当前位置:首页>python>Python应用案例|获取城市天气并制作图表

Python应用案例|获取城市天气并制作图表

  • 2026-10-11 11:00:00
Python应用案例|获取城市天气并制作图表
图1. 查询城市天气页面
图2. 气象数据绘图页面
代码如下:
import requestsimport matplotlib.pyplot as pltfrom datetime import datetimeimport matplotlib.font_manager as fmimport sysimport time# ==================== 配置区域 ====================# 如果图表中文显示异常,请尝试指定系统中文字体路径(可选)# 例如Windows: r'C:\Windows\Fonts\msyh.ttc'CHINESE_FONT_PATH = None  # 备用API配置(主API wttr.in 失效时自动切换)USE_BACKUP_API = TrueBACKUP_API_URL = "http://t.weather.itboy.net/api/weather/city/"# 常用城市代码映射(可自行添加)CITY_CODE_MAP = {    '北京': '101010100',    '上海': '101020100',    '广州': '101280101',    '深圳': '101280601',    '杭州': '101210101',    '南京': '101190101',    '武汉': '101200101',    '成都': '101270101',    '济南': '101120101',    '青岛': '101120201',    # 更多城市代码可从 https://github.com/qwd/LocationList 获取}# =================================================class WeatherDashboard:    def __init__(self):        """初始化天气仪表板"""        # 主API(wttr.in - 国际)        self.main_api = {            'url': "https://wttr.in",            'params': {'format': 'j1', 'lang': 'zh'}        }        # 备用API(国内源,速度更快但需要城市代码)        self.backup_api = {            'url': "http://t.weather.itboy.net/api/weather/city/",            'city_map': CITY_CODE_MAP        }        # 初始化图表中文字体        self._setup_chinese_font()        # 请求配置        self.timeout = 15        self.max_retries = 2    def _setup_chinese_font(self):        """设置中文字体,解决乱码问题"""        if CHINESE_FONT_PATH:            try:                font_prop = fm.FontProperties(fname=CHINESE_FONT_PATH)                plt.rcParams['font.sans-serif'] = [font_prop.get_name()]            except:                print(f"警告: 无法加载指定字体 {CHINESE_FONT_PATH},使用系统默认字体")        # 设置备用字体方案        font_options = ['SimHei', 'Microsoft YaHei', 'DejaVu Sans', 'Arial Unicode MS', 'sans-serif']        current_fonts = plt.rcParams.get('font.sans-serif', [])        for font in font_options:            if font not in current_fonts:                current_fonts = [font] + current_fonts        plt.rcParams['font.sans-serif'] = current_fonts        plt.rcParams['axes.unicode_minus'] = False    def get_weather_with_retry(self, city):        """获取天气数据(带重试和备用API)"""        # 先尝试主API        print(f"正在通过主API查询 {city} 的天气...")        data = self._try_main_api(city)        # 如果主API失败且启用备用API,尝试备用API        if not data and USE_BACKUP_API:            print("主API查询失败,尝试备用API...")            data = self._try_backup_api(city)        return data    def _try_main_api(self, city):        """尝试主API(wttr.in)"""        for attempt in range(self.max_retries):            try:                url = f"{self.main_api['url']}/{requests.utils.quote(city)}"                response = requests.get(                    url,                     params=self.main_api['params'],                    timeout=self.timeout,                    headers={'User-Agent': 'Mozilla/5.0'}  # 模拟浏览器                )                response.raise_for_status()                return response.json()            except requests.exceptions.Timeout:                print(f"  主API超时 ({attempt+1}/{self.max_retries}),重试...")                time.sleep(1)  # 等待1秒后重试            except Exception as e:                print(f"  主API错误: {e}")                break        return None    def _try_backup_api(self, city):        """尝试备用API(国内源)"""        # 查找城市代码        city_code = None        for name, code in self.backup_api['city_map'].items():            if city in name or name in city:                city_code = code                break        if not city_code:            print(f"  备用API未找到城市 {city} 的代码")            # 尝试直接使用名称(部分API支持)            city_code = city        try:            url = f"{self.backup_api['url']}{city_code}"            response = requests.get(url, timeout=self.timeout)            response.raise_for_status()            data = response.json()            # 转换备用API数据格式以匹配主程序            return self._convert_backup_data(data, city)        except Exception as e:            print(f"  备用API错误: {e}")            return None    def _convert_backup_data(self, data, city):        """转换备用API数据格式"""        if data.get('status') != 200:            return None        # 构建与wttr.in相似的数据结构        city_data = data.get('cityInfo', {})        weather_data = data.get('data', {})        converted = {            'current_condition': [{                'temp_C': weather_data.get('wendu', 'N/A'),                'temp_F': str(int(float(weather_data.get('wendu', 0)) * 9/5 + 32)),                'FeelsLikeC': weather_data.get('wendu', 'N/A'),                'humidity': weather_data.get('shidu', 'N/A').strip('%') if weather_data.get('shidu') else 'N/A',                'lang_zh': [{'value': weather_data.get('forecast', [{}])[0].get('type', '未知')}],                'windspeedKmph': weather_data.get('forecast', [{}])[0].get('fl', 'N/A').replace('级', ''),                'winddir16Point': weather_data.get('forecast', [{}])[0].get('fx', 'N/A'),                'pressure': '1013',                'visibility': '10',                'cloudcover': '0'            }],            'nearest_area': [{                'areaName': [{'value': city_data.get('city', city)}],                'region': [{'value': city_data.get('parent', '')}],                'country': [{'value': '中国'}]            }],            'weather': [{                'astronomy': [{                    'sunrise': weather_data.get('forecast', [{}])[0].get('sunrise', '06:00'),                    'sunset': weather_data.get('forecast', [{}])[0].get('sunset', '18:00')                }],                'hourly': self._create_hourly_forecast(weather_data.get('forecast', []))            }],            'source': 'backup_api'        }        return converted    def _create_hourly_forecast(self, forecast):        """创建小时预报数据"""        hourly = []        if forecast and len(forecast) > 0:            today = forecast[0]            times = ['08:00', '12:00', '16:00', '20:00']            for i, time_str in enumerate(times):                hourly.append({                    'time': time_str.replace(':00', ''),                    'tempC': str(int(today.get('high', '20').replace('℃', '')) - i*2),                    'lang_zh': [{'value': today.get('type', '晴')}],                    'chanceofrain': '0'                })        return hourly[:4]    def parse_weather_data(self, data):        """解析天气数据"""        if not data:            return None, None        # 检查数据来源        source = data.get('source', 'main_api')        if source == 'backup_api':            current = data['current_condition'][0]            area = data['nearest_area'][0]            weather_info = {                'city': area['areaName'][0]['value'],                'region': area['region'][0]['value'],                'country': area['country'][0]['value'],                'temp_c': current['temp_C'],                'temp_f': current['temp_F'],                'feelslike_c': current['FeelsLikeC'],                'humidity': current['humidity'],                'weather_desc': current['lang_zh'][0]['value'],                'wind_speed': current['windspeedKmph'],                'wind_dir': current['winddir16Point'],                'pressure': current['pressure'],                'visibility': current['visibility'],                'cloud_cover': current['cloudcover'],                'sunrise': data['weather'][0]['astronomy'][0]['sunrise'],                'sunset': data['weather'][0]['astronomy'][0]['sunset'],                'source': '备用API'            }            hourly_forecast = data['weather'][0]['hourly']        else:            # 原始wttr.in数据解析            current = data['current_condition'][0]            area = data['nearest_area'][0]            weather_info = {                'city': area['areaName'][0]['value'],                'region': area['region'][0]['value'],                'country': area['country'][0]['value'],                'temp_c': current['temp_C'],                'temp_f': current['temp_F'],                'feelslike_c': current['FeelsLikeC'],                'humidity': current['humidity'],                'weather_desc': current['lang_zh'][0]['value'],                'wind_speed': current['windspeedKmph'],                'wind_dir': current['winddir16Point'],                'pressure': current['pressure'],                'visibility': current['visibility'],                'cloud_cover': current['cloudcover'],                'sunrise': data['weather'][0]['astronomy'][0]['sunrise'],                'sunset': data['weather'][0]['astronomy'][0]['sunset'],                'source': '主API'            }            # 获取未来几小时预报            hourly_forecast = []            for hour in data['weather'][0]['hourly'][:4]:                hourly_forecast.append({                    'time': hour['time'],                    'temp': hour['tempC'],                    'weather': hour['lang_zh'][0]['value'],                    'chance_of_rain': hour.get('chanceofrain', '0')                })        return weather_info, hourly_forecast    def create_weather_chart(self, weather_info, hourly_forecast):        """创建气象图表"""        if not weather_info:            print("无有效天气数据,无法生成图表")            return        # 创建图表        fig = plt.figure(figsize=(15, 10))        fig.suptitle(            f'{weather_info["city"]}天气状况 - 数据来源: {weather_info.get("source", "主API")}\n'            f'{datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M")}',            fontsize=16, fontweight='bold', y=0.98        )        # 1. 主信息面板        ax1 = plt.subplot(2, 2, 1)        ax1.axis('off')        # 天气图标映射        weather_icons = {            '晴': '☀️', '多云': '⛅', '阴': '☁️', '雨': '🌧️',            '雪': '❄️', '雷': '⛈️', '雾': '🌫️', '风': '💨',            '小雨': '🌦️', '中雨': '🌧️', '大雨': '⛈️'        }        current_weather = weather_info['weather_desc']        icon = '☀️'        for key in weather_icons:            if key in current_weather:                icon = weather_icons[key]                break        info_text = (            f"{icon}{current_weather}\n\n"            f"🌡️ 温度: {weather_info['temp_c']}°C (体感{weather_info['feelslike_c']}°C)\n"            f"💨 风力: {weather_info['wind_speed']} km/h {weather_info['wind_dir']}\n"            f"💧 湿度: {weather_info['humidity']}%\n"            f"📊 气压: {weather_info['pressure']} hPa\n"            f"👁️ 能见度: {weather_info['visibility']} km\n"            f"☁️ 云量: {weather_info['cloud_cover']}%\n"            f"🌅 日出: {weather_info['sunrise']} | 🌇 日落: {weather_info['sunset']}\n"            f"📍 {weather_info['city']}{weather_info['region']}{weather_info['country']}"        )        ax1.text(0.1, 0.95, info_text, fontsize=12, verticalalignment='top',                bbox=dict(boxstyle="round,pad=0.8", facecolor="lightblue", alpha=0.7))        # 2. 温度计图        ax2 = plt.subplot(2, 2, 2)        temp_c = float(weather_info['temp_c']) if weather_info['temp_c'] != 'N/A' else 20        feelslike_c = float(weather_info['feelslike_c']) if weather_info['feelslike_c'] != 'N/A' else temp_c        categories = ['实际温度', '体感温度']        values = [temp_c, feelslike_c]        # 根据温度选择颜色        if temp_c > 30:            colors = ['#FF4500', '#FF8C00']  # 炎热        elif temp_c > 20:            colors = ['#FFD700', '#FFA500']  # 温暖        elif temp_c > 10:            colors = ['#90EE90', '#32CD32']  # 凉爽        else:            colors = ['#87CEEB', '#1E90FF']  # 寒冷        bars = ax2.bar(categories, values, color=colors, edgecolor='black', alpha=0.8)        ax2.set_ylabel('温度 (°C)', fontsize=12)        ax2.set_title('温度对比', fontsize=14, fontweight='bold')        ax2.grid(axis='y', linestyle='--', alpha=0.3)        # 添加数值标签        for bar, value in zip(bars, values):            height = bar.get_height()            ax2.text(bar.get_x() + bar.get_width()/2., height + 0.5,                    f'{value:.1f}°C', ha='center', va='bottom', fontweight='bold')        ax2.set_ylim(0, max(values) * 1.3 if max(values) > 0 else 30)        # 3. 气象指标雷达图        ax3 = plt.subplot(2, 2, 3, projection='polar')        categories = ['温度', '湿度', '风力', '气压', '能见度', '云量']        N = len(categories)        # 数据归一化处理        try:            temp_norm = min(abs(temp_c) / 40, 1) if temp_c != 'N/A' else 0.5            humidity_norm = float(weather_info['humidity']) / 100 if weather_info['humidity'] != 'N/A' else 0.5            wind_norm = min(float(weather_info['wind_speed']) / 50, 1) if weather_info['wind_speed'] != 'N/A' else 0.3            pressure_norm = min(float(weather_info['pressure']) / 1100, 1) if weather_info['pressure'] != 'N/A' else 0.8            visibility_norm = min(float(weather_info['visibility']) / 20, 1) if weather_info['visibility'] != 'N/A' else 0.7            cloud_norm = float(weather_info['cloud_cover']) / 100 if weather_info['cloud_cover'] != 'N/A' else 0.5        except:            # 如果数据解析失败,使用默认值            temp_norm, humidity_norm, wind_norm, pressure_norm, visibility_norm, cloud_norm = 0.5, 0.5, 0.3, 0.8, 0.7, 0.5        values = [temp_norm, humidity_norm, wind_norm, pressure_norm, visibility_norm, cloud_norm]        values += values[:1]        angles = [n / float(N) * 2 * 3.14159 for n in range(N)]        angles += angles[:1]        ax3.plot(angles, values, 'o-', linewidth=2, color='purple', alpha=0.7)        ax3.fill(angles, values, alpha=0.3, color='purple')        ax3.set_xticks(angles[:-1])        ax3.set_xticklabels(categories, fontsize=10)        ax3.set_title('气象指标雷达图', fontsize=14, fontweight='bold', pad=20)        ax3.set_ylim(0, 1)        # 4. 小时预报        ax4 = plt.subplot(2, 2, 4)        if hourly_forecast and len(hourly_forecast) > 0:            hours = [f"{hour['time']}时" for hour in hourly_forecast]            temps = []            for hour in hourly_forecast:                try:                    temps.append(float(hour['temp']))                except:                    temps.append(temp_c)  # 使用当前温度作为备选            # 创建温度曲线            ax4.plot(hours, temps, 'o-', linewidth=2, color='red', alpha=0.7, label='温度')            ax4.fill_between(hours, temps, alpha=0.2, color='red')            # 添加天气图标            for i, hour in enumerate(hourly_forecast):                weather = hour['weather']                icon = '☀️'                for key in weather_icons:                    if key in weather:                        icon = weather_icons[key]                        break                ax4.text(i, temps[i] + (max(temps)-min(temps))*0.1, icon,                         ha='center', va='bottom', fontsize=16)            ax4.set_xlabel('时间', fontsize=12)            ax4.set_ylabel('温度 (°C)', fontsize=12)            ax4.set_title('未来几小时温度预报', fontsize=14, fontweight='bold')            ax4.grid(True, linestyle='--', alpha=0.3)            ax4.legend()            # 设置y轴范围            temp_min, temp_max = min(temps), max(temps)            ax4.set_ylim(temp_min - 2, temp_max + 3)        else:            ax4.text(0.5, 0.5, '无小时预报数据',                     ha='center', va='center', fontsize=14)            ax4.set_title('小时预报', fontsize=14, fontweight='bold')        plt.tight_layout()        plt.show()    def run(self):        """运行主程序"""        print("=" * 60)        print("                 智能天气查询系统")        print("=" * 60)        print("功能特点:")        print("  • 双API备份(主API失败自动切换备用API)")        print("  • 自动重试机制(网络波动时自动重试)")        print("  • 完整气象图表(温度、雷达图、小时预报)")        print("  • 中文支持(城市名、天气描述全中文化)")        print("=" * 60)        print("支持的城市示例:")        print("  • 直接输入: 北京、上海、济南、纽约、london、paris")        print("  • 支持拼音: beijing、shanghai、jinan")        print("  • 输入 'quit' 或 'q' 退出程序")        print("=" * 60)        # 检查必要库        try:            import requests            import matplotlib        except ImportError as e:            print(f"❌ 缺少必要的库: {e}")            print("请运行以下命令安装:")            print("  pip install requests matplotlib")            return        while True:            try:                city = input("\n🌍 请输入城市名称: ").strip()                if city.lower() in ['quit', 'exit', 'q']:                    print("\n感谢使用智能天气查询系统,再见!")                    break                if not city:                    print("⚠️  城市名称不能为空,请重新输入")                    continue                print(f"\n🔍 正在查询 [{city}] 的天气,请稍候...")                # 获取天气数据                data = self.get_weather_with_retry(city)                if data:                    # 解析数据                    weather_info, hourly_forecast = self.parse_weather_data(data)                    if weather_info:                        # 显示基本信息                        print(f"\n✅ 查询成功!")                        print(f"📍 位置: {weather_info['city']}{weather_info.get('region', '')}")                        print(f"🌤️  天气: {weather_info['weather_desc']}")                        print(f"🌡️  温度: {weather_info['temp_c']}°C (体感{weather_info['feelslike_c']}°C)")                        print(f"💨  风速: {weather_info['wind_speed']} km/h {weather_info['wind_dir']}")                        print(f"💧  湿度: {weather_info['humidity']}%")                        # 询问是否显示图表                        show_chart = input("\n📊 是否显示详细气象图表? (y/n): ").strip().lower()                        if show_chart in ['y', 'yes', '是', '']:                            print("正在生成图表,请稍候...")                            self.create_weather_chart(weather_info, hourly_forecast)                        else:                            print("已跳过图表显示")                    else:                        print("❌ 解析天气数据失败")                else:                    print("❌ 无法获取天气信息,请检查:")                    print("  1. 城市名称是否正确")                    print("  2. 网络连接是否正常")                    print("  3. 稍后重试")            except KeyboardInterrupt:                print("\n\n程序被用户中断,退出...")                break            except Exception as e:                print(f"\n❌ 程序运行出错: {e}")                print("请重试或联系开发者")# ==================== 主程序入口 ====================def main():    """程序主函数"""    print("正在启动智能天气查询系统...")    # 创建天气仪表板实例    dashboard = WeatherDashboard()    # 运行主程序    dashboard.run()# ==================== 程序启动 ====================if __name__ == "__main__":    main()

最新文章

随机文章