【python基础(九)】文件和异常详解:使用、读取、写入、追加、保存用户的信息,以及优雅的处理异常

文章目录

  • [一. 从文件中读取数据](#一. 从文件中读取数据)
    • [1. 读取整个文件](#1. 读取整个文件)
    • [2. 文件路径](#2. 文件路径)
    • [3. 逐行读取](#3. 逐行读取)
    • [4. 创建一个包含文件各行内容的列表](#4. 创建一个包含文件各行内容的列表)
  • [二. 写入文件](#二. 写入文件)
    • [1. 写入空文件](#1. 写入空文件)
    • [2. 写入多行](#2. 写入多行)
    • [3. 附加到文件](#3. 附加到文件)
  • [三. 异常](#三. 异常)
    • [1. 处理ZeroDivisionError异常](#1. 处理ZeroDivisionError异常)
    • [2. 使用try-except代码块](#2. 使用try-except代码块)
    • [3. try-except-else ing](#3. try-except-else ing)
    • [4. 处理FileNotFoundError异常](#4. 处理FileNotFoundError异常)
    • [5. 分析文本](#5. 分析文本)
    • [6. 使用多个文件](#6. 使用多个文件)
    • [7. 静默失败](#7. 静默失败)
  • [四. 存储数据](#四. 存储数据)
    • [1. 使用json.dump()和json.load()](#1. 使用json.dump()和json.load())
    • [2. 保存和读取用户生成的数据](#2. 保存和读取用户生成的数据)

本文将学到:

  • 如何使用文件;
  • 如何一次性读取整个文件,以及如何以每次一行的方式读取文件的内容;
  • 如何写入文件,以及如何将文本附加到文件末尾;
  • 什么是异常以及如何处理程序可能引发的异常;
  • 如何存储Python数据结构,以保存用户提供的信息,避免用户每次运行程序时都需要重新提供。

一. 从文件中读取数据

可以编写一个这样的程序:读取一个文本文件的内容,重新设置这些数据的格式并将其写入文件,让浏览器能够显示这些内容。

要使用文本文件中的信息,首先需要将信息读取到内存中。为此,你可以一次性读取文件的全部内容,也可以以每次一行的方式逐步读取。

1. 读取整个文件

样例文件:

py 复制代码
3.1415926535
  8979323846
  2643383279

下面的程序打开并读取这个文件,再将其内容显示到屏幕上:

file_reader.py

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    with open('pi_digits.txt') as file_object:
        contents = file_object.read()
    print(contents)

a. 接收文件参数

函数open()接受一个参数,要打开的文件的名称。

Python在当前执行的文件所在的目录中查找指定的文件。在本例中,当前运行的是file_reader.py,因此Python在file_reader.py所在的目录中查找pi_digits.txt。

b. 创建文件实例
with open('pi_digits.txt') as file_object 返回一个表示文件pi_digits.txt的对象,并将该对象赋给file_object。关键字with在不再需要访问文件后将其关闭。

c. 打开和关闭文件

关键字with在时,不再需要访问文件后将其关闭。

在这个程序中,注意到我们调用了open(),但没有调用close()。也可以调用open()和close()来打开和关闭文件,但这样做时,如果程序存在bug导致方法close()未执行,文件将不会关闭。

通过使用前面所示的结构,可让Python去确定:你只管打开文件,并在需要时使用它,Python自会在合适的时候自动将其关闭。

类似java 7中的自动关闭流

d. 读取文件

使用方法read()读取这个文件的全部内容,并将其作为一个长长的字符串赋给变量contents。这样,通过打印contents的值,就可将这个文本文件的全部内容显示出来:

py 复制代码
3.1415926535
  8979323846
  2643383279

e. 处理空行

相比于原始文件,该输出唯一不同的地方是末尾多了一个空行。为何会多出这个空行呢?因为read()到达文件末尾时返回一个空字符串,而将这个空字符串显示出来时就是一个空行。要删除多出来的空行,可在函数调用print()中使用rstrip():

py 复制代码
with open('pi_digits.txt') as file_object:
    contents = file_object.read()

print(contents.rstrip())

2. 文件路径

相对路径

例如,你可能将程序文件存储在了文件夹python_work中,而该文件夹中有一个名为text_files的文件夹用于存储程序文件操作的文本文件。

可以使用相对文件路径来打开其中的文件,该位置是相对于当前运行的程序所在目录的。

py 复制代码
with open('text_files/filename.txt') as file_object:

绝对文件路径

将文件在计算机中的准确位置告诉Python,这样就不用关心当前运行的程序存储在什么地方了。这称为绝对文件路径。

py 复制代码
file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/_filename_.txt'
with open(file_path) as file_object:

3. 逐行读取

要以每次一行的方式检查文件,可对文件对象使用for循环:

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    with open('pi_digits.txt') as file_object:
        for line in file_object:
            print(line.strip())

因为在这个文件中,每行的末尾都有一个看不见的换行符,而函数调用print()也会加上一个换行符,因此每行末尾都有两个换行符:一个来自文件,另一个来自函数调用print()。所以在函数调用print()中使用rstrip()。

4. 创建一个包含文件各行内容的列表

将文件各行缓存到列表中,等到需要时再使用。

示例:

在with代码块中将文件pi_digits.txt的各行存储在一个列表中,再在with代码块外打印:

py 复制代码
    with open('pi_digits.txt') as file_object:
        lines = file_object.readlines()

    for line in lines:
        print(line.rstrip())

二. 写入文件

1. 写入空文件

py 复制代码
    with open('pi_digits.txt','w') as file_object:
        file_object.write("I love python")
  1. 实参一也是要打开的文件的名称。
  2. 实参二('w')告诉Python,要以写入模式打开这个文件。
    -- 打开文件时,可指定读取模式('r')、写入模式('w')、附加模式('a')或读写模式('r+') 。如果省略了模式实参,Python将以默认的只读模式 打开文件。
    -- 如果要写入的文件不存在,函数open()将自动创建它。然而,以写入模式('w')打开文件时千万要小心,因为如果指定的文件已经存在,Python将在返回文件对象前清空该文件的内容。

注意 Python只能将字符串写入文本文件。要将数值数据存储到文本文件中,必须先使用函数str()将其转换为字符串格式。

2. 写入多行

函数write()不会在写入的文本末尾添加换行符,因此如果写入多行时没有指定换行符,文件看起来可能不是你希望的那样:

py 复制代码
    with open('programming.txt', 'w') as file_object:
        file_object.write("I love programming.\n")
        file_object.write("I love creating new games.\n")

要让每个字符串都单独占一行,需要在方法调用write()中包含换行符。

3. 附加到文件

如果要给文件添加内容,而不是覆盖原有的内容,可以以附加模式打开文件。

py 复制代码
    with open(filename, 'a') as file_object:
        file_object.write("I also love finding meaning in large datasets.\n")
        file_object.write("I love creating apps that can run in a browser.\n")

三. 异常

每当发生让Python不知所措的错误时,它都会创建一个异常对象。如果你编写了处理该异常的代码,程序将继续运行;如果未对异常进行处理,程序将停止并显示traceback,其中包含有关异常的报告。

1. 处理ZeroDivisionError异常

py 复制代码
print(5/0)


 #  Traceback (most recent call last):
 #    File "division_calculator.py", line 1, in <module>
 #      print(5/0)
 # ZeroDivisionError: division by zero

在上述traceback中,ZeroDivisionError是个异常对象。Python无法按你的要求做时,就会创建这种对象。在这种情况下,Python将停止运行程序,并指出引发了哪种异常。

2. 使用try-except代码块

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    try:
        print(5 / 0)
    except ZeroDivisionError:
        print("You can't divide by zero!")

在本例中,try代码块中的代码引发了ZeroDivisionError异常,因此Python查找指出了该怎么办的except代码块,并运行其中的代码。

3. try-except-else ing

通过将可能引发错误的代码放在try-except代码块中,可提高程序抵御错误的能力。依赖try代码块成功执行的代码都应放到else代码块中:

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    while True:
        if second_number =='q':
            break
        try:
            answer = int(first_name)/int(second_number)
        except ZeroDivisionError:
            print("You can't divide by zero!")
        else:
            print(answer)

try-except-else代码块的工作原理大致如下。Python尝试执行try代码块中的代码,只有可能引发异常的代码才需要放在try语句中。有时候,有一些仅在try代码块成功执行时才需要运行的代码,这些代码应放在else代码块中。

但是:我直接将print(answer)放到answer下面一行不行吗?测试可信。

4. 处理FileNotFoundError异常

py 复制代码
filename = 'alice.txt'

try:
    with open(filename, encoding='utf-8') as f:
        contents = f.read()
except FileNotFoundError:
    print(f"Sorry, the file {filename} does not exist.")

5. 分析文本

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    filename = 'alice1.txt'

    try:
        with open(filename, encoding='utf-8') as f:
            contents = f.read()
    except FileNotFoundError:
        print(f"Sorry, the file {filename} does not exist.")
    else:
    # 计算该文件大致包含多少个单词。
         words = contents.split()
         num_words = len(words)
         print(f"The file {filename} has about {num_words} words.")

6. 使用多个文件

py 复制代码
def count_words(filename):
    --snip--

filenames = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 'moby_dick.txt', 'little_women.txt']
for filename in filenames:
    count_words(filename)

7. 静默失败

有时候你希望程序在发生异常时保持静默,就像什么都没有发生一样继续运行。

py 复制代码
  def count_words(filename):
      """计算一个文件大致包含多少个单词。"""
      try:
          --snip--
      except FileNotFoundError:
❶         pass
      else:
          --snip--

  filenames = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 'moby_dick.txt', 'little_women.txt']
  for filename in filenames:
      count_words(filename)

现在,出现FileNotFoundError异常时,将执行except代码块中的代码,但什么都不会发生。这种错误发生时,不会出现traceback,也没有任何输出。用户将看到存在的每个文件包含多少个单词,但没有任何迹象表明有一个文件未找到。

四. 存储数据

模块json让你能够将简单的Python数据结构转储到文件中,并在程序再次运行时加载该文件中的数据

1. 使用json.dump()和json.load()

第一个程序将使用json.dump()来存储这组数,而第二个程序将使用json.load()。

py 复制代码
if __name__ == '__main__':
    # 写入文件
    numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
    filename = 'numbers.json'
    with open(filename, 'w') as f:
        json.dump(numbers, f)
    # 读文件
    with open(filename) as f:
        numbers_read = json.load(f)
        print(numbers_read)

2. 保存和读取用户生成的数据

py 复制代码
import json

if __name__ == '__main__':
    # 如果以前存储了用户名,就加载它。
    # 否则,提示用户输入用户名并存储它。
    filename = 'username.json'
    try:
        with open(filename) as f:
            username = json.load(f)
    except FileNotFoundError:
        username = input("What is your name? ")
        with open(filename, 'w') as f:
            json.dump(username, f)
            print(f"We'll remember you when you come back, {username}!")
    else:
        print(f"Welcome back, {username}!")

参考:《Python编程:从入门到实践(第二版)》

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