Python ❀ 文件与异常

文章目录

• ​​1、文件中读取数据​​

• ​​1.1 读取文件​​
• ​​1.2 文件路径​​
• ​​1.3 逐行读取​​
• ​​1.4 创建一个包含文件各行内容的列表​​
• ​​1.5 使用文件内容​​

• ​​2、写入文件​​

• ​​2.1 写入空白文件​​
• ​​2.2 写入多行​​
• ​​2.3 附加到文件​​

• ​​3、异常处理​​

• ​​3.1 处理ZeroDivisionError异常​​
• ​​3.2 使用try-except处理异常​​
• ​​3.3 使用异常避免崩溃​​
• ​​3.4 else代码块​​
• ​​3.5 处理FileNotFoundError异常​​
• ​​3.6 分析文本​​
• ​​3.7 使用多个文件​​
• ​​3.8 异常触发无回显​​

• ​​4、存储数据​​

• ​​4.1 使用json.dump()与json.load()​​
• ​​4.2 保存和读取用户生成的数据​​
• ​​4.3 重构​​

1、文件中读取数据

---

文本文件可以存储的数据较多，因此Python需要使用文本文件中的信息；

1.1 读取文件

创建一个文件，包含一些数据，使用Python读取文件内容；

with open('test.txt') as fp:
contents = fp.read()
print(contents)

输出结果：

this is test1!
this is test2!
this is test3!
this is test4!

1.2 文件路径

大多数情况下，Python需要打开的文件路径并不是当前Python文件创建的文件路径下，因此就需要告诉Python去那个地方寻找目标文件；Linux系统使用斜杠 / 区分目录层级，而Windows系统使用反斜杠 \ 区分目录层级，反斜杠在Python中以为转义字符，因此在Windows系统中就需要对目录层级进行转义方可正确识别；若目标文件在当前Python文件目录或当前目录下，推荐使用相对路径，若在其他位置，推荐使用绝对路径寻找目标文件；

• 在Windows系统下使用绝对路径找寻文件；

file_path = "D:\\Python\\Test\\Source\\StudyCode\\test.txt"

with open(file_path) as fp:
contents = fp.read()
print(contents)

• 在Linux系统下使用绝对路径找寻文件；

[root@VM-8-10-centos ~]# python3 a.py
this is linux1

[root@VM-8-10-centos ~]# cat a.txt
this is linux1
[root@VM-8-10-centos ~]# cat a.py
file_path = '/root/a.txt'

with open(file_path) as fp:
contents = fp.read()
print(contents)
[root@VM-8-10-centos ~]# python3 a.py
this is linux1

read()到达文件末尾返回一个空白字符串，将这个空白字符串显示为一个空行，可以使用rstrip()删除末尾的空白

[root@VM-8-10-centos ~]# cat a.py
file_path = '/root/a.txt'

with open(file_path) as fp:
contents = fp.read()
print(contents.rstrip())
[root@VM-8-10-centos ~]# python3 a.py
this is linux1

1.3 逐行读取

读取文件时，需要检查文件内的每一行；若需要从文件内查找某个特定行，就需要逐行读取文件内容，并返回到指定位置；

with open("test.txt") as fp:
for line in fp:
print(line)

输出结果：

this is test1!

this is test2!

this is test3!

this is test4!

将文件读取的内容存储在变量中，此时打印每一行都会出现空行，由于每行数据都存在一个换行符，print函数也会加上此换行符，因此每行末尾都会有两个换行符，一个是print语句自身的换行，一个是文件内每行的换行，需要消除这些空行，就需要使用rstrip()；

with open("test.txt") as fp:
for line in fp:
print(line.rstrip())

输出结果：

this is test1!
this is test2!
this is test3!
this is test4!

1.4 创建一个包含文件各行内容的列表

使用with时，open()返回的文件对象只能在with代码内可用，如果需要其他处使用，则需要将文件内容存储至一个列表中，并在with代码外使用此列表，就可以处理文件的各个部分；

with open("test.txt") as fp:
lines = fp.readlines()
print(lines)

输出结果：

['this is test1!\n', 'this is test2!\n', 'this is test3!\n', 'this is test4!']

1.5 使用文件内容

将文件读取至内存时，就可以修改这些数据；

with open("test.txt") as fp:
lines = fp.readlines()

st1 = ''
for line in lines:
# 修改注意消除空行与空白字符
st1 += line.strip()

print(st1)
print(len(st1))

输出结果：

this is test!this is test!this is test!this is test!
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2、写入文件

---

保存数据最简单的方法就是将其写入到文件中，通过输出写入文件，即便关闭了程序窗口，这些数据仍然存在，不会被修改或删除；

2.1 写入空白文件

若需要将文本写入文件，需要使用open()函数的一个实参w，告知Python需要写入打开的文件；open()函数中第一个实参为打开的文件路径，可以为变量值；第二个实参为文件模式，支持 读取模式（r）、写入模式（w）、附加模式（a）、读取和写入模式（r+），默认选择模式为读取模式，在写入模式或附加模式下，若目标文件不存在，在Python会自动创建一个空白文件用于存储数据；

fp = 'test.txt'

with open(fp,'w') as file:
file.write('this is test!')

输出结果：

# 查看目标文件内容
this is test!

2.2 写入多行

函数write()不会再写入的文件末尾添加换行符，因此若是需要写入多行数据，需要在代码中添加换行符，以进行换行写入操作；

• 不添加换行符

fp = 'test.txt'

with open(fp,'w') as file:
file.write('this is test1!')
file.write('this is test2!')

输出结果：

this is test1!this is test2!

• 添加换行符

fp = 'test.txt'

with open(fp,'w') as file:
file.write('this is test1!\n')
file.write('this is test2!')

输出结果：

this is test1!
this is test2!

除了换行符，还支持其他操作符，如制表符、空格等常见操作符；

2.3 附加到文件

若需要给文件添加内容，而不是覆盖原有内容，则需要使用附加模式（a）打开文件；以附加模式打开文件，Python不会清空之前的数据，而是将新数据添加至文件末尾；

fp = 'test.txt'

with open(fp,'a') as file:
file.write('this is test3!\n')
file.write('this is test4!')

输出结果：

this is test1!
this is test2!
this is test3!
this is test4!

3、异常处理

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Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序并执行期间发生的错误，每当发生让Python不知错误时，就会产生一个异常对象；若是编写了异常处理代码，则会继续运行；若未编写异常处理代码，则会返回一个traceback，包含了异常的报告；

3.1 处理ZeroDivisionError异常

下面引入一个异常，以0做除数；

print(1/0)

输出结果：

Traceback (most recent call last):
File "D:\Python\Test\Source\StudyCode\05_study_test.py", line 1, in <module>
print(1/0)
ZeroDivisionError: division by zero

首先ZeroDivisionError指出了异常对象是什么类型，其次division by zero说明了异常出现的原因；

3.2 使用try-except处理异常

当你认为可能会发生错误时，可以编写一个处理异常代码来处理可能引发的异常；

try:
print(1/0)
except ZeroDivisionError:
print("divide is not zero!")

输出结果：

divide is not zero!

try接收可能会出现异常的代码内容，except需要指定错误类型，如果错误类型匹配，则执行下面的代码内容；

try:
[可能出现异常的代码]
except [异常类型]:
[异常类型匹配成后执行的代码]

3.3 使用异常避免崩溃

当程序未执行完成出现异常时，会直接中断当前代码执行过程，返回异常对象；如果能够正确处理异常，就可以避免代码出现崩溃现象；

print('Give me to numbers\nand i will divide them ')
fir_number = input('First number is :')
last_number = input('Last number is :')
answer = int(fir_number) / int(last_number)
print(answer)

输出结果：

Give me to numbers
and i will divide them
First number is :5
Last number is :0
Traceback (most recent call last):
File "D:\Python\Test\Source\StudyCode\05_study_test.py", line 6, in <module>
answer = int(fir_number) / int(last_number)
ZeroDivisionError: division by zero

程序崩溃时，无法继续执行后续代码，会导致用户使用效果极差；因此在可能出现异常的地方，需要使用异常处理代码来避免异常导致的代码崩溃出现；

print('Give me to numbers\nand i will divide them ')
fir_number = input('First number is :')
last_number = input('Last number is :')
try:
answer = int(fir_number) / int(last_number)
print(answer)
except ZeroDivisionError:
print('division not by zero')

输出结果：

Give me to numbers
and i will divide them
First number is :5
Last number is :0
division not by zero

3.4 else代码块

在try-except代码中还有一个else代码块，else执行为try后结果；

print('Give me to numbers\nand i will divide them ')
fir_number = input('First number is :')
last_number = input('Last number is :')
try:
answer = int(fir_number) / int(last_number)
except ZeroDivisionError:
# 当try代码执行过程匹配到ZeroDivisionError异常时，运行except代码内容
print('division not by zero')
else:
# 当try代码执行正常无异常时，运行else代码内容
print(answer)

输出结果：

Give me to numbers
and i will divide them
First number is :5
Last number is :1
5.0

3.5 处理FileNotFoundError异常

使用文件时，最常见的问题就是文件路径错误导致文件打开失败，

# 文件路径选择一个不存在的文件
filename = 'file.txt'
with open(filename,'r') as fp:
content = fp.read()
print(content)

输出结果：

Traceback (most recent call last):
File "D:\Python\Test\Source\StudyCode\05_study_test.py", line 3, in <module>
with open(filename,'r') as fp:
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'file.txt'

由于文件不存在，因此报出FileNotFoundError异常，此异常的触发是由于open()函数未找到对应的file.txt文件，因此将此处代码使用try-except进行异常处理就可以避免代码崩溃；

filename = 'file.txt'
try:
with open(filename) as fp:
content = fp.read()
except FileNotFoundError:
print( filename + ' is not found! ')
else:
print(content)

输出结果：

file.txt is not found!

3.6 分析文本

当经过异常处理后的代码可以使用else代码块继续执行异常判断结果，因此就可以对其结果进行其他操作；
split()以空格为分隔符号将字符串拆分成多个部分，并将其存储至一个列表中；

filename = 'test.txt'
try:
with open(filename) as fp:
content = fp.read()
except FileNotFoundError:
print( filename + ' is not found! ')
else:
num_words = len(content.split())
print('the file ' + filename + ' has about ' + str(num_words) + ' words ')

输出结果：

the file test.txt has about 12 words

3.7 使用多个文件

下面将统计单词的代码变更为函数，并使用遍历方法，输入多个文件，执行函数内异常判断与统计单词；

# 函数
def count_words(filename):
try:
with open(filename) as fp:
content = fp.read()
except FileNotFoundError:
print(filename + ' is not found! ')
else:
num_words = len(content.split())
print('the file ' + filename + ' has about ' + str(num_words) + ' words ')\

if __name__ == '__main__':
filenames = ['test.txt','a.txt','b.txt']
# 遍历多个文件名称
for filename in filenames:
count_words(filename)

输出结果：

the file test.txt has about 12 words
a.txt is not found!
b.txt is not found!

3.8 异常触发无回显

一般情况下，当代码出现异常时不能出现返回信息，继续让代码执行，直到执行结束；

def count_words(filename):
try:
with open(filename) as fp:
content = fp.read()
except FileNotFoundError:
# 匹配异常时，什么都不执行
pass
else:
num_words = len(content.split())
print('the file ' + filename + ' has about ' + str(num_words) + ' words ')\

if __name__ == '__main__':
filenames = ['a.txt','b.txt','test.txt']
for filename in filenames:
count_words(filename)

输出结果：

the file test.txt has about 12 words

4、存储数据

---

很多程序要求用户输入某种信息，如让用户存储某些数据，程序需要把用户提供的数据存储在列表和字典等数据结构中，用户关闭程序时，数据需要被保存某个地方；最简单的方法就是使用json模块来存储数据；
JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是为JavaScript开发的，随后成为了一周常见格式，被包含在Python的一个模块中；

4.1 使用json.dump()与json.load()

编写一个存储数字的简单程序，使用json.dump存储这组数字；

import json

numbers = [1,2,3,4,5,46,6,23,4,5,2,3]

filename = 'json.json'
with open(filename,'w') as fp:
# 若目标文件不存在，写入模式会自动创建空白文件
json.dump(numbers,fp)

输出结果：

# 打开json.json文件查看
[1, 2, 3, 4, 5, 46, 6, 23, 4, 5, 2, 3]

使用json.load()读取这组数字；

import json

filename = 'json.json'
with open(filename) as fp:
numbers = json.load(fp)
print(numbers)

输出结果：

[1, 2, 3, 4, 5, 46, 6, 23, 4, 5, 2, 3]

4.2 保存和读取用户生成的数据

对于用户生成的数据，使用json保存将大有益处，如果不以某种方式存储数据，当程序执行结束或停止会丢失数据；
编写一个程序，输入用户名，将其保存至某个文件内；

import json

username = input("please input your name:")

filename = "username.json"
with open(filename,"w") as fp:
json.dump(username,fp)
print("we will remember you when you come back, " + username + " !")

输出结果：

"zxc"

编写一个程序，向被存储到文件的用户名发送一个信息；

import json

filename = 'username.json'
with open(filename,"r") as fp:
username = json.load(fp)
print("welcome back, " + username + " !")

输出结果：

welcome back, zxc !

将这两个程序结合起来，尝试从文件username.json获取用户名，若文件不存在，使用异常处理输入用户名，将其存储在username.json文件内，若文件存在则向文件内的用户名发送一个信息；

import json

filename = 'username.json'
try:
with open(filename,"r") as fp:
username = json.load(fp)
except FileNotFoundError:
username = input("please input your name:")
filename = "username.json"
with open(filename, "w") as fp:
json.dump(username, fp)
print("we will remember you when you come back, " + username + " !")
else:
print("welcome back, " + username + " !")

首先打开username.json文件，若文件存在，则读取文件内用户名，并执行else代码块，返回一个信息；若文件不存在，将引发FileNotFoundError异常，执行except代码块，需要输入一个用户名，创建文件并将其保存在文件内；

4.3 重构

代码能够正确运行，但是可以做进一步的改进，将代码划分为一些列完成具体工作的函数，这种过程称为重构；重构之后的代码更清晰、易于理解、容易扩展；
此处将上面的代码进行重构；

import json

def greet_user():
filename = 'username.json'
try:
with open(filename, "r") as fp:
username = json.load(fp)
except FileNotFoundError:
username = input("please input your name:")
filename = "username.json"
with open(filename, "w") as fp:
json.dump(username, fp)
print("we will remember you when you come back, " + username + " !")
else:
print("welcome back, " + username + " !")

if __name__ == '__main__':
greet_user()

输出结果：

welcome back, zxc !

虽然使用了一个函数，但是这个函数中包含了太多了功能，需要将其功能分为不同函数进行执行，继续重构代码；

import json

# 函数-获取存储的用户名
def get_username():
filename = 'username.json'
try:
with open(filename, "r") as fp:
username = json.load(fp)
except FileNotFoundError:
# 不存在返回空
return None
else:
# 存在返回文件内容
return username

# 函数-校验文件内用户名是否存在
def greet_user():
username = get_username()
# 使用获取的用户名进行判断
if username:
# 用户名存在则发现信息
print("welcome back, " + username + " !")
else:
# 用户名不存在，则创建用户名并保存到文件
username = input("please input your name:")
filename = "username.json"
with open(filename, "w") as fp:
json.dump(username, fp)
print("we will remember you when you come back, " + username + " !")

if __name__ == '__main__':
greet_user()

此处get_user函数中仍然存在多个功能，因此将功能提取到一个单独的函数中；

import json

def get_username():
filename = 'username.json'
try:
with open(filename, "r") as fp:
username = json.load(fp)
except FileNotFoundError:
return None
else:
return username

# 函数-创建新用户名
def get_new_username():
username = input("please input your name:")
filename = "username.json"
with open(filename, "w") as fp:
json.dump(username, fp)
return username

def greet_user():
username = get_username()
if username:
print("welcome back, " + username + " !")
else:
username = get_new_username()
# 调用函数-创建新用户名
print("we will remember you when you come back, " + username + " !")

if __name__ == '__main__':
greet_user()

在上面的代码中，每个函数都只有一个功能；函数get_username()负责获取存储的用户名，函数get_new_username()负责获取新用户的用户名；函数greet_user()负责发送信息到用户名；