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最后更新：2026-09-04 00:01

实验19 数据格式转换器

难度：★☆☆　|　预估时长：90 分钟

19.1 实验目的

  • 知识目标：理解 Python 环境与系统环境变量配置原理；认识 TXT、CSV、JSON 三种主流数据格式的结构特点、优缺点及企业应用场景，能熟练区分其适用场景。
  • 技能目标：掌握 PyCharm 终端与阿里云镜像源安装第三方库的方法；掌握 PyQt5 桌面 GUI 开发基础，能独立编写可视化窗口程序；结合 pandas 实现 TXT、CSV、JSON 三种格式的相互转换。
  • 素养目标：养成规范搭建开发环境、借助镜像源与报错信息独立排查安装与运行问题的工程素养。

19.2 实验环境

操作系统：Windows10 64位系统

开发解释器：Python 3.10.6 64位

开发工具：PyCharm社区版

依赖库：PyQt5（界面开发）、pandas（数据格式处理）

19.3 实验重难点

  • 重点：Python环境变量配置、第三方库镜像安装、三种数据格式结构认知、PyQt5基础界面搭建与格式转换功能实现。
  • 难点：文件读写与格式转换逻辑、桌面程序交互逻辑、解决库安装报错、文件格式解析异常问题。

参考Python安装和本地Pycharm配置指南.docx这个文档。

19.4 实验内容

19.4.1 任务1：配置环境并安装依赖库

1. 任务描述

参照Python安装和本地Pycharm配置指南.docx文件，完成 Python 3.10 与 PyCharm 社区版安装及环境变量配置，并通过阿里云镜像源安装 PyQt5 与 pandas 两个依赖库。

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生活类比（必填项；若无新概念可删除此块）

阿里云镜像源就像小区门口的快递代收点：从官方 PyPI 仓库下载慢，换成就近的镜像点（mirrors.aliyun.com）就能大幅加快 pip install 的下载速度。

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2. 实验步骤

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  • 步骤 1：按指南完成 Python 3.10.6 与 PyCharm 社区版安装，并验证环境变量（命令行输入 python --version 应显示 3.10.6）。
  • 步骤 2：在 PyCharm 终端依次执行以下命令安装依赖库：
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pip install pyqt5 -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --trusted-host mirrors.aliyun.com

pip install pandas -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ --trusted-host mirrors.aliyun.com
  • pyqt5：桌面 GUI 界面框架
  • pandas：实现三种数据格式读写与互转

常见错误与排错（必填项；无坑则填 本任务常规操作即可，如无报错可跳过）

  • 若提示 Could not find a version 或下载超时：检查 -i 镜像地址拼写，并确认已加 --trusted-host mirrors.aliyun.com；
  • 若 python --version 不识别：检查系统环境变量 PATH 是否包含 Python 安装目录；
  • 若安装后导入报 ModuleNotFoundError：确认 PyCharm 使用的解释器与安装库的解释器为同一版本。

19.4.2 任务2：编写并运行数据格式转换器

1. 任务描述

新建 convert_tool.py，粘贴完整实训代码，实现一个可视化窗口程序，功能要求如下：

  1. 可视化窗口界面，简洁操作按钮；
  2. 支持选择本地 TXT / CSV / JSON 文件；
  3. 实现：TXT↔CSV、CSV↔JSON、JSON↔TXT 双向转换；
  4. 转换完成后自动保存到本地，提示转换成功；

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生活类比（必填项；若无新概念可删除此块）

pandas 的 DataFrame 就像一张 Excel 表格：每一行是一条数据记录，每一列是一个字段；read_csv / to_json 等函数负责把这张"表格"在文件与内存之间搬运、转换。

（空一行）

2. 实验步骤

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  • 步骤 1：在 PyCharm 中新建 convert_tool.py，粘贴以下完整代码：
  • 步骤 2：右键 convert_tool.py → Run 运行程序；
  • 步骤 3：点击【选择文件】，选取本地 TXT/CSV/JSON 文件；
  • 步骤 4：根据文件格式点击对应转换按钮，选择保存路径，自动生成转换后文件；
  • 步骤 5：弹窗提示转换成功，可打开文件验证格式。
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# 导入所需库
import sys
import pandas as pd
from PyQt5.QtWidgets import (QApplication, QMainWindow, QWidget, QVBoxLayout,
QPushButton, QFileDialog, QLabel, QMessageBox)
from PyQt5.QtCore import Qt

# 主窗口类
class FormatConvertWindow(QMainWindow):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.initUI()
        self.file_path = "" # 记录选中文件路径

    # 初始化界面
    def initUI(self):
        self.setWindowTitle("万能格式转换器 TXT/CSV/JSON")
        self.setFixedSize(400, 300)

        # 布局设置
        central_widget = QWidget()
        self.setCentralWidget(central_widget)
        layout = QVBoxLayout(central_widget)
        layout.setAlignment(Qt.AlignCenter)
        layout.setSpacing(15)

        # 控件
        self.label = QLabel("请先选择要转换的文件")
        self.label.setAlignment(Qt.AlignCenter)

        btn_select = QPushButton("1. 选择文件")
        btn_txt_csv = QPushButton("2. TXT 转 CSV")
        btn_csv_json = QPushButton("3. CSV 转 JSON")
        btn_json_csv = QPushButton("4. JSON 转 CSV")

        # 绑定点击事件
        btn_select.clicked.connect(self.select_file)
        btn_txt_csv.clicked.connect(self.txt_to_csv)
        btn_csv_json.clicked.connect(self.csv_to_json)
        btn_json_csv.clicked.connect(self.json_to_csv)

        # 添加到布局
        layout.addWidget(self.label)
        layout.addWidget(btn_select)
        layout.addWidget(btn_txt_csv)
        layout.addWidget(btn_csv_json)
        layout.addWidget(btn_json_csv)

    # 选择文件
    def select_file(self):
        file, _ = QFileDialog.getOpenFileName(self, "选择文件", "",
        "文件格式 (*.txt *.csv *.json)")
        if file:
            self.file_path = file
            self.label.setText(f"已选择：{file.split('/')[-1]}")

    # TXT转CSV
    def txt_to_csv(self):
        if not self.file_path.endswith(".txt"):
            QMessageBox.warning(self, "提示", "请选择TXT文件！")
            return
        df = pd.read_csv(self.file_path)
        save_path, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存CSV", "", "CSV文件 (*.csv)")
        if save_path:
            df.to_csv(save_path, index=False, encoding="utf-8-sig")
            QMessageBox.information(self, "成功", "TXT 转 CSV 完成！")

    # CSV转JSON
    def csv_to_json(self):
        if not self.file_path.endswith(".csv"):
            QMessageBox.warning(self, "提示", "请选择CSV文件！")
            return
        df = pd.read_csv(self.file_path)
        save_path, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存JSON", "", "JSON文件 (*.json)")
        if save_path:
            df.to_json(save_path, orient="records", force_ascii=False)
            QMessageBox.information(self, "成功", "CSV 转 JSON 完成！")

    # JSON转CSV
    def json_to_csv(self):
        if not self.file_path.endswith(".json"):
            QMessageBox.warning(self, "提示", "请选择JSON文件！")
            return
        df = pd.read_json(self.file_path)
        save_path, _ = QFileDialog.getSaveFileName(self, "保存CSV", "", "CSV文件 (*.csv)")
        if save_path:
            df.to_csv(save_path, index=False, encoding="utf-8-sig")
            QMessageBox.information(self, "成功", "JSON 转 CSV 完成！")

# 程序入口
if __name__ == "__main__":
    app = QApplication(sys.argv)
    window = FormatConvertWindow()
    window.show()
    sys.exit(app.exec_())

常见错误与排错（必填项；无坑则填 本任务常规操作即可，如无报错可跳过）

  • 若点击转换按钮提示 请选择TXT文件！ 等：先点【选择文件】选中对应格式文件，再点转换；
  • 若 pd.read_csv 解析报错：确认源文件确为对应格式，且路径无中文乱码；
  • 若打开转换后的 CSV 中文乱码：保存编码已用 utf-8-sig，请用 Excel「数据→从文本」导入或支持该编码的编辑器打开；
  • 若程序无反应：确认 PyQt5 与 pandas 均已正确安装到当前解释器。

19.5 实验总结

本次实验掌握了以下要点：

  1. 一是掌握了 Python 环境与 PyCharm 的安装配置原理，能独立解决环境变量与安装常见报错（对应知识/素养目标）；
  2. 二是熟练使用阿里云镜像源安装第三方库，理解了镜像加速原理（对应技能目标）；
  3. 三是认识了 TXT、CSV、JSON 三种格式的结构特点与适用场景（对应知识目标）；
  4. 四是能用 PyQt5 搭建可视化窗口，并结合 pandas 实现三种格式的双向互转（对应技能目标）。

19.6 作业提交

  1. 提交地点：吾爱作业网
  2. 提交资料：
  3. 作业1：数据格式转换器运行成功界面截图【至少1张】；
  4. 作业2：转换前后文件对比截图【至少1张】。

19.7 知识检测

  • [ ] （填空）将 CSV 转为 JSON 时，pandas 使用 df.to_json(save_path, orient="records") 中的 orient="records" 表示按______形式输出。（记录列表（每条数据为一个对象））
  • [ ] （填空）TXT 转 CSV 为兼容 Excel 中文显示，保存编码应使用______。（utf-8-sig）
  • [ ] （选择）使用阿里云镜像源安装第三方库时，需要加的参数是？A. -i　B. -u　C. -p　D. -r
查看解析

正确答案：A。通过 -i https://mirrors.aliyun.com/pypi/simple/ 指定镜像源地址，并配合 --trusted-host 信任该主机。

本课相关资源

序号 资源名称 类型 说明
1 实验19-数据格式转换器-实验手册-无作业版本.docx Word 实验原始文档
2 python-3.10.6-amd64.exe 软件 软件工具
3 Python安装和本地Pycharm配置指南.docx Word 文档素材

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