.filename, 'r', encoding='utf-8') as file:data = json.load(file)# 加载任务self.tasks = [Task.from_dict(task_data) for task_data in data.get("tasks", [])]# 加载项目self.projects = [Project.from_dict(project_data, self.tasks) for project_data in data.get("projects", [])]print(f"数据已从 {self.filename} 加载")return Trueexcept (FileNotFoundError, json.JSONDecodeError) as e:print(f"加载数据失败: {e}")return Falseexcept Exception as e:print(f"加载数据时发生未知错误: {e}")return Falsedef save_data(self):"""保存数据到文件"""data = {"tasks": [task.to_dict() for task in self.tasks],"projects": [project.to_dict() for project in self.projects],"last_saved": datetime.now().isoformat()}try:with open(self.filename, 'w', encoding='utf-8') as file:json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=2)print(f"数据已保存到 {self.filename}")return Trueexcept Exception as e:print(f"保存数据失败: {e}")return Falsedef add_task(self, task):"""添加任务"""self.tasks.append(task)return self.save_data()def update_task(self, task_id, **kwargs):"""更新任务属性"""for task in self.tasks:if task.id == task_id:for key, value in kwargs.items():if hasattr(task, key):setattr(task, key, value)return self.save_data()return Falsedef delete_task(self, task_id):"""删除任务"""# 从任务列表中删除self.tasks = [task for task in self.tasks if task.id != task_id]# 从所有项目中删除该任务for project in self.projects:project.remove_task(task_id)return self.save_data()def add_project(self, project):"""添加项目"""self.projects.append(project)return self.save_data()def get_task_by_id(self, task_id):"""根据ID获取任务"""for task in self.tasks:if task.id == task_id:return taskreturn Nonedef get_project_by_name(self, project_name):"""根据名称获取项目"""for project in self.projects:if project.name == project_name:return projectreturn Nonedef get_tasks_by_project(self, project_name):"""获取属于指定项目的所有任务"""return [task for task in self.tasks if task.project == project_name]def get_tasks_by_tag(self, tag):"""获取具有指定标签的所有任务"""return [task for task in self.tasks if tag in task.tags]

3. utils.py - 工具函数

from datetime import datetime, timedelta
import redef parse_due_date(due_str):"""解析用户输入的截止日期字符串支持格式: - YYYY-MM-DD- 今天、明天、后天- 1天后、2周后、3个月后"""if not due_str:return Nonedue_str = due_str.lower().strip()# 处理相对日期if due_str == "今天":return datetime.now().replace(hour=23, minute=59, second=59)elif due_str == "明天":return (datetime.now() + timedelta(days=1)).replace(hour=23, minute=59, second=59)elif due_str == "后天":return (datetime.now() + timedelta(days=2)).replace(hour=23, minute=59, second=59)# 处理相对时间表达式 (如: 2天后, 1周后, 3个月后)match = re.match(r"(\d+)\s*(天|周|月|年)(后)?", due_str)if match:num = int(match.group(1))unit = match.group(2)if unit == "天":delta = timedelta(days=num)elif unit == "周":delta = timedelta(weeks=num)elif unit == "月":# 近似处理，一个月按30天计算delta = timedelta(days=30 * num)elif unit == "年":delta = timedelta(days=365 * num)return (datetime.now() + delta).replace(hour=23, minute=59, second=59)# 处理绝对日期 (YYYY-MM-DD)try:return datetime.strptime(due_str, "%Y-%m-%d").replace(hour=23, minute=59, second=59)except ValueError:pass# 如果无法解析，返回Nonereturn Nonedef format_date(date):"""格式化日期显示"""if not date:return "无"now = datetime.now()today = now.date()tomorrow = (now + timedelta(days=1)).date()yesterday = (now - timedelta(days=1)).date()if date.date() == today:return "今天"elif date.date() == tomorrow:return "明天"elif date.date() == yesterday:return "昨天"else:return date.strftime("%Y-%m-%d")def display_tasks(tasks, title="任务列表"):"""显示任务列表"""if not tasks:print("没有任务")returnprint(f"\n=== {title} ===")for i, task in enumerate(tasks, 1):print(f"{i}. {task}")# 显示统计信息complete = sum(1 for t in tasks if t.completed)overdue = sum(1 for t in tasks if t.is_overdue())print(f"\n总计: {len(tasks)} 任务 | 完成: {complete} | 未完成: {len(tasks)-complete} | 过期: {overdue}")def display_projects(projects):"""显示项目列表"""if not projects:print("没有项目")returnprint("\n=== 项目列表 ===")for i, project in enumerate(projects, 1):print(f"{i}. {project}")def get_user_choice(options, prompt="请选择"):"""获取用户选择"""for i, option in enumerate(options, 1):print(f"{i}. {option}")while True:try:choice = input(f"\n{prompt} (1-{len(options)}): ")if not choice:return Nonechoice_idx = int(choice) - 1if 0 <= choice_idx < len(options):return choice_idxelse:print(f"请输入 1-{len(options)} 之间的数字")except ValueError:print("请输入有效的数字")

4. main.py - 主程序

from storage import Storage
from models import Task, Project
from utils import parse_due_date, format_date, display_tasks, display_projects, get_user_choice
from datetime import datetime
import sysclass TaskManager:"""任务管理器主类"""def __init__(self):self.storage = Storage()self.storage.load_data()def run(self):"""运行主程序"""print("欢迎使用智能任务管理系统!")print("输入 'help' 查看可用命令")while True:try:command = input("\n> ").strip().lower()if command in ["quit", "exit", "q"]:if self.storage.save_data():print("数据已保存，再见!")breakelif command in ["help", "h", "?"]:self.show_help()elif command in ["list", "l", "ls"]:self.list_tasks()elif command in ["add", "a", "new"]:self.add_task()elif command in ["complete", "done", "c"]:self.complete_task()elif command in ["delete", "del", "rm"]:self.delete_task()elif command in ["projects", "p"]:self.list_projects()elif command in ["add-project", "ap"]:self.add_project()elif command in ["view-project", "vp"]:self.view_project()elif command in ["search", "s"]:self.search_tasks()elif command in ["today", "t"]:self.show_today_tasks()elif command in ["overdue", "o"]:self.show_overdue_tasks()else:print("未知命令，输入 'help' 查看可用命令")except KeyboardInterrupt:print("\n程序被中断")if self.storage.save_data():print("数据已保存")breakexcept Exception as e:print(f"发生错误: {e}")def show_help(self):"""显示帮助信息"""help_text = """
可用命令:list (l)      - 显示所有任务add (a)       - 添加新任务complete (c)  - 标记任务为完成delete (del)  - 删除任务projects (p)  - 显示所有项目add-project (ap) - 添加新项目view-project (vp) - 查看项目详情search (s)    - 搜索任务today (t)     - 显示今天的任务overdue (o)   - 显示过期任务help (h)      - 显示此帮助quit (q)      - 退出程序
"""print(help_text)def list_tasks(self):"""显示所有任务"""display_tasks(self.storage.tasks, "所有任务")def add_task(self):"""添加新任务"""print("\n=== 添加新任务 ===")title = input("任务标题: ").strip()if not title:print("任务标题不能为空")returndescription = input("任务描述 (可选): ").strip()# 获取截止日期due_input = input("截止日期 (YYYY-MM-DD, 今天, 明天, 2天后等): ").strip()due_date = parse_due_date(due_input)if due_date and due_date < datetime.now():print("警告: 截止日期已经过去!")# 获取优先级priority = 1try:priority_input = input("优先级 (1-5, 默认为1): ").strip()if priority_input:priority = int(priority_input)if not 1 <= priority <= 5:print("优先级必须在1-5之间，使用默认值1")priority = 1except ValueError:print("输入无效，使用默认优先级1")# 获取项目project = Noneif self.storage.projects:project_choice = input("分配到项目? (y/n): ").strip().lower()if project_choice in ["y", "yes"]:print("可用项目:")display_projects(self.storage.projects)choice = get_user_choice([p.name for p in self.storage.projects], "选择项目")if choice is not None:project = self.storage.projects[choice].name# 获取标签tags_input = input("标签 (多个标签用逗号分隔): ").strip()tags = [tag.strip() for tag in tags_input.split(",")] if tags_input else []# 创建任务task = Task(title=title,description=description,due_date=due_date,priority=priority,project=project,tags=tags)# 添加到项目（如果指定了项目）if project:project_obj = self.storage.get_project_by_name(project)if project_obj:project_obj.add_task(task)# 保存任务if self.storage.add_task(task):print(f"任务已添加: {task.title}")def complete_task(self):"""标记任务为完成"""incomplete_tasks = [t for t in self.storage.tasks if not t.completed]if not incomplete_tasks:print("没有未完成的任务")returndisplay_tasks(incomplete_tasks, "未完成任务")choice = get_user_choice([t.title for t in incomplete_tasks], "选择要标记为完成的任务")if choice is not None:task = incomplete_tasks[choice]task.mark_complete()if self.storage.save_data():print(f"任务已完成: {task.title}")def delete_task(self):"""删除任务"""if not self.storage.tasks:print("没有任务可删除")returndisplay_tasks(self.storage.tasks)choice = get_user_choice([t.title for t in self.storage.tasks], "选择要删除的任务")if choice is not None:task = self.storage.tasks[choice]if self.storage.delete_task(task.id):print(f"任务已删除: {task.title}")def list_projects(self):"""显示所有项目"""display_projects(self.storage.projects)def add_project(self):"""添加新项目"""print("\n=== 添加新项目 ===")name = input("项目名称: ").strip()if not name:print("项目名称不能为空")return# 检查项目是否已存在if self.storage.get_project_by_name(name):print(f"项目 '{name}' 已存在")returndescription = input("项目描述 (可选): ").strip()project = Project(name=name, description=description)if self.storage.add_project(project):print(f"项目已创建: {name}")def view_project(self):"""查看项目详情"""if not self.storage.projects:print("没有项目")returndisplay_projects(self.storage.projects)choice = get_user_choice([p.name for p in self.storage.projects], "选择要查看的项目")if choice is not None:project = self.storage.projects[choice]print(f"\n=== 项目: {project.name} ===")print(f"描述: {project.description}")print(f"创建时间: {format_date(project.created_at)}")print(f"完成进度: {project.completion_percentage():.1f}%")if project.tasks:display_tasks(project.tasks, "项目任务")else:print("该项目还没有任务")def search_tasks(self):"""搜索任务"""print("\n=== 搜索任务 ===")keyword = input("搜索关键词: ").strip()if not keyword:print("请输入搜索关键词")return# 搜索标题和描述中包含关键词的任务results = []for task in self.storage.tasks:if (keyword.lower() in task.title.lower() or keyword.lower() in task.description.lower()):results.append(task)display_tasks(results, f"搜索结果: '{keyword}'")def show_today_tasks(self):"""显示今天的任务"""today = datetime.now().date()today_tasks = []for task in self.storage.tasks:if task.due_date and task.due_date.date() == today:today_tasks.append(task)display_tasks(today_tasks, "今天的任务")def show_overdue_tasks(self):"""显示过期任务"""overdue_tasks = [task for task in self.storage.tasks if task.is_overdue()]display_tasks(overdue_tasks, "过期任务")if __name__ == "__main__":manager = TaskManager()manager.run()

四、运行效果

运行效果1
运行效果2
json数据

五、项目功能说明

这个任务管理系统具有以下功能：

任务管理：
- 创建、查看、完成和删除任务
- 设置任务优先级、截止日期和标签
- 将任务组织到项目中
项目管理：
- 创建和管理项目
- 查看项目进度统计
数据持久化：
- 使用JSON文件存储所有数据
- 自动加载和保存数据
搜索和过滤：
- 按关键词搜索任务
- 查看今天到期的任务
- 查看已过期的任务
用户友好的界面：
- 简单的命令行界面
- 智能的日期解析（支持"今天"、“明天”、"2天后"等）
- 清晰的任务显示格式

如何运行

将上述代码保存到相应的文件中
运行主程序：
```
python main.py
```
按照提示使用各种命令管理任务

学习要点

通过这个项目，你可以学习和巩固以下Python知识点：

面向对象编程：
- 类的定义和使用（Task、Project、Storage类）
- 继承（虽然没有显式使用，但可以扩展）
- 封装（私有方法、属性访问控制）
- 类方法和静态方法
异常处理：
- 使用try-except处理可能出现的错误
- 自定义异常（可以扩展）
文件操作：
- JSON文件的读写
- 数据序列化和反序列化
- 文件路径处理
日期时间处理：
- datetime模块的使用
- 日期格式化和解析
- 日期计算和比较
字符串处理：
- 正则表达式用于解析日期
- 字符串格式化和操作
数据结构：
- 列表、字典的复杂操作
- 列表推导式
- 数据过滤和搜索