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Python 创建一个简单的任务清单（to-do list）（千字长文）

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在快节奏的现代生活中，任务清单（to-do list） 是管理日常事务的重要工具。无论是学生规划学习计划，还是开发者追踪项目进度，一个高效的待办事项系统都能显著提升效率。本文将通过 Python 这一易学且功能强大的编程语言，逐步演示如何从零开始构建一个简单的任务清单应用。通过代码实践，读者不仅能掌握基础的编程概念，还能理解如何将抽象需求转化为可执行的程序。

一、基础功能实现：添加、查看、删除任务

1.1 任务存储与核心数据结构

任务清单的核心是存储和操作任务数据。在 Python 中，我们可以使用 列表（List） 来动态管理任务。列表的灵活性允许我们通过索引快速增删元素，例如：

tasks = []  # 初始化空列表  

def add_task(task_name):  
    tasks.append(task_name)  
    print(f"任务 '{task_name}' 已添加！")

比喻：列表就像一个活页夹，每个任务都是其中一页。append() 方法相当于在活页夹末尾插入新页面。

1.2 核心功能函数设计

接下来，我们需要实现查看任务列表和删除任务的功能。通过遍历列表并输出所有任务，用户可以随时查看当前待办事项：

def list_tasks():  
    if not tasks:  
        print("当前任务清单为空！")  
        return  
    print("任务清单：")  
    for index, task in enumerate(tasks, 1):  
        print(f"{index}. {task}")

删除任务时，需要先显示任务列表，让用户选择要删除的序号：

def delete_task():  
    list_tasks()  
    try:  
        index = int(input("请输入要删除的任务序号："))  
        if 1 <= index <= len(tasks):  
            removed_task = tasks.pop(index - 1)  
            print(f"任务 '{removed_task}' 已删除！")  
        else:  
            print("无效的序号，请重新尝试。")  
    except ValueError:  
        print("请输入数字！")

关键点：enumerate() 函数为列表元素添加索引，pop() 方法根据索引删除元素并返回被删除的值。

二、扩展功能：任务状态管理与分类

2.1 标记任务为“已完成”

任务状态（如完成或未完成）可以通过 字典（Dictionary） 扩展存储。将每个任务封装为包含 name 和 status 的字典，例如：

tasks = []  # 现在列表中的元素是字典  

def add_task(task_name):  
    tasks.append({"name": task_name, "status": "未完成"})  
    print(f"任务 '{task_name}' 已添加！")  

def mark_done():  
    list_tasks()  # 需要修改 list_tasks() 显示状态信息  
    try:  
        index = int(input("请输入要标记为已完成的序号："))  
        if 1 <= index <= len(tasks):  
            task = tasks[index - 1]  
            task["status"] = "已完成"  
            print(f"任务 '{task['name']}' 已标记为完成！")  
        else:  
            print("无效的序号！")  
    except ValueError:  
        print("请输入数字！")

比喻：字典如同每个任务的档案袋，记录了任务名称和状态，方便随时更新。

2.2 按类别筛选任务

如果任务需要分类（如工作、学习、生活），可以在字典中添加 category 字段，并实现筛选功能：

def add_task(task_name, category="其他"):  
    tasks.append({"name": task_name, "category": category, "status": "未完成"})  

def filter_tasks_by_category(category):  
    filtered = [task for task in tasks if task["category"] == category]  
    if not filtered:  
        print(f"类别 '{category}' 下暂无任务。")  
    else:  
        print(f"类别 '{category}' 的任务：")  
        for idx, task in enumerate(filtered, 1):  
            print(f"{idx}. {task['name']} - 状态：{task['status']}")

三、数据持久化：保存任务到文件

3.1 使用 JSON 格式存储

为了在程序关闭后保留任务数据，可以将任务列表序列化为 JSON 格式并写入文件。Python 的 json 模块提供了简单的方法：

import json  

def save_tasks(filename="tasks.json"):  
    with open(filename, "w") as f:  
        json.dump(tasks, f, ensure_ascii=False, indent=4)  
    print("任务已保存！")  

def load_tasks(filename="tasks.json"):  
    try:  
        with open(filename, "r") as f:  
            global tasks  
            tasks = json.load(f)  
        print("任务已加载！")  
    except FileNotFoundError:  
        print("未找到任务文件，将使用空列表初始化。")  
        tasks = []

关键点：ensure_ascii=False 允许中文正常显示，indent=4 使 JSON 文件更易读。

3.2 完整流程整合

在程序入口处，先加载已保存的任务，结束后再保存：

if __name__ == "__main__":  
    load_tasks()  
    while True:  
        # 主循环逻辑（后续章节会详细说明）  
        ...  
    save_tasks()

四、用户交互优化：命令行界面设计

4.1 主菜单与输入验证

通过循环菜单让用户选择操作，并处理无效输入：

while True:  
    print("\n--- 任务清单菜单 ---")  
    print("1. 添加任务")  
    print("2. 查看任务")  
    print("3. 删除任务")  
    print("4. 标记任务为已完成")  
    print("5. 按类别筛选任务")  
    print("0. 退出")  
    choice = input("请输入选项：")  

    if choice == "1":  
        name = input("请输入任务名称：")  
        category = input("请输入任务类别（可选，默认'其他'）：") or "其他"  
        add_task(name, category)  
    elif choice == "2":  
        list_tasks()  
    elif choice == "3":  
        delete_task()  
    elif choice == "4":  
        mark_done()  
    elif choice == "5":  
        category = input("请输入类别名称：")  
        filter_tasks_by_category(category)  
    elif choice == "0":  
        print("退出程序，保存数据中...")  
        save_tasks()  
        break  
    else:  
        print("无效的选项，请重新选择！")

技巧：使用 input() 的默认值简化用户输入（例如 category = input(...) or "其他"）。

五、完整代码示例与测试

5.1 完整代码整合

以下是整合后的完整代码，包含所有功能：

import json  

tasks = []  

def add_task(task_name, category="其他"):  
    tasks.append({"name": task_name, "category": category, "status": "未完成"})  
    print(f"任务 '{task_name}' 已添加！")  

def list_tasks():  
    if not tasks:  
        print("当前任务清单为空！")  
        return  
    print("任务清单：")  
    for idx, task in enumerate(tasks, 1):  
        print(f"{idx}. {task['name']} - 类别：{task['category']} - 状态：{task['status']}")  

def delete_task():  
    list_tasks()  
    try:  
        index = int(input("请输入要删除的任务序号："))  
        if 1 <= index <= len(tasks):  
            removed = tasks.pop(index - 1)  
            print(f"任务 '{removed['name']}' 已删除！")  
        else:  
            print("无效的序号！")  
    except ValueError:  
        print("请输入数字！")  

def mark_done():  
    list_tasks()  
    try:  
        index = int(input("请输入要标记为完成的序号："))  
        if 1 <= index <= len(tasks):  
            task = tasks[index - 1]  
            task["status"] = "已完成"  
            print(f"任务 '{task['name']}' 已标记为完成！")  
        else:  
            print("无效的序号！")  
    except ValueError:  
        print("请输入数字！")  

def filter_tasks_by_category(category):  
    filtered = [t for t in tasks if t["category"] == category]  
    if not filtered:  
        print(f"类别 '{category}' 下暂无任务。")  
    else:  
        print(f"类别 '{category}' 的任务：")  
        for idx, t in enumerate(filtered, 1):  
            print(f"{idx}. {t['name']} - 状态：{t['status']}")  

def save_tasks(filename="tasks.json"):  
    with open(filename, "w", encoding="utf-8") as f:  
        json.dump(tasks, f, ensure_ascii=False, indent=4)  
    print("任务已保存！")  

def load_tasks(filename="tasks.json"):  
    try:  
        with open(filename, "r", encoding="utf-8") as f:  
            global tasks  
            tasks = json.load(f)  
        print("任务已加载！")  
    except FileNotFoundError:  
        print("未找到任务文件，使用空列表初始化。")  
        tasks = []  

if __name__ == "__main__":  
    load_tasks()  
    while True:  
        print("\n--- 任务清单菜单 ---")  
        print("1. 添加任务")  
        print("2. 查看任务")  
        print("3. 删除任务")  
        print("4. 标记任务为已完成")  
        print("5. 按类别筛选任务")  
        print("0. 退出")  
        choice = input("请输入选项：")  

        if choice == "1":  
            name = input("任务名称：")  
            category = input("任务类别（默认'其他'）：") or "其他"  
            add_task(name, category)  
        elif choice == "2":  
            list_tasks()  
        elif choice == "3":  
            delete_task()  
        elif choice == "4":  
            mark_done()  
        elif choice == "5":  
            category = input("筛选类别：")  
            filter_tasks_by_category(category)  
        elif choice == "0":  
            save_tasks()  
            print("程序已退出。")  
            break  
        else:  
            print("无效选项，请重新输入！")

5.2 测试与调试建议

  1. 添加任务：输入不同名称和类别，验证是否正确存储。
  2. 标记完成：选择任务后检查状态是否更新。
  3. 删除任务：确保删除后列表更新且文件同步保存。
  4. 文件损坏：尝试手动修改 tasks.json 内容，观察程序是否报错或恢复默认。

六、总结与扩展方向

通过本文，我们从基础列表操作开始，逐步构建了一个具备 添加、删除、标记、分类 等功能的 Python 任务清单，并实现了数据持久化。对于更复杂的场景，可以考虑以下扩展：

  • 图形界面（GUI）：使用 Tkinter 或 PyQt 库替代命令行交互。
  • 优先级排序：为任务添加优先级字段，并支持按优先级排序。
  • 定时提醒：结合时间模块，为任务设置提醒时间。

关键词总结：本文围绕“Python 创建一个简单的任务清单（to-do list）”展开，通过代码实践和分步讲解，帮助读者掌握列表、字典、文件操作等核心概念，同时提供可直接运行的完整代码。希望读者能以此为起点，探索更多 Python 应用场景！

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