用 Python 的 Template 類生成文件報告
介紹
很多時候，我發現自己需要進行生成報告、輸出文件或字符串的任務。它們或多或少都會遵循某種模式，通常這些模式是如此相似，以至于我們希望擁有一個可以重用并直接輸入數據的模板。幸運的是，Python提供了一個可以幫助我們的類：string.Template。
在本文中，您將學習如何利用此類根據當前使用的數據生成輸出文件，以及如何以相同的方式操作字符串。因此，本文不僅使用您在日常工作中可能遇到的示例，還為您提供了許多您可能知道的實際工具，并且該工具將此類用于生成報告文件。下面讓我們開始吧！
注意：本文基于Python 3.9.0（CPython）。您可以在GitHub（https://github.com/DahlitzFlorian/generate-file-reports-using-pythons-template-class）上找到整篇文章中使用的代碼示例。
在看一個示例之前，讓我們花一些時間來看看使用string.Template相對于其他解決方案的優勢。
1、無需其他依賴項，開箱即用，因此不需要使用pip install命令安裝。
2、它是輕量級的，當然諸如Jinja2和Mako之類的模板引擎已被廣泛使用。但是，在本文介紹的方案中，這些功能是過分地夸大了。
3、關注點分離：可以使用模板文件將其移動到外部位置，而不是直接在代碼中嵌入字符串操作和報告生成。如果您要更改報告的結構或設計，則可以交換模板文件，而無需更改代碼。
由于這些優點，一些知名的第三方庫和工具正在使用它。Wily是一個例子，在2018年底，Wily的發明者和維護者Anthony Shaw希望支持HTML作為wily生成的報告的輸出格式。
示例：生成最佳圖書的報告
在討論了使用Python的內置string.Template類背后的動機之后，我們將看一下第一個實際示例。想象一下，您正在一家公司工作，該公司發布有關過去一年出版的最佳書籍的年度報告。2020年是特殊的一年，因為除了您的年度報告之外，您還會發布有史以來最好的書籍清單。
在這一點上，我們不在乎數據來自何處或哪些書籍是該列表的一部分。為了簡單起見，我們假設有一個名為data.json的JSON文件，其中包含作者姓名和書名的映射，如下所示。
{
"Dale Carnegie": "How To Win Friends And Influence People",
"Daniel Kahneman": "Thinking, Fast and Slow",
"Leo Tolstoy": "Anna Karenina",
"William Shakespeare": "Hamlet",
"Franz Kafka": "The Trial"
}您現在的任務是以一種可以與他人共享的方式（例如， 大型雜志、公司或博主）。該公司認為使用HTML格式的簡單表格就足夠了。現在的問題是：如何生成此HTML表格？
當然，您可以手動執行此操作，也可以為每本書創建占位符。但是后面如果能擁有更通用的版本是非常可取的，因為可以擴展列表內容或更改結構設計。
現在我們可以利用Python的string.Template類！我們首先創建實際的模板，如下所示。在這里，我們將文件稱為template.html。
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="utf-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
<title>Great Books of All Time</title>
<link rel="stylesheet" href="https://cdn.jsdelivr.net/npm/bootstrap@4.5.3/dist/css/bootstrap.min.css" integrity="sha384-TX8t27EcRE3e/ihU7zmQxVncDAy5uIKz4rEkgIXeMed4M0jlfIDPvg6uqKI2xXr2" crossorigin="anonymous">
</head>
<body>
<div class="container">
<h1>Great Books of All Time</h1>
<table class="table">
<thead>
<tr>
<th scope="col">#</th>
<th scope="col">Author</th>
<th scope="col">Book Title</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
${elements}
</tbody>
</table>
</div>
</body>
</html>
該文件本身非常初級。我們使用引導程序進行樣式設置，并創建了最終表的基本結構。表頭已包含在內，但數據仍然丟失。請注意，在tbody元素中，使用了一個占位符$ {elements}來標記我們稍后將注入書籍列表的位置。
我們把所有都已設置為實現生成所需輸出的Python腳本！因此，我們在當前工作目錄中創建一個名為report.py的新Python文件。首先，我們導入所需的兩個內置模塊，并從JSON文件加載數據。
# report.py
import json
import string
with open("data.json") as f:
data = json.loads(f.read())
現在，data變量是一個字典，其中包含作者的名稱（鍵）和書名（值）作為鍵值對。接下來，我們生成HTML表，將其放入模板中（還記得占位符嗎？）。因此，我們初始化一個空字符串，向其添加新的表行，如下所示。
content = ""
for i, (author, title) in enumerate(data.items()):
content += "<tr>"
content += f"<td>{i + 1}</td>"
content += f"<td>{author}</td>"
content += f"<td>{title}</td>"
content += "</tr>"
該代碼段顯示了我們遍歷數據字典中的所有項目，并將書名以及作者的名字放在相應的HTML標簽中。我們創建了最終的HTML表。在下一步中，我們需要加載之前創建的模板文件：
with open("template.html") as t:
template = string.Template(t.read())
注意，string.Template接受一個字符串，而不是一個文件路徑。因此，您還可以提供在程序中先前創建的字符串，而無需將其保存到文件中。就我們而言，我們提供了template.html文件的內容。
最后，我們使用模板的replace（）方法將占位符元素替換為存儲在變量內容中的字符串。該方法返回一個字符串，我們將其存儲在變量final_output中。最后但并非最不重要的一點是，我們創建了一個名為report.html的新文件，并將最終輸出寫入該文件。
final_output = template.substitute(elements=content)
with open("report.html", "w") as output:
output.write(final_output)
現在已經生成了第一個文件報告！如果在瀏覽器中打開report.html文件，則可以看到結果。
safe_substitution（）方法
現在，您已經構建了第一個string.Template用例，在結束本文之前，我想與您分享一個常見情況及其解決方案：安全替換。它是什么？
讓我們舉個例子：您有一個字符串，您想在其中輸入一個人的名字和姓氏。您可以按照以下步驟進行操作：
# safe_substitution.py
import string
template_string = "Your name is ${firstname} ${lastname}"
t = string.Template(template_string)
result = t.substitute(firstname="Florian", lastname="Dahlitz")
print(result)
但是，如果您錯過傳遞一個或另一個的值會怎樣？它引發一個KeyError。為避免這種情況，我們可以利用safe_substitution（）方法。在這種情況下，safe意味著Python在任何情況下都嘗試返回有效字符串。因此，如果找不到任何值，則不會替換占位符。
讓我們按以下方式調整代碼：
# safe_substitution.py
import string
template_string = "Your name is ${firstname} ${lastname}"
t = string.Template(template_string)
result = t.safe_substitute(firstname="Florian")
print(result) # Your name is Florian ${lastname}
在某些情況下，這可能是一個更優雅的解決方案，甚至是必須的行為。但是這可能在其他地方引起意外的副作用。
本文概要
在閱讀本文時，您不僅學習了Python字符串的基本知識。Template類以及使用它的原因，而且還實現了第一個文件報告腳本！此外，您已經了解了safe_substitution（）方法以及在哪種情況下使用它可能會有所幫助。
