📝 Day 3: Python API调用与网络请求 - 天气查询工具
学习日期: 2026-04-29
项目: 天气查询工具（Weather Checker）
预计时间: 10分钟实践 + 15分钟理论学习
🎯 今天学到的内容
1. HTTP请求基础
✅ 什么是API？
API（Application Programming Interface，应用程序接口）是不同软件之间交换数据的方式。通过API，我们可以获取外部服务的数据（如天气、股票、地图等）。
类比理解： API就像餐厅的服务员，你点菜（发送请求），服务员去厨房取餐（服务器处理），然后端给你（返回数据）。🍽️
✅ HTTP请求方法
| 方法 | 作用 | 示例 |
|---|---|---|
GET | 获取数据 | 查询天气信息 |
POST | 提交数据 | 注册用户 |
PUT | 更新数据 | 修改用户信息 |
DELETE | 删除数据 | 删除账户 |
今天主要使用 GET 请求获取天气数据。
2. requests库
✅ 安装与导入
import requests
requests是Python最流行的HTTP库，比标准库的urllib更简洁易用。
✅ 发送GET请求
import requests
# 基本GET请求
response = requests.get("https://api.example.com/data")
# 带参数的GET请求
params = {
"q": "Beijing", # 城市名
"appid": "your_key", # API密钥
"units": "metric", # 摄氏度
"lang": "zh_cn" # 中文语言
}
response = requests.get(url, params=params, timeout=10)
✅ 处理响应
# 状态码
print(response.status_code) # 200成功, 404未找到, 401未授权
# 获取JSON数据
data = response.json()
# 获取文本内容
text = response.text
常见HTTP状态码：
| 状态码 | 含义 | 处理方式 |
|---|---|---|
| 200 | 请求成功 | ✅ 正常处理数据 |
| 404 | 资源未找到 | 检查城市名或URL |
| 401 | 未授权 | 检查API密钥 |
| 500 | 服务器错误 | 稍后重试 |
3. 异常处理进阶
✅ requests专用异常
import requests
try:
response = requests.get(url, params=params, timeout=10)
except requests.exceptions.Timeout:
print("❌ 请求超时，网络可能不稳定")
except requests.exceptions.ConnectionError:
print("❌ 网络连接失败，检查网络设置")
except requests.exceptions.HTTPError as e:
print(f"❌ HTTP错误: {e}")
except Exception as e:
print(f"❌ 其他错误: {e}")
✅ 根据状态码处理不同情况
response = requests.get(url, params=params)
if response.status_code == 200:
# 成功，处理数据
data = response.json()
elif response.status_code == 404:
# 城市不存在
print("未找到该城市")
elif response.status_code == 401:
# API密钥错误
print("API密钥无效")
else:
# 其他错误
print(f"请求失败: {response.status_code}")
4. JSON数据解析
✅ 解析嵌套JSON
API返回的JSON通常是嵌套结构，需要逐层访问：
# 示例天气API响应结构
{
"name": "Beijing", # 城市名
"sys": {
"country": "CN" # 国家代码
},
"main": {
"temp": 22, # 温度
"feels_like": 20, # 体感温度
"humidity": 45 # 湿度
},
"weather": [
{"description": "晴朗"} # 天气描述
],
"wind": {
"speed": 3.5 # 风速
}
}
# 逐层访问嵌套数据
city = data['name'] # 第一层
country = data['sys']['country'] # 第二层
temperature = data['main']['temp'] # 第二层
description = data['weather'][0]['description'] # 列表+字典
wind_speed = data['wind']['speed'] # 第二层
✅ 安全访问（避免KeyError）
# 方式1：使用get()方法
city = data.get('name', '未知城市')
# 方式2：使用try-except
try:
humidity = data['main']['humidity']
except KeyError:
humidity = None
5. 类方法设计
✅ 私有方法（约定俗成）
class WeatherChecker:
def get_weather(self, city):
"""公共方法：对外提供的接口"""
response = requests.get(...)
data = response.json()
return self._format_weather(data) # 调用私有方法
def _format_weather(self, data):
"""私有方法：内部使用，格式化数据"""
# 下划线开头表示"建议内部使用"
return f"温度: {data['main']['temp']}°C"
命名约定：
- 单下划线
_method()：提示为内部方法，但外部仍可访问 - 双下划线
__method()：Python名称修饰，强制私有（不推荐过度使用）
6. 演示模式设计
✅ 无网络也能运行的程序
def demo_mode():
"""演示模式 - 使用模拟数据"""
cities = {
"beijing": {"name": "北京", "temp": 22, ...},
"shanghai": {"name": "上海", "temp": 25, ...}
}
# 不调用真实API，使用本地数据
设计思路：
- 用户没有API密钥时，提供演示模式
- 有API密钥时，调用真实数据
- 两种模式保持相同的输出格式
🛠️ 实战项目：天气查询工具
项目功能
✅ 查询天气 - 输入城市名获取实时天气
✅ 演示模式 - 无需API密钥，使用模拟数据
✅ 真实API - 支持OpenWeatherMap API
✅ 错误处理 - 网络超时、城市不存在、密钥无效等
✅ 格式化输出 - 美观的天气信息展示
核心代码结构
import requests
class WeatherChecker:
def __init__(self, api_key=""):
self.api_key = api_key
self.base_url = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather"
def get_weather(self, city):
"""查询指定城市的天气"""
params = {
"q": city,
"appid": self.api_key,
"units": "metric", # 摄氏度
"lang": "zh_cn" # 中文
}
try:
response = requests.get(self.base_url, params=params, timeout=10)
if response.status_code == 200:
return self._format_weather(response.json())
elif response.status_code == 404:
return "❌ 未找到城市"
elif response.status_code == 401:
return "❌ API密钥无效"
except requests.exceptions.Timeout:
return "❌ 请求超时"
except requests.exceptions.ConnectionError:
return "❌ 网络连接失败"
def _format_weather(self, data):
"""格式化天气数据为可读文本"""
return f"""
🌤️ {data['name']}
🌡️ 温度: {data['main']['temp']}°C
💧 湿度: {data['main']['humidity']}%
📝 天气: {data['weather'][0]['description']}
"""
运行方式
# 激活虚拟环境
source .venv/Scripts/activate
# 运行程序
python day03_weather_checker.py
# 演示模式：直接回车
# 真实API：输入OpenWeatherMap API密钥
📊 API请求流程图
┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐
│ 用户输入 │────▶│ 构建请求参数 │────▶│ 发送HTTP请求 │
│ (城市名) │ │ (params) │ │ (requests) │
└─────────────┘ └─────────────┘ └──────┬──────┘
│
┌────────────────────────┘
▼
┌─────────────────┐
│ 服务器响应 │
│ (JSON数据) │
└────────┬────────┘
│
┌─────────────┼─────────────┐
▼ ▼ ▼
┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐
│ 200成功 │ │ 404未找到│ │ 401错误 │
│解析JSON │ │提示检查 │ │提示密钥 │
│格式化输出│ │城市名 │ │错误 │
└─────────┘ └─────────┘ └─────────┘
🎓 关键知识点总结
requests库核心方法
| 方法 | 作用 |
|---|---|
requests.get(url) | 发送GET请求 |
requests.post(url, data) | 发送POST请求 |
response.status_code | 获取HTTP状态码 |
response.json() | 解析JSON响应 |
response.text | 获取文本响应 |
请求参数
| 参数 | 说明 |
|---|---|
params | URL查询参数（?key=value） |
timeout | 超时时间（秒） |
headers | 请求头信息 |
data | POST请求体数据 |
异常处理层次
Exception（所有异常的基类）
├── requests.exceptions.RequestException
│ ├── Timeout（超时）
│ ├── ConnectionError（连接错误）
│ └── HTTPError（HTTP错误）
└── 其他Python异常
💡 今天的难点解析
难点1：为什么需要API密钥？
API密钥是服务的"身份证"：
- 识别调用者身份
- 限制请求频率（防止滥用）
- 统计使用量
- 收费依据（部分API）
获取OpenWeatherMap密钥：
- 访问 openweathermap.org/
- 注册免费账户
- 在API Keys页面获取密钥
- 免费版每分钟最多60次请求
难点2：params参数如何变成URL？
params = {"q": "Beijing", "appid": "123", "units": "metric"}
# requests自动转换为：
# https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather?q=Beijing&appid=123&units=metric
难点3：如何处理嵌套JSON？
data = {
"main": {"temp": 22, "humidity": 45},
"weather": [{"description": "晴朗"}]
}
# 逐层访问
temp = data["main"]["temp"] # 22
desc = data["weather"][0]["description"] # "晴朗"
# 理解结构：
# data["main"] 是字典 → 继续 ["temp"] 取值
# data["weather"] 是列表 → [0] 取第一个元素 → ["description"] 取值
🧪 动手实验
实验1：查看原始API响应
import requests
url = "https://api.openweathermap.org/data/2.5/weather"
params = {"q": "Beijing", "appid": "你的密钥", "units": "metric", "lang": "zh_cn"}
response = requests.get(url, params=params)
print(response.status_code) # 200
print(response.json()) # 查看完整JSON结构
实验2：测试不同错误情况
# 测试超时（设置很短的时间）
try:
response = requests.get(url, timeout=0.001)
except requests.exceptions.Timeout:
print("超时了！")
# 测试错误的城市名
params["q"] = "不存在的城市XYZ"
response = requests.get(url, params=params)
print(response.status_code) # 404
实验3：添加更多天气信息
# 在_format_weather中添加更多字段
def _format_weather(self, data):
pressure = data['main']['pressure'] # 气压
visibility = data.get('visibility', 0) # 能见度
# ...添加到输出中
💡 今天的学习收获
✅ 掌握了
- HTTP请求的基本概念（GET、POST、状态码）
- requests库的安装和使用
- 发送带参数的GET请求
- 解析嵌套JSON数据
- 网络请求的异常处理
- API密钥的使用方式
🤔 理解难点
- 嵌套JSON的逐层访问方法
- 不同HTTP状态码的含义和处理
- 演示模式 vs 真实API的设计思路
🚀 实践成果
- ✅ 完成了天气查询工具
- ✅ 支持演示模式和真实API两种运行方式
- ✅ 实现了完整的错误处理
- ✅ 学会了调用第三方API服务
📚 扩展阅读
requests库文档
HTTP协议基础
OpenWeatherMap API
🎯 明日预告：数据分析与可视化
将学习:
- pandas库基础
- CSV文件读取与处理
- matplotlib数据可视化
- 数据统计与分析
项目: 读取CSV数据，生成统计图表
💭 学习心得
"今天第一次让Python连接到了真实的世界！通过API获取天气数据，感觉程序突然有了'眼睛'和'耳朵'。
最惊喜的是requests库的简洁——一行代码就能发送HTTP请求，比我想象的简单多了。
异常处理也很重要，网络不稳定、城市名输错、API密钥过期...各种情况都要考虑到，这是写出健壮程序的关键。
明天要学习pandas和matplotlib，期待能用Python画出漂亮的图表！"
完整代码: day03_weather_checker.py
API文档: openweathermap.org/api
⭐ Day 3 完成！继续加油！ ⭐
"让程序连接世界，数据就在指尖。"
