如何使用Python开发命令行天气应用

在完成了一些基础的Python项目之后，我开始对那些只是接收输入然后输出结果的程序感到有些厌倦了。我想做一些真正能够从互联网上获取数据的东西。

于是，我就制作了这个简单的天气应用。如果你觉得API还比较抽象，不用担心。只要记住，API其实就是让你的程序向另一个程序请求信息的一种方式而已。

这个应用的原理很简单：你在终端中输入一个城市名称，它就会显示该城市的当前温度和风速。虽然这个应用并不复杂，但它确实是一个帮助你熟悉API、HTTP请求以及命令行参数的好方法。

通过完成这个教程，你将学会如何发送HTTP请求、解析JSON数据、优雅地处理错误，以及如何编写可以在终端中使用的脚本。

我们将会涵盖的内容：

• 开始使用前需要准备什么
• 如何将城市名称转换为坐标
• 如何获取真实的天气数据
• 如何从终端运行该程序
• 让我们来测试一下吧
• 接下来我可能会添加什么功能
• 最后的总结

开始使用前需要准备什么

在开始之前，请确保你已经具备了以下条件：

• 已经安装了Python
• 拥有一款代码编辑器（我使用的是VS Code）
• 已经安装了requests库。

如果你还没有安装requests库，可以在终端中运行以下命令进行安装：

pip install requests

如何将城市名称转换为坐标

天气API通常需要的是纬度和经度，而不是城市名称。因此，我们首先需要一种方法来将“卡拉奇”或“纽约”这样的城市名称转换成对应的坐标。

Open-Meteo提供了一个免费的地理编码API，正好可以满足这个需求。以下是我使用的函数代码：

import requests

def get_coordinates(city_name):
    url = "https://geocoding-api.open-meteo.com/v1/search"

    params = {
        "name": city_name,
        "count": 1
    }

    response = requests.get(url, params=params, timeout=5)
    response.raise_for_status()

    data = response.json()

    if not data.get("results"):
        return None

    latitude = data["results"][0]["latitude"]
    longitude = data["results"][0]["longitude"]

    return latitude, longitude

这个函数的实现非常简单：我们只需要输入城市名称，然后获取相应的坐标信息即可。如果API没有找到任何结果，就会返回None，而不会导致程序崩溃。

需要提醒的一点是：有些城市名称在多个地方存在。因此，这段代码只会返回第一个匹配的结果，可能并不总是能得到你想要的信息。所以在将这段代码应用到你的项目中之前，请务必仔细检查一遍。

如何获取实时的天气数据

一旦我们得到了坐标，就可以查询天气信息了：

def get_weather(latitude, longitude):
    url = "https://api.open-meteo.com/v1/forecast"

    params = {
        "latitude": latitude,
        "longitude": longitude,
        "current": "temperature_2m,wind_speed_10m"
    }

    response = requests.get(url, params=params, timeout=5)
    response.raise_for_status()

    data = response.json()

    return data["current"]

“temperature_2m”和“wind_speed_10m”这两个参数分别用于查询距离地面2米处的温度以及10米高度处的风速。通过指定“current”这个参数，我们可以告诉API我们只需要当前时刻的天气数据，而不是多日的预报信息。实际上，API还会返回很多其他数据，但我们这里只提取与当前天气相关的内容。

如何从终端运行该程序

我希望能像这样来运行这个程序：

python weather.py Karachi

因此，我使用了sys模块：

import sys

def main():
    if len(sys.argv) < 2:
        print("使用方法：python weather.py <城市名称>")
        return

    city = " ".join(sys.argv[1:])

    try:
        coordinates = get_coordinates(city)

        if not coordinates:
            print(f"未找到该城市：{city}")
            return

        latitude, longitude = coordinates
        weather = get_weather(latitude, longitude)

        print(f"\n{city}的天气情况")
        print(f"温度：{weather['temperature_2m']}°C")
        print(f>风速：{weather['wind_speed_10m']}公里/小时")

    except requests.exceptions.RequestException:
        print("无法连接到天气服务。请检查您的网络连接，然后重试。")

    except (KeyError, ValueError):
        print("在读取天气数据时出现了错误。")

if __name__ == "__main__":
    main()

sys模块使我们能够访问命令行参数。sys.argv包含了你在终端中输入的所有内容。sys.argv[0]是文件名（例如weather.py），而sys.argv[1]则是城市名称。使用" ".join(sys.argv[1:])这个方法，我们可以正确处理那些包含空格的城市名称，比如“New York”。

让我们来测试一下吧

将这个文件保存为weather.py，然后在相应的文件夹中打开终端，尝试运行以下命令：

python weather.py Madrid
python weather.py Paris
python weather.py Washington

如果你忘记输入城市名称，程序会告诉你正确的使用方法。

马德里的天气情况
温度：15.2°C
风速：8.4公里/小时

接下来我可能会添加什么功能

一旦基础版本能够正常运行，你还可以进行一些简单的升级操作：

• 添加湿度信息（relative_humidity_2m）
• 除了显示当前天气状况外，还添加短期天气预报
• 当城市名称存在歧义时，允许用户从多个符合条件的城市中选择
• 让输出结果看起来更美观一些

我通常会先选择一项小的改进功能，将其实现后再继续进行下一步。如果试图一次性完成所有修改，往往会弄得一团糟。

最后的思考

一旦你度过了“打印‘hello world’”这个初级阶段，想要构建真正能够与互联网交互的应用程序，这个项目就会变得非常有价值。通过这个项目，你可以获得关于函数、字典、错误处理以及API的实际使用经验，而这些知识以后会经常用到。

但有一点非常重要：一旦你让应用程序成功运行起来，就关闭这个页面，然后尝试从头开始重新构建整个系统。

你会忘记一些细节，也可能会遇到一些奇怪的错误，从而浪费一段时间去解决它们。这没关系——恰恰正是这样的过程才能真正帮助你学到东西。直接复制我的代码并不能让你真正掌握这些知识，而自己想办法解决遇到的问题，才会让你真正理解其中的原理。

在让天气应用程序正常运行之后，可以尝试用完全不同的API采用同样的方法进行开发（比如电影信息、加密货币价格、体育比赛结果等等）。其实操作步骤基本上是相同的：先让基础版本能够运行起来，然后再尝试对其进行修改和优化。