实验七 Python 文件操作与异常处理

第1关：从文件中读取数据：信息时代已经到来

任务描述

我们现在生活在信息爆炸的时代，计算机中文本文件可存储的数据量多得难以置信，我们可以把各种信息都存储在文本文件中。每当我们需要利用程序去修改或分析存储在文本文件中的信息时，就必须先正确地读取文件。

要用 Python 程序去修改或分析文本文件中的信息，首先需要将文本文件中的信息读取到内存中。我们既可以将文本文件中的内容一次性读取，也可以按每次一行的方法逐行读取。

本关的目标就是让学习者了解并掌握利用 Python 工具从文件中读取数据的相关知识。

相关知识

读取整个文件

一般我们读取的文件和编写的 Python 文件位于同一目录下，例如在当前目录下我们已经创建了要处理的文件 test.txt ，里面包含的内容为：

Hello,world!

Hello,Python!

Hello,my brothers.

我们运行在同一目录下的 Python 文件 test.py ，代码如下：

with open('test.txt') as file_object:

contents = file_object.read()

print(contents)

程序运行结果：

Hello,world!

Hello,Python!

Hello,my brothers.

test.py 文件中的第一行代码中有函数open()，用于打开文件，这是我们处理文件的第一步。函数open()中的参数'test.txt'就是要打开的文件。函数open()返回的是打开文件的对象，第一行代码就是把文本文件 test.txt 打开，并将其对象保存在file_object变量中。

关键字with的功能是在不再需要访问文件后自动将文件关闭。所以我们在这里只是open()打开了文件，但是没有加入close()代码关闭文件，因为 Python 会在处理文件之后自动将文件关闭。

test.py 文件中的第二行代码是使用read()方法读取文本文件 test.txt 的全部内容，并将内容保存在字符串变量contents中，然后通过print()将结果都输出。

如果我们要处理的文本文件和 Python 程序文件不在同一目录下，那么我们就要在open()函数中传入文本文件的绝对路径。

逐行读取

我们也可以将文本文件中的数据进行逐行读取，我们要处理的文本文件还是上面的 test.txt ，这时我们可以逐行将 test.txt 的内容输出，代码如下：

with open('test.txt') as file_object:

for line in file_object:

print(line)

输出结果：

Hello,world!

Hello,Python!

Hello,my brothers.

我们会发现输出结果中每一行内容后面都多了一个空行，这时因为在文件中每一行的末尾都会有一个换行符，而每条print()语句也会加上一个换行符，所以每行末尾都有两个换行符，所以输出之后就会多一个空行。

我们可以采取rstrip()方法消除空行，代码如下：

with open('test.txt') as file_object:

for line in file_object:

print(line.rstrip())

这时输出的结果中就没有多余的空行了：

Hello,world!

Hello,Python!

Hello,my brothers.

创建一个包含文件各行内容的列表

在上文中，函数open()返回的对象只在with代码块内可用，但是我们想在with代码块之外的位置使用，这就需要在with代码块内创建一个包含文本文件 test.txt 各行内容的列表。例如：

with open('test.txt') as file_object:

lines = file_object.readlines()

上述代码中readlines()方法就是从文本文件 test.txt 中依次读取每一行，并保存在lines列表中。

如果您想了解更多有关读取文本文件信息的相关知识，请参考: 【美】Eric Matthes 著《 Python 编程------从入门到实践》第十章 。

编程要求

本关的编程任务是补全 src/Step1/test1.py 文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下：

补充代码，功能是输出文本文件 test.txt 的前n行信息，文本文件 test.txt 和测试代码在同一目录下,n由输入指定；

要求：输出的前n行信息中间不能有空行。

本关涉及的代码文件 src/Step1/test1.py 的代码框架如下：

#coding=utf-8

#输入n

n = int(input())

with open('src/Step1/test.txt') as file_object:

lines = file_object.readlines()

请在此添加代码，实现编程要求

#********** Begin *********#

#********** End **********#

测试说明

本关的测试文件是 src/Step1/test1.py ，测试过程如下：

平台自动编译生成 test1.exe ；

平台运行 test1.exe ，并以标准输入方式提供测试输入；

平台获取 test1.exe 输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。

以下是平台对 src/Step1/test1.py 的样例测试集：

测试输入：

1

预期输出：

Hello,world!

测试输入：

2

预期输出：

Hello,world!

Hello,Python!

测试输入：

3

预期输出：

Hello,world!

Hello,Python!

Hello,my brothers.

开始你的任务吧，祝你成功！

#coding=utf-8

#输入n
n = int(input())



# 请在此添加代码，实现编程要求
#********** Begin *********#
with open('src/Step1/test.txt') as file_object:
    for i in range(n):
        print(file_object.readline().strip())

#********** End **********#

第2关：将信息写入文件：会读会写方为正道

任务描述

在上一关中，我们学习了 Python 中读取文本文件中的数据信息等相关知识，与之对应的就是将信息写入文本文件中。我们既可以利用 Python 工具将信息写入空的文本文件，也可以将信息添加到已经存在的文本文件中去。

本关目标是让学习者了解并掌握在 Python 中将信息写入到文本文件中的相关知识。

相关知识

写入空文件

要将信息写入文本文件中，我们依然用open()方法，只不过除了将文本文件名当作参数传入函数open()中去之外，还需要再传入写参数w，例如下面这个 Python 的程序 test2.py ：

with open('test2.txt','w') as example:

example.write('Hello world!')

程序运行结果就是在 test2.py 文件所在目录生成了一个名为 test2.txt 的文本文件，文本文件中的内容为：

Hello world!

在这个例子中，调用函数open()，传入两个参数，一个是我们要创建的文件名test2.txt，还有一个就是参数w，代表的是写入命令。

我们也可以往 test2.txt 中传入多行信息，例如：

with open('test2.txt','w') as example:

example.write('Hello world!\n')

example.write('Hello python!\n')

该段程序中第二行write()函数中还加入了换行符\n，这样就可以将加入的消息分行了。

程序运行之后生成的 test2.txt 的内容为：

Hello world!

Hello python!

附加到文件尾

我们要注意的是，使用w命令打开一个待写入的文本文件时，如果该文本文件原来已经存在了，Python 将会在写入内容前将文本文件中原来的内容全部清空。所以我们如果要在已经存在的文本文件中添加信息内容，而不是将原来的信息内容都清除，就要采取附加模式打开文件。

我们用附加模式打开文件时，Python 会将我们写入的数据直接加入到文本文件原有信息的末尾，如果指定的文本文件不存在，才会新建一个文本文件。

例如现在已经存在了文本文件 test2.txt ，里面的内容为：

Hello world!

Hello python!

我们现在想在文本文件 test2.txt 中再加入两句话：

Hello my brothers!

Hello my sisters!

实现代码如下：

with open('test2.txt','a') as example:

example.write('Hello my brothers!\n')

example.write('Hello my sisters!\n')

我们在函数open()中传入了参数a,告诉 Python 程序我们是将信息加入到文本文件的末尾，而不是覆盖文件。

程序运行之后，文本文件 test2.txt 中的内容变为：

Hello world!

Hello python!

Hello my brothers!

Hello my sisters!

如果您想了解更多有关文本文件信息写入的相关知识，请参考: 【美】Eric Matthes 著《 Python 编程------从入门到实践》第十章 。

编程要求

本关的编程任务是补全 src/Step2/test2.py 文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下：

补充代码，功能是将通过input()输入的信息传入文本文件 test2.txt 中，文本文件 test2.txt 和测试代码在同一目录下；

要求：将输入信息覆盖原文本文件 test2.txt 中的内容。

本关涉及的代码文件 src/Step2/test2.py 的代码框架如下：

#coding=utf-8

#输入字符串

s = input()

请在此添加代码，将字符串 s 输入到 test2.txt 中

#********** Begin *********#

#********** End **********#

#输出test2.txt中的内容

with open('src/Step2/test2.txt') as file_object:

lines = file_object.readlines()

for line in lines:

print(line.rstrip())

测试说明

本关的测试文件是 src/Step2/test2.py ，测试过程如下：

平台自动编译生成 test2.exe ；

平台运行 test2.exe ，并以标准输入方式提供测试输入；

平台获取 test2.exe 输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。

以下是平台对 src/Step2/test2.py 的样例测试集：

测试输入：

Hello,world!

测试输出：

Hello,world!

测试输入：

Hello,,Python!

测试输出：

Hello,,Python!

测试输入：

Hello,my brothers.

测试输出：

Hello,my brothers.

开始你的任务吧，祝你成功！

#coding=utf-8

#输入字符串
s = input()

# 请在此添加代码，将字符串s输入到test2.txt中
#********** Begin *********#

with open('src/Step2/test2.txt', 'w') as file_object:
    file_object.write(s)


#********** End **********#

#输出test2.txt中的内容
with open('src/Step2/test2.txt') as file_object:
    lines = file_object.readlines()
for line in lines:
    print(line.rstrip())

第3关：异常处理：敢于在错误面前吭声

任务描述

当 Python 程序在运行过程中出现错误时，都会创建一个异常对象，如果我们编写了处理异常和错误的代码，程序将继续运行。如果我们没有对异常和错误进行处理，程序就会停止，显示一个t\fraceback，其中包含有关异常和错误的报告。

所以我们要主动编写异常处理的代码，要敢于在错误面前吭声，这样程序报错时就会显示我们自己编写的友好的错误信息，而不是让人困惑的t\fraceback。

本关目标就是让学习者了解并掌握 Python 异常处理的相关知识。

相关知识

使用try-except代码块处理异常

课程视频 1 《输入与错误处理 - 异常处理》

我们一般使用try-except代码块处理异常，try-except代码块让 Python 程序在遇到错误时执行指定的操作，而不是产生t\fraceback。

例如，我们编写如下程序：

try:

print(2/0)

except:

print("We can't divide by zero!")

程序运行结果：

We can't divide by zero!

我们将 print(2/0)语句放在了try代码块中，很显然这是一个错误语句，因为 0 不能当除数。try-except代码块的作用就是当try代码块中的程序代码运行没有错误，则跳过except代码块；反之如果try代码块中的程序代码运行出现错误，则运行except代码块中的内容，一般except代码块中的内容都是输出错误信息。

如果except代码块后面还有其他代码，程序将继续运行，因为 Python 已经在程序报错后执行了except代码块中的内容，告诉了错误信息，所以可以继续运行程序。

通过raise显式抛出异常信息

课程视频 2 《输入与错误处理 - 显式抛出异常信息》

除了系统自动抛出异常外，程序员也可以通过 Python 的raise显式抛出自己的包含特定信息的异常。一旦执行了raise语句，raise之后的语句将不能执行。

def read_C():

try:

C = float(sys.argv1)

except ValueError:

raise ValueError('Degrees must be number, not "%s"' % sys.argv1)

if C < -273.15:

raise ValueError('C=%g is a non-physical value!' % C)

return C

在raise关键字之后抛出一个ValueError类型的异常信息，并在后面的参数中定义具体的异常信息。

else代码块

可以在try-except代码块后面添加try代码块，当try代码块中的程序运行没有异常时，程序将运行else代码块中的内容，例如：

a = int(input())

b = int(input())

try:

answer = a/b

except:

print("We can't divide by zero!")

else:

print(answer)

该段程序表示：先输入两个整数a和b，执行try代码块中的内容，计算整数a和b相除的结果，并将计算结果保存在变量answer中，如果b为 0 ，则try代码块中运行出现错误，程序执行except代码块中的内容，输出提醒信息We can't divide by zero!，而不是t\fraceback中的内容。

当try代码块中的程序运行正确，即b不为 0 ，则执行else代码块的内容，将answer输出。

try-except-else代码块的原理大致如下：先运行try代码块中的程序内容，如果运行出错则执行except代码块中的程序内容，如果运行正确则执行else代码块中的程序内容。

如果您想了解更多有关异常处理的相关知识，请参考: 【美】Eric Matthes 著《 Python 编程------从入门到实践》第十章 。

编程要求

本关的编程任务是补全 src/Step3/test3.py 文件的代码，实现相应的功能。具体要求如下：

补充代码，体会 try-except-else 代码块编程过程；

要求：对输入的整数进行平方根运算，如果输入的整数是负数，则在except代码块中中输出We can't take a root by minus ；如果输入的是正数，则正常输出平方根值。

本关涉及的代码文件 src/Step3/test3.py 的代码框架如下：

#coding=utf-8

import math

#输入整数a

a = int(input())

try:

answer = math.sqrt(a)

请在此添加代码，实现编程要求

#********** Begin *********#

#********** End **********#

测试说明

本关的测试文件是 src/Step3/test3.py ，测试过程如下：

平台自动编译生成 test3.exe ；

平台运行 test3.exe ，并以标准输入方式提供测试输入；

平台获取 test3.exe 输出，并将其输出与预期输出对比。如果一致则测试通过，否则测试失败。

测试输入：

4

测试输出：

2.0

测试输入：

-4

测试输出：

We can't take a root by minus

测试输入：

9

测试输出：

3.0

测试输入：

-9

测试输出：

We can't take a root by minus

开始你的任务吧，祝你成功！

# coding=utf-8
import math

# 输入整数a
a = int(input())

try:
    answer = math.sqrt(a)
    print(answer)
# 请在此添加代码，实现编程要求
#********** Begin *********#

    
except:
    print("We can't take a root by minus")

#********** End **********#