Python 網路自動化與檔案處理

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Python 的控制結構和豐富的模組，為網路自動化任務提供了強大的支援。本文從巢狀迴圈和例外處理的基礎概念出發，逐步深入講解如何在 Python 中處理檔案、操作 Word 檔案和 Excel 試算表，並結合網路自動化的實際場景，提供程式碼範例和詳細的程式碼解析，幫助讀者理解並掌握這些技術。此外，文章也涵蓋了 Python 常見的檔案操作模式、os 模組的應用，以及 python-docx 和 openpyxl 等第三方函式庫的使用，讓讀者能夠更全面地瞭解 Python 在網路自動化領域的應用。

巢狀迴圈與例外處理在網路自動化中的應用

在網路自動化領域，Python 的控制結構如迴圈和例外處理扮演著至關重要的角色。這些結構使得指令碼能夠有效地遍歷多個裝置、執行多條命令，並在遇到錯誤時優雅地處理。

巢狀迴圈的實際應用

巢狀迴圈是一種強大的工具，尤其是在需要對多個元素組合進行操作的情況下。例如，當我們需要對多個網路裝置執行一系列命令時，可以使用巢狀迴圈來實作。

# 定義裝置型別和工具列表
device_types = ["router", "switch", "firewall"]
commands = ["show config", "show status", "show log"]

# 使用巢狀迴圈遍歷裝置型別和命令
for device_type in device_types:
    for command in commands:
        print(f"Executing '{command}' on {device_type}")

內容解密：

  1. 外部迴圈：遍歷 device_types 列表，每次迭代代表一種裝置型別。
  2. 內部迴圈：對於每一種裝置型別，遍歷 commands 列表，執行每條命令。
  3. 輸出結果：列印出正在執行的命令和對應的裝置型別。

這種巢狀迴圈的結構在網路自動化中非常實用，因為它允許我們系統地對多個裝置執行多條命令，從而簡化了自動化指令碼的編寫。

使用 Try-Except 陳述式處理例外

在編寫網路自動化指令碼時，錯誤處理是不可或缺的一部分。Try-Except 陳述式提供了一種機制，讓我們能夠捕捉和處理程式執行過程中可能出現的錯誤。

# 定義一個變數
network_automation = "Network Automation with Python"

try:
    # 嘗試列印變數
    print(network_automation)
except:
    # 如果出現錯誤，列印錯誤訊息
    print("Failed")

內容解密：

  1. Try 區塊：包含可能會引發例外的程式碼。
  2. Except 區塊：當 Try 區塊中的程式碼引發例外時執行的程式碼，用於處理錯誤。
  3. 執行流程：如果 Try 區塊中的程式碼執行成功，則跳過 Except 區塊；否則，執行 Except 區塊中的程式碼。

透過使用 Try-Except 陳述式，我們可以確保網路自動化指令碼在遇到錯誤時不會意外終止，而是能夠繼續執行並提供有用的錯誤訊息。

結合巢狀迴圈和 Try-Except 陳述式

在實際的網路自動化場景中，我們經常需要結合使用巢狀迴圈和 Try-Except 陳述式，以實作對多個裝置的命令執行並處理可能出現的錯誤。

# 定義裝置 IP 地址和命令列表
device_ips = ["192.168.1.1", "192.168.1.2", "192.168.1.3"]
commands = ["show config", "show status"]

# 使用巢狀迴圈遍歷裝置 IP 和命令
for device_ip in device_ips:
    try:
        for command in commands:
            # 模擬執行命令
            print(f"Executing '{command}' on {device_ip}")
        # 如果所有命令執行成功，列印成功訊息
        print(f"All commands executed successfully on {device_ip}")
    except Exception as e:
        # 如果出現錯誤，列印錯誤訊息
        print(f"Error occurred on {device_ip}: {str(e)}")

內容解密：

  1. 外部迴圈：遍歷 device_ips 列表，對每個裝置 IP 地址執行內部邏輯。
  2. Try 區塊：包含內部迴圈，用於遍歷 commands 列表並執行每條命令。
  3. 錯誤處理：如果在執行命令的過程中出現任何錯誤，捕捉例外並列印錯誤訊息。

這種結合使用巢狀迴圈和 Try-Except 陳述式的方法，使得網路自動化指令碼更加健壯，能夠有效地處理多個裝置和命令，同時提供良好的錯誤處理機制。

Python 網路自動化基礎與進階應用

Python 例外處理機制詳解

Python 的例外處理機制是程式設計中至關重要的一環。本章將探討 try、except 和 else 陳述式的應用，並透過實際範例展示其執行邏輯。

try-except 陳述式基礎

在 Python 中，try 陳述式允許我們測試程式碼區塊是否有錯誤。except 陳述式則用於處理 try 區塊中出現的錯誤。以下是一個基本範例：

a = "網路自動化與 Python"
try:
    print(b)
    print(a)
except:
    print("執行失敗")

輸出結果：

執行失敗

程式碼解析

  1. 程式嘗試執行 try 區塊中的第一行 print(b)。
  2. 由於變數 b 未被定義，Python 丟出 NameError。
  3. 程式立即跳至 except 區塊並執行 print("執行失敗")。
  4. try 區塊中剩餘的程式碼（即 print(a)）不會被執行。

try-except-else 陳述式

當 try 區塊成功執行而未觸發任何異常時，else 區塊將被執行。以下範例展示了 try-except-else 的完整流程：

a = "網路自動化與 Python"
try:
    print(a)
except:
    print("執行失敗")
else:
    print("執行成功")

輸出結果：

網路自動化與 Python
執行成功

程式碼解析

  1. try 區塊中的 print(a) 成功執行，因為 a 已被定義。
  2. 由於 try 區塊未發生錯誤，程式跳過 except 區塊。
  3. else 區塊被執行，輸出 “執行成功”。

Python 網路模組與檔案處理

本章節將重點介紹 Python 在網路自動化中的應用，包括檔案處理、網路模組的使用，以及物件導向程式設計的基礎。

檔案處理基礎

Python 提供了豐富的檔案處理功能。以下是一些常見的操作模式：

模式描述
“r”開啟檔案供讀取，若檔案不存在則報錯（預設模式）
“w”開啟檔案供寫入，先清空原有內容
“x”建立新檔案，若檔案已存在則報錯
“a”開啟檔案供追加內容，若檔案不存在則建立新檔案
“b”將檔案模式切換為二進位模式

範例：讀取檔案

# 開啟名為 test.txt 的檔案並讀取其內容
with open("test.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

程式碼解析

  1. 使用 with open() 陳述式開啟檔案，能夠自動處理檔案的關閉。
  2. "r" 引數表示以唯讀模式開啟檔案。
  3. file.read() 方法讀取檔案的全部內容。

練習題

  1. 請撰寫一個指令碼，根據輸入的長度和寬度計算矩形的周長。
  2. 請撰寫一個指令碼，將華氏溫度轉換為攝氏溫度。公式：攝氏 = (5 / 9) * (華氏 - 32)
  3. 請撰寫一個指令碼，根據輸入的分數（例如 70、90 和 50）給出學生的成績等級。
    • 若分數在 90 至 100 之間，給予 “AA” 等級。
    • 若分數在 70 至 90 之間，給予 “BB” 等級。
    • 若分數在 60 至 70 之間，給予 “CC” 等級。
    • 若分數低於 60，則給予 “FF” 等級。

多選題

  1. 以下程式碼的輸出結果是什麼？

x = 4 for i in range(x): x += 1 print(x)

   a. 5 6 7 8
   b. 1 2 3 4
   c. 4 5 6 7
   d. 2 3 4 5

2. 以下哪一項不是字典的特性？
   a. 有序
   b. 可變
   c. 索引
   d. 每個專案都有鍵和值

3. 以下程式碼的輸出結果是什麼？
   ```python
x = "3 + 5"
print(x)

a. 8 b. “8” c. 3+5 d. “3+5”

  1. 以下程式碼的輸出結果是什麼？

x = “在 Google 搜尋中，Python 是所有指令碼語言中最好的” x = x.replace(“在”, “X”) print(x)

   a. Google 搜尋中，Python 是 X 所有指令碼語言中最好的
   b. 在 Google 搜尋中，Python 是 X 所有指令碼語言中最好的
   c. 在 Google 搜尋中，Python 是 X 所有指令碼X言中最好的
   d. Google 搜尋中，Python 是 在 所有指令碼X言中最好的

5. 以下程式碼的輸出結果是什麼？
   ```python
x = [2, 33, 222, 14, 25]
print(x[-2])

a. 錯誤 b. 25 c. 14 d. 222

答案

  1. a
  2. c
  3. d
  4. c
  5. d

Python 檔案操作與 OS 模組應用詳解

Python 提供豐富的檔案操作功能與系統層級的操作介面，透過內建的 open 函式與 os 模組，能夠靈活處理檔案讀寫、建立、刪除等操作，以及進行作業系統相關的工作。

檔案讀寫模式詳解

在 Python 中，open 函式用於開啟檔案，其基本語法為 open("檔名", "模式")。不同的模式引數決定了檔案的操作方式。

讀取模式（Read Mode）

讀取模式用於開啟已存在的檔案並讀取其內容，預設模式為 r。當使用 open("test.txt", "r") 或簡寫為 open("test.txt") 時，檔案內容可被讀取。

files = open("test.txt", "r")
file_read = files.read()
print(file_read)

在執行上述程式碼前，需確保 test.txt 檔案存在於相同目錄中，並包含以下內容：

Hello World
This is Python Script

執行結果將輸出：

Hello World
This is Python Script

程式碼解析：

  1. 開啟 test.txt 檔案於讀取模式。
  2. 使用 read() 方法讀取檔案內容並儲存至 file_read 變數。
  3. 列印 file_read 變數內容。

附加模式（Append Mode）

附加模式用於在檔案末端追加新內容，若檔案不存在則會建立新檔案。使用 a 引數開啟檔案，並透過 write() 方法新增內容。

files = open("test.txt", "a")
files.write("Hello World")
files = open("test.txt", "r")
print(files.read())

輸出結果：

Hello World
This is Python ScriptHello World

程式碼解析：

  1. 開啟 test.txt 於附加模式。
  2. 使用 write() 新增字串 “Hello World”。
  3. 重新開啟檔案於讀取模式並列印內容。

寫入模式（Write Mode）

寫入模式會覆寫原有檔案內容，若檔案不存在則建立新檔案。使用 w 引數開啟檔案，並透過 write() 方法寫入新內容。

files = open("test.txt", "w")
files.write("This is new content !!!")
files = open("test.txt", "r")
print(files.read())

輸出結果：

This is new content !!!

程式碼解析：

  1. 開啟 test.txt 於寫入模式。
  2. 使用 write() 覆寫原內容為 “This is new content !!!"。
  3. 讀取並列印新內容。

按字元讀取

使用 read(n) 方法可讀取指定數量的字元，例如 read(10) 將讀取前 10 個字元。

files = open("test.txt")
print(files.read(10))

關閉檔案

使用 close() 方法可關閉已開啟的檔案。

files = open("test.txt")
print(files.readline())
files.close()

建立模式（Create Mode）

使用 x 引數可建立新檔案，若檔案已存在則會引發錯誤。

files = open("test2.txt", "x")

OS 模組應用

os 模組提供多種作業系統相關功能，如檔案刪除、目錄操作等。

刪除檔案

使用 os.remove("檔名") 可刪除指設定檔案。

import os
os.remove("test.txt")

建立與刪除目錄

使用 os.mkdir("目錄名") 建立新目錄，os.rmdir("目錄名") 刪除指定目錄。

import os
os.mkdir("testfolder")
os.rmdir("testfolder")

取得當前工作目錄

使用 os.getcwd() 可取得當前指令碼執行的完整路徑。

import os
print(os.getcwd())

使用Python處理檔案與資料

在Python中，我們可以輕鬆地處理各種檔案格式，包括Word檔案和Excel試算表。本篇文章將介紹如何使用Python的第三方模組來建立和修改這些檔案。

使用os模組列出目錄內容

Python的os模組提供了一個名為listdir的函式，用於列出指定路徑下的所有檔案和目錄。如果不指定路徑，則預設為目前指令碼所在的路徑。

import os
print(os.listdir())

內容解密：

  • import os：匯入Python的os模組，該模組提供了許多與作業系統互動的功能。
  • os.listdir()：列出目前目錄下的所有檔案和子目錄。
  • print()：將listdir()函式的結果列印出來。

使用Python-docx模組處理Word檔案

Python-docx是一個第三方模組，用於在Python中建立和修改Word檔案。要使用這個模組，首先需要透過pip install python-docx命令進行安裝。

Python-docx模組的主要功能

功能描述
docx.Document()建立一個新的Word檔案物件
add_heading()新增標題至檔案中，可設定標題大小
add_paragraph()新增段落至檔案中
add_run()在段落中追加文字，可設定文字樣式（如粗體、斜體）
add_picture()在檔案中新增圖片（支援JPEG、PNG格式），可調整圖片大小
add_table()在檔案中新增表格，可設定表格大小
cell()存取表格中的儲存格以新增文字
add_row()在表格中新增列
save()將對檔案的修改儲存至指定的Word檔案

以下是一個範例，展示如何使用Python-docx建立一個包含標題、段落、清單、圖片和表格的Word檔案：

import docx

# 建立新的Word檔案
document = docx.Document()

# 新增標題
document.add_heading('PYTHON 課程 V1.0', 0)

# 新增段落並設定文字樣式
p = document.add_paragraph('我們正在學習 ')
p.add_run('Python. ').bold = True
p.add_run('用於 ')
p.add_run('網路自動化.').italic = True

# 新增清單
document.add_paragraph('課程-1 簡介', style='List Bullet')
document.add_paragraph('課程-2 安裝', style='List Bullet')

# 新增編號清單
document.add_paragraph("什麼是Python?", style='List Number')
document.add_paragraph("如何安裝Python?", style='List Number')

# 新增圖片
document.add_picture('logo.jpg', width=docx.shared.Inches(2))

# 新增表格
table = document.add_table(rows=2, cols=2)
table.style = document.styles['Table Grid']
cell = table.cell(0, 0)
cell.text = "Python"
cell = table.cell(0, 1)
cell.text = "自動化"

# 儲存檔案
document.save('test.docx')

內容解密：

  • document.add_heading()：新增不同大小的標題。
  • document.add_paragraph()和p.add_run()：新增段落並對段落中的文字設定不同樣式。
  • document.add_picture()：新增圖片並可調整大小。
  • document.add_table()：建立表格並可對儲存格進行操作。

使用openpyxl模組處理Excel檔案

openpyxl是另一個用於處理Excel檔案的第三方模組。安裝方式為執行pip install openpyxl。

以下範例展示如何使用openpyxl建立和修改Excel檔案：

from openpyxl import Workbook

# 建立新的Excel工作簿
workbook = Workbook()
sheet = workbook.active

# 對儲存格指定
sheet["A1"] = "Python"
sheet["B1"] = "指令碼語言"
sheet["A2"] = "用於網路"
sheet["B2"] = "自動化"

# 修改工作表名稱
sheet.title = "測試頁面"

# 儲存Excel檔案
workbook.save(filename="test.xlsx")

內容解密：

  • Workbook()：建立新的Excel工作簿。
  • workbook.active：取得目前作用中的工作表。
  • sheet["A1"] = "Python"：對特定儲存格指定。
  • sheet.title = "測試頁面"：修改工作表名稱。
  • workbook.save()：將工作簿儲存為Excel檔案。
玄貓 BlackCat

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。