场景描述

  2022年12月7日注定会是一个里程碑的日子。因为从这一天开始，我们真正走出了新冠疫情的阴霾。经济开始逐渐复苏，民生有了烟火气，城市商业中心和购物广场开始回归和再现疫情之前的繁华热闹景象。瞧，寰银购物广场正在开展2023年新春促销活动。在青春美少女组合表演了精彩劲爆的暖场舞蹈之后，帅气的活动主持人开始粉墨登场：“大奖在招手，你要HOLD住”。当主持人宣布本次活动的特等奖品是价值20万的新能源轿车时，瞬间引爆了现场一片片的尖叫声。主持人卖力而讨好地调动现场的气氛，抽奖现场聚集了无数的消费者和围观的市民，人气越来越旺。根据“大奖在招手”活动规定：凡是在寰银购物广场购物消费合计金额满1000元者，均可以参与现场抽奖，保证抽奖必中奖。这样久违的现场促销活动还是吸引了众多市民的眼球，激发了消费热情，拉动了消费的增长。   下面就我们使用Python开发一个商场购物现场抽奖程序，来模拟和再现购物抽奖的火爆场景。

编程思路

抽奖程序需要明确和解决以下问题：

2.1 抽奖资格认定

根据购物小票金额加总合计数，由现场人工进行抽奖资格的认定，不用程序实现。

2.2 奖品池表示

我们可以使用Python的数据结构列表来存放奖品。列表的每一个元素，就代表一项奖品。

2.3 抽奖

可以使用random随机处理模块，实现从奖品池随机选取奖品。也就是从奖品池列表中随机选择一个元素。

2.4 补充奖品

根据实际需要，及时向奖品池中添加奖品，实际上就是实现对奖品池列表添加元素。

2.5 查询奖品

列出奖品池中前10个奖品，显示奖品池列表中的前10个元素。

代码实现

  整个抽奖程序由两个模块组成：一个是prizes.py，主要是实现抽奖的一些基础性的公共函数；另一个模块big_prize.py则是抽奖程序的主程序。   模块prizes.py源代码程序如下所示：

"""
  prizes.py : 大奖在招手公共模块
"""
import random

def make_pool(prz_list):
    """创建奖品池"""
    prz_pool = []
    for prize, amount in prz_list:   # ①
        for i in range(amount):
            prz_pool.append(prize)

    random.shuffle(prz_pool)  # ②
    return prz_pool

def lottery(prizes):
    """ 开始抽奖 """
    if prizes:
        prize = random.choice(prizes)   # ③
        print('恭喜中奖：'+prize)
        prizes.remove(prize)    # ④
    else:
        print('没有奖品啦！')
    return prizes

def append_prize(prizes):
    """ 追加奖品 """
    while True:
        try:
            prize_name = input('名称：')
            amount = int(input('数量：'))
            break
        except ValueError:
            print('数量：数据类型错！')

    prizes += [prize_name] * amount  # ⑤ 
    random.shuffle(prizes)
    return prizes

def print_prize(prizes):
    """打印前10奖品"""
    if prizes:
        for num, prize in enumerate(prizes[:10]):
            print(str(num + 1) + "\t" + prize)
    else:
        print('没有奖品啦！')

主要函数功能介绍如下： 函数make_pool(prz_list)：根据奖品清单prz_list，创建一个奖品池，并作为函数的返回值。 函数lottery(prizes)：实现随机抽奖，并且删除已抽取的奖品，更新奖品池。 函数append_prize(prizes)：向奖品池添加奖品，并对奖品池进行随机排列。 函数print_prize(prizes)：实现奖品池中前10项奖品的打印输出。 重要语句如下： 语句①通过双重循环实现奖品池的创建。 语句②随机排列奖品。 语句③实现随机抽取奖品。 语句④把已抽奖的奖品移除奖品池，实现奖品池的更新。 语句⑤添加到奖品池中。

  模块big_prize.py程序源代码如下：

"""
  big_prize.py : 大奖在招手
"""
from common.prizes import *   # ①
prize_list = [('3D 眼镜', 20), ('AI 音箱', 30), ('数字录音笔', 20), ('迷你投影仪', 20), ('手机自拍杆', 10)]  # ②

def main():
    prizes = make_pool(prize_list)  # ③ 
    while True:
        cmd = input("L - 开始抽奖,  A - 补充奖品,  P - 查询奖品,  Q - 退出程序: ")
        if cmd.lower() == 'q':
            break
        elif cmd.lower() == 'l':
            prizes = lottery(prizes)   # ④
        elif cmd.lower() == 'a':  
            prizes = append_prize(prizes)   # ⑤
        elif cmd.lower() == 'p': 
            print_prize(prizes)   # ⑥

if __name__ == '__main__':
    main()

重要语句说明如下： 语句①导入抽奖程序的基础模块prizes.py的所有函数，主要这个模块是存放common包中的。 语句②定义一个奖品清单的列表，包括每种奖品名称和数量。我们后续将使用它创建初始的奖品池。 语句③根据奖品清单，创建奖品池。 语句④开始抽奖。 语句⑤追加奖品。 语句⑥打印前个10奖品

执行效果

4.1 程序目录结构

D:\cases\大奖在招手>dir
2022/12/09  13:11               784 big_prize.py
2022/12/09  13:12    <DIR>          common
D:\cases\大奖在招手>
D:\cases\大奖在招手\common> cd common
D:\cases\大奖在招手\common>
D:\cases\大奖在招手\common>dir
2022/12/09  13:12             1,196 prizes.py
2022/04/01  07:34               106 __init__.py
D:\cases\大奖在招手\common>

因为在子目录common中定义了一个__init__.py文件，所以common是Python的一个包。

4.2 程序执行效果

D:\cases\大奖在招手>python big_prize.py
L - 开始抽奖,  A - 补充奖品,  P - 查询奖品,  Q - 退出程序: l
恭喜中奖：数字录音笔
L - 开始抽奖,  A - 补充奖品,  P - 查询奖品,  Q - 退出程序: l
恭喜中奖：3D 眼镜
L - 开始抽奖,  A - 补充奖品,  P - 查询奖品,  Q - 退出程序: p
1       AI 音箱
2       迷你投影仪
3       迷你投影仪
4       3D 眼镜
5       手机自拍杆
6       AI 音箱
7       3D 眼镜
8       3D 眼镜
9       AI 音箱
10      迷你投影仪
L - 开始抽奖,  A - 补充奖品,  P - 查询奖品,  Q - 退出程序: q

D:\cases\大奖在招手>

程序优化

  截至目前，商场抽奖程序实现了设计目标，但程序执行不太方便，程序处理逻辑有待优化：   首先，程序每次启动，均要重新创建奖品池，与实际场景不符。   其次，程序正常结束或退出时，奖品池的内容丢失；   再其次，将初始的奖品清单以文本文件形式存放，相对于现在的列表常量prize_list存放来说，实现了程序和数据的分离，增强了程序的灵活性。我们可以使用诸如Windows记事本这样的编辑程序，就可以修改奖品及数量，而不用修改程序big_prize.py，就能够实现初始化奖品池的内容。   最后，目前这一版程序是基于字符界面，程序界面不够美观。   第一个问题解决办法很简单，就是把big_prize.py中的语句③移入到while循环中，作为一个单独的功能选项，这样就可以根据需要，选择性地创建奖品池。   第二个问题的解决方法是在退出程序之前，把奖品池列表的内容保存到文件中，而在程序启动时读入文件保存的内容，将数据恢复到奖品池列表中。这里可以有多种方案可供选择，除了你可以使用文本文件保存奖品信息外，还有以下三个方案：   方案一是使用Python 的shelve模块。   使用Python的shelve模块，它可以将Python支持的变量，特别是各种对象变量例如列表、字典等写入到磁盘上的一个二进制文件中，以及提供逆向过程的功能，你的程序也可以从磁盘文件中快速恢复变量的数据。   方案二是使用Python 的json模块。   通过使用Python的json模块，可以非常简单地对程序中的变量进行读和写操作；它是使用JSON格式的文件存放奖品池的数据，JSON格式的文件特别适合于在不同的编程语言之间进行数据交换处理，例如前端程序和后台程序之间交换数据。   方案三是使用sqlite3数据库。   你完全可以选择使用数据库的存储方。Python自带一个轻量级的数据库sqlite3，使用方便快捷，应用范围广泛。我们常常能在嵌入式编程和浏览器中看到sqlite3的应用场景，我个人认为在本案例中使用数据库管理系统，有点大材小用，“杀鸡焉用牛刀”。   综上所述，我们建议使用Python的标准模块shelve，它可以简单优雅地将Python的数据结构存入文件，并且在你需要时候快捷地从文件中加载这些数据。   第三个问题的解决方案已经很明确了，我们需要新增一个函数，实现从文本文件或者shelve文件中读入奖品及数量，以此动态地创建奖品列表prize_list。需要注意的是每一个列表元素就是一个元组，包含奖品名称和奖品数量。   至于最后一个问题，Python提供了多种图形界面程序开发的解决方案。这些方案包括： Tkinter，wxPython和PyQt。其中Tkinter 是Python官方提供，轻量级的GUI开发工具。PyQt，wxPython 功能很强大。它们为快速开发桌面图形界面应用程序提供了强大的工具支持。结合本案例的具体情况，我们建议是使用Python原生图形开发库tkinter，对模块big_prize.py进行修改，实现图形应用程序界面的开发，有兴趣的读者不妨一试，你一定会有全新的收获。

场景扩展

  在案例中实现的商场抽奖程序还适用于：企业/公司春晚演唱现场抽奖、各种团建活动的抽奖应用场景。