周佳，周志輝

（上汽通用汽車有限公司，上海 201206）

Python 是荷蘭人Guido van Rossum 在1989 年圣誕節(jié)期間編寫的一種編程語言?，F(xiàn)在，全世界差不多有600 多種編程語言，但流行的編程語言也只有十幾種。下面的圖1 列表基于源自TIOBE 編程社區(qū)指數(shù)的數(shù)據(jù)，該指數(shù)是表明近兩年中編程語言受歡迎程度的常用指標(biāo)：

圖1 2019 年和2018 年編程語言占有率排名

過去15 年來，Python 的受歡迎程度穩(wěn)步上升。過去這幾年，它一直能夠躋身TIOBE 指數(shù)前5 名的位置。作為如今人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)和機(jī)器人等一些最有前途的技術(shù)背后的主要語言，Python 近年來積累了龐大的粉絲群。你會驚訝地發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)Python 很容易，這就是為什么不論初出茅廬的新手程序員還是經(jīng)驗(yàn)豐富的開發(fā)人員選擇Python作為第二或第三語言的原因。

“Python 的語法是非常精簡的，對于一位完美主義者來說，Python 將是他愛不釋手的伙伴。Python 社區(qū)的目標(biāo)就是構(gòu)造完美的Python 語言！本文將使用Python3 來進(jìn)行講解。”

1 Python 簡介

當(dāng)用一種編程語言開始真正的解決工作中的問題時，除了編寫代碼外，還需要很多基本的已經(jīng)寫好的現(xiàn)成的東西，來協(xié)助加快開發(fā)進(jìn)度。比如，要編寫一個電子郵件客戶端，如果先從最底層開始編寫網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的代碼，那估計(jì)一年半載也開發(fā)不出來。高級編程語言通常都會提供一個比較完善的基礎(chǔ)代碼庫，可以直接調(diào)用，比如，針對電子郵件協(xié)議的SMTP 庫，針對桌面環(huán)境的GUI 庫，在這些已有的代碼庫的基礎(chǔ)上開發(fā)，一個電子郵件客戶端幾天就能開發(fā)出來。

Python 就為我們提供了非常完善的基礎(chǔ)代碼庫，覆蓋了網(wǎng)絡(luò)、文件、GUI、數(shù)據(jù)庫、文本等大量內(nèi)容，被形象地稱作“內(nèi)置電池（batteries included）”。用Python 開發(fā)，許多功能不必從零編寫，直接使用現(xiàn)成的即可。除了內(nèi)置的庫外，Python 還有大量的第三方庫，也就是別人開發(fā)的，供你直接使用的東西。當(dāng)然，如果你開發(fā)的代碼通過很好的封裝，也可以作為第三方庫給別人使用。

許多大型網(wǎng)站就是用Python 開發(fā)的，例如YouTube、Instagram，還有國內(nèi)的豆瓣。很多大公司，包括Google、Yahoo 等，甚至NASA（美國航空航天局）都大量地使用Python。Python 的定位是“優(yōu)雅”“明確”“簡單”，所以Python 程序看上去總是簡單易懂，初學(xué)者學(xué)Python，不但入門容易，而且將來深入下去，可以編寫那些非常復(fù)雜的程序。

2 用Python 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動報價

2.1 輸入模板和輸出結(jié)果

以此案例介紹Python 如何處理Excel 文件標(biāo)準(zhǔn)格式產(chǎn)品配置報價，當(dāng)然Excel 自定義宏也可以實(shí)現(xiàn)部分類似功能，只不過在這個案例中我們用Python 程序顯得更簡單、效率更高，且具有可復(fù)制性、可擴(kuò)展性。

圖2 機(jī)器人報價清單

圖2 所示為需要處理的機(jī)器人配置表格，經(jīng)過Python程序處理自動輸出的報價表（價格已經(jīng)過脫敏處理）。以往200 臺工業(yè)機(jī)器人選型配置往往需要耗費(fèi)大量的人工工時來分類篩選并填寫價格，用時1 ～3 小時不等，但Python 從輸入模板到輸出結(jié)果，總共時間不超過5s，大大縮短了報價所需的時間，同時避免了人為操作失誤。

2.2 第三方庫Openpyxl

這里用到一個Python 第三方庫Openpyxl，我們簡單介紹一下，Openpyxl 誕生源于現(xiàn)有的庫，用于讀取/寫入Excel 2010 XLSX／XLSM/XLTX/XLTM 文件。

2.3 程序的編寫思路

程序的思路和代碼的順序并沒有直接的關(guān)聯(lián)，以下我們主要講解自動報價程序的實(shí)現(xiàn)思路：

首先，機(jī)器人采購配置清單是一個標(biāo)準(zhǔn)的Excel 文件模板，機(jī)器人報價清單則是另一個標(biāo)準(zhǔn)的Excel 文件模板，所以需要先將機(jī)器人采購配置清單中和價格有關(guān)的配置選項(xiàng)拷貝至機(jī)器人報價清單。

其次，定義每種配置數(shù)據(jù)對應(yīng)的價格，加上判斷的邏輯，利用for…in…語句逐行判斷并填寫相應(yīng)的價格數(shù)值到對應(yīng)的列表單元，隨后保存新文件。

最后，需要檢查并調(diào)試程序BUG，完成封裝后可共享給他人使用。

3 用Python 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人批量自動備份

3.1 輸入模板和輸出結(jié)果

用此案例來介紹Python 如何批量下載程序，當(dāng)然市面上不乏有這樣的軟件，但是這些軟件不僅需要開發(fā)時間及費(fèi)用，還需要不同崗位的專家大量測試配合。作為業(yè)余的程序員，完全可以一個人運(yùn)用Python 來實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。

圖3 所示為Python 程序運(yùn)行后自動輸出的備份文件。以往的普通備份操作需要花大量的人工和時間，而使用此Python 程序自動運(yùn)行2 分鐘即可，完成1 臺機(jī)器人程序備份。

圖3 機(jī)器人備份文件

3.2 第三方庫

這里先介紹一下代碼中使用到的第三方庫。第一個是ftplib，它是 Python 的內(nèi)置的一個標(biāo)準(zhǔn)模塊，它提供了對FTP 服務(wù)端的操作功能，通過它我們可以連接并操作FTP 服務(wù)端。第二個是socket，用來設(shè)置IP 地址訪問超時等待時間。第三個是os，它也是Python 的內(nèi)置的一個標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以用來處理windows 系統(tǒng)操作，如創(chuàng)建文件夾、刪除文件等。最后是Openpyxl，上一節(jié)中也使用過，用于讀取/寫入Excel 文件。

3.3 程序的編寫思路

程序的思路和代碼的執(zhí)行順序并沒有直接的聯(lián)系，以下我們主要講解自動備份程序的實(shí)現(xiàn)思路：

首先，我們需要插入將要用到的所有第三方庫os、ftplib、socket、openpyxl，并創(chuàng)建一個下載文件的總文件夾。

其次，check_Excel_sheet()函數(shù)用來讀取輸入模板中的sheet，get_IP()函數(shù)用來讀取輸入模板中的sheet 中的IP 地址，并且初步篩選出填寫格式正確的IP 地址，錯誤的IP 地址則會在后一列填寫報錯代碼以示區(qū)別，openpyxl 具體使用方法請參考官方說明手冊。

最后，load_files(each_IP)函數(shù)中會逐個連接之前讀取到的IP 地址，根據(jù)IP 地址創(chuàng)建子文件夾并且批量下載文件。

最終主程序把各個自定義函數(shù)串聯(lián)起來，并做了防錯/跳過程序處理，防止程序卡死，至此即完成任務(wù)。主程序結(jié)構(gòu)代碼如下：

if __name__ == ‘__main__’:

check_ID()

check_Excel_sheet()

step0 = get_IP()

print(step0)

for each_IP in step0:

print(each_IP,’備份ing...’)

try:

load_files(each_IP)

print(each_IP,’備份下載成功’)

except:

print(each_IP,’備份下載失敗或下載文件不全，請檢查網(wǎng)絡(luò)’)

#test = input(‘下載失敗是否繼續(xù)下一個Y/N:’)

message_f = r’D:/robot_backup’ + ‘/IP’ + each_IP + ‘備份下載失敗或下載文件不全’

os.mkdir(message_f)

end = input(‘是否結(jié)束程序Y/N:’)

4 Python 的編程思路和應(yīng)用啟發(fā)

4.1 Python 的編程思路

完成相同的一個任務(wù)，使用匯編語言需要1000 行代碼，使用C 語言需要500 行代碼，使用Java 只需要100 行，而使用Python，可能只需要20 行就可以了。這就是Python，即使你沒有任何編程基礎(chǔ)，仍然可以很快上手并且利用它提高自己的工作效率。其主要的使用思路可以大致分為四步。第一步，思考工作中計(jì)算機(jī)使用時的痛點(diǎn)，難點(diǎn)或重復(fù)勞動的繁重內(nèi)容，思考如何使用Python 解決問題或提升效率。第二步，要相信方法總比問題多，一步登天對大多數(shù)人而言畢竟難度較大，所以把大問題拆分成分散的小問題，逐個擊破，最后一氣呵成攻下難關(guān)。第三步，學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)上的各種共享資源，不斷學(xué)習(xí)，也許你思考的問題前人已有總結(jié)并分享，這樣就可以大大節(jié)約你的編程時間，有些第三方庫并不需要學(xué)很深，只需要了解能幫助你解決問題的功能或模塊即可。第四步，在測試程序的過程中發(fā)現(xiàn)問題，及時修正程序并添加注解，不斷完善，避免3 個月后再回來看程序時一臉茫然。

做好以上四步，對于初學(xué)者來說，足以開發(fā)一些小程序解決部分工作上的問題。

4.2 Python 的應(yīng)用啟發(fā)

本文是在汽車行業(yè)中機(jī)器人工程師的角度思考并編程解決問題。其實(shí)Python 能應(yīng)用的場景遠(yuǎn)不止于此，以下是關(guān)于Python 在各行各業(yè)（非計(jì)算機(jī)專業(yè)）中應(yīng)用的一些構(gòu)想。

設(shè)備工程師：利用Python 監(jiān)控、抓取設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)，按照特定的算法、權(quán)重做可視化分析故障率，提前預(yù)知設(shè)備停機(jī)風(fēng)險。

網(wǎng)絡(luò)編輯：利用Python 檢索網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)，篩選關(guān)鍵字，精致定位相關(guān)文章，批量下載圖片。

培訓(xùn)師：利用Python 科學(xué)庫把數(shù)據(jù)生成智能分析圖，提高說服力。

5 結(jié)語

“操作文本或者數(shù)據(jù)是件大事。如果不相信，就仔細(xì)看看當(dāng)今的計(jì)算機(jī)都在做些什么工作：文字處理、網(wǎng)頁表單的填寫、來自數(shù)據(jù)庫轉(zhuǎn)儲的信息流、股票報價信息、新聞源，而且這個清單還會不斷增長”。本文基于Python3 軟件，介紹了Python 及其各種第三方庫在汽車行業(yè)機(jī)器人工程師手中的實(shí)際應(yīng)用案例。希望通過Python 各種成熟的庫及精簡的語句，為提升工作效率、解決工作中碰到的難點(diǎn)、痛點(diǎn)提供更多高效、簡便的途徑。