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Python3 基础学习笔记第九章【文件和异常】

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【9.1】从文件中读取数据

【9.1.1】读取整个文件

有一个文件，包含精确到小数点后30位的圆周率值，且在小数点后每10位处都换行：

Circumference rate.txt
-----------------------
3.141592653589793238462643383279

以下两个程序将打开并读取这个文件，再将其内容显示到屏幕上：

#file_reader.pywith open('Circumference rate.txt') as file_object:contents = file_object.read()print(contents)

#file_reader2.pycontents = open ('Circumference rate.txt')
print(contents.read())
contents.close()

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；关键字with在不再需要访问文件后将其关闭；也可以调用open()和close()来打开和关闭文件，如果使用这种方法，当程序存在bug时，close()语句未执行，文件将不会被关闭；方法read()将读取这个文件的全部内容，并将其作为一个长长的字符串储存在变量contents中，通过打印contents的值，就可以将这个文本文件的全部内容打印出来：

3.141592653589793238462643383279

输出结果末尾有一空行，这是因为read()到达末尾时返回一个空字符串，而将这个空字符串显示出来就是一个空行，如果要删除末尾的空行，可在print语句中使用rstrip():

#file_reader.pywith open('Circumference rate.txt') as file_object:contents = file_object.read()print(contents.rstrip())

输出结果如下：

3.141592653589793238462643383279

【9.1.2】文件路径

相对文件路径：假定程序文件位于python_work文件夹中，程序文件操作的文本文件位于python_work文件夹的子文件夹text_files中，此时可以使用相对文件路径来打开该文本文件，相对文件路径让Python到指定的位置去查找，而该位置是相对于当前运行的程序所在目录的

在Linux和OS X中，相对路径类似于如下：

with open('text_files/filename.txt') as file_object:

在Windows系统中，文件路径中使用反斜杠（\）而不是斜杠（/）:

with open('text_files\filename.txt') as file_object:

绝对文件路径：不用关心当前运行的程序储存在什么地方，直接将文件在计算机中的准确位置告诉Python，这称为绝对文件路径，绝对路径通常比相对路径更长，因此将其储存在一个变量中，再将变量传递给open()会有所帮助

在Linux和OS X中，绝对路径类似于如下：

file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

在Windows系统中，绝对路径类似于如下：

file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

【9.1.3】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：

#file_reader.pyfilename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:for line in file_object:print(line)

在文件中每行的末尾都有一个看不见的换行符，而print语句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，一个来自print语句，输出结果如下：

3.141592653589793238462643383279

要消除这些多余的空白行，可以使用rstrip():

#file_reader.pyfilename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:for line in file_object:print(line.rstrip())

输出结果如下：

3.141592653589793238462643383279

【9.1.4】创建一个包含文件各行内容的列表

使用关键字with时，open()返回的文件对象只在with代码块内可用，如果要在with代码块外访问文件的内容，可在with代码块内将文件的各行储存在一个列表当中，并在with代码块外使用该列表：

#file_reader.pyfilename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:lines = file_object.readlines()for line in lines:print(line.rstrip())

输出结果与文件内容完全一致

【9.1.5】使用文件的内容

创建一个字符串，它包含文件中储存的所有数字，且没有任何空格：

#pi_string.pyfilename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:lines = file_object.readlines()pi_string = ''
for line in lines:pi_string += line.rstrip()print(pi_string)
print(len(pi_string))

打印该字符串以及其长度：

3.1415926535  8979323846  2643383279
36

由于原文件每行左边都有空格，我们可以使用strip()而不是rstrip()来删除它：

#pi_string.pyfilename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:lines = file_object.readlines()pi_string = ''
for line in lines:pi_string += line.strip()print(pi_string)
print(len(pi_string))

输出结果如下：

3.141592653589793238462643383279
32

Python中有三个去除头尾字符、空白符的函数，它们依次为:
strip：用来去除头尾字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘，即：换行、回车、制表符、空格)
lstrip：用来去除开头字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘，即：换行、回车、制表符、空格)
rstrip：用来去除结尾字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘，即：换行、回车、制表符、空格)
注意：这些函数都只会删除头和尾的字符，中间的不会删除。
用法分别为：
string.strip([chars])
string.lstrip([chars])
string.rstrip([chars])
参数chars是可选的，当chars为空，默认删除string头尾的空白符(包括\n、\r、\t、’ ')
当chars不为空时，函数会被chars解成一个个的字符，然后将这些字符去掉
它返回的是去除头尾字符(或空白符)的string副本，string本身不会发生改变

【9.2】写入文件

将一条简单的消息储存到文件中：

#write_message.pyfilename = 'programming.txt'
with open(filename,'w') as file_object:file_object.write("I love programming!")

调用open()时提供了两个实参，第一个实参也是要打开文件的名称，第二个实参（‘w’）告诉Python，我们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’）或者让我们能够读取和写入文件的模式（‘r+’），如果省略模式实参，则默认以只读模式打开文件

附表：Python读写文件各种模式区别

模式	可做操作	若文件不存在	是否覆盖
r	打开一个文件用于只读	报错	-
rb	以二进制格式打开一个文件用于只读	报错	-
r+	打开一个文件用于读和写	报错	否，追加写
rb+	以二进制格式打开一个文件用于读和写	报错	否，追加写
w	打开一个文件用于只写	创建	是
wb	以二进制格式打开一个文件只用于只写	创建	是
w+	打开一个文件用于读和写	创建	是
wb+	以二进制格式打开一个文件用于读和写	创建	是
a	打开一个文件用于追加	创建	否，追加写
ab	以二进制格式打开一个文件用于追加	创建	否，追加写
a+	打开一个文件用于读和写	创建	否，追加写
ab+	以二进制格式打开一个文件用于追加	创建	否，追加写

【9.3】使用 try-except 代码块处理异常

当我们尝试将一个数字除以0时，会发生ZeroDivisionError异常：

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

此时我们可以编写一个try-except代码块来处理该异常：

try:print(5/0)
except ZeroDivisionError:print("You can't divide by zero!")

当我们运行该程序时，会出现提示：

You can't divide by zero!

在try-except代码块中加入else，编写一个只执行除法运算的简单计算器：

print("Give me two numbers,and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")while True:first_number = input("\nFirst number:")if first_number == 'q':breaksecond_number = input("\nSecond number:")if second_number == 'q':breaktry:answer = int(first_number)/int(second_number)except ZeroDivisionError:print("You can't divide by 0!")else:print(answer)

运行程序：

Give me two numbers,and I'll divide them.
Enter 'q' to quit.First number:45Second number:0
You can't divide by 0!First number:36Second number:8
4.5First number:q

若不加入try-except代码块，我们在输入0时，程序就会出现异常而崩溃，而try-except代码块很好的解决了这种问题，而且还起到了提示的作用，同样的，try-except代码块也可以处理其他异常，如FileNotFoundError等

【9.4】储存数据

【9.4.1】使用 json.dump() 和 json.load()

模块json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；编写一个储存一组数字的简短程序，再编写一个将这些数字读取到内存中的程序，第一个程序将使用 json.dump()来储存这组数据，而第二个程序将使用 json.load()。函数 json.dump()接受两个实参：要储存的数据以及可用于储存数据的文件对象：

#number_writer.pyimport jsonnumbers = [2,3,5,7,11,13]filename = 'numbers.json'
with open(filename,'w') as f_obj:json.dump(numbers,f_obj)

先导入模块json，再创建一个数字列表， 通常用文件扩展名.json来指出文件储存的数据为JSON格式，然后以写入模式打开该文件，使用函数json.dump()将数字列表储存到文件numbers.json中，打开该文件，数据的储存格式与Python一样：

[2, 3, 5, 7, 11, 13]

再编写一个程序，使用json.load()将这个列表读取到内存中：

#number_reader.pyimport jsonfilename = 'numbers.json'
with open(filename) as f_obj:numbers = json.load(f_obj)
print(numbers)

输出结果与number_writer.py中创建的数字列表相同：

[2, 3, 5, 7, 11, 13]

进阶：在同一个程序中使用 json.dump() 和 json.load()：创建文件username.json储存用户名，从该文件中获取用户名，如果这个文件不存在，就在except代码块中提示用户输入用户名，并将其储存在username.json中：

#remember_me.pyimport json#如果以前储存了用户名，就加载它
#否则就提示用户输入用户名并储存它
filename = 'numbers.json'
try:with open(filename) as f_obj:username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:username = input("What's your name?")with open(filename,'w') as f_obj:json.dump(username,f_obj)print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:        print("Welcome back, " + username + "!")

以前没有储存用户名，第一次运行程序：

What's your name?TRHX
We'll remember you when you come back, TRHX!

再次运行程序：

Welcome back, TRHX!

【9.4.2】重构

代码能够正确运行，但可以做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数，这样的过程称为重构，重构让代码更清晰、更易于理解、更容易扩展
重构remember_me.py，将大部分逻辑放到一个或者多个函数中：

#remember_me.pyimport jsondef greet_user():#问候用户，并指出其名字filename = 'numbers.json'try:with open(filename) as f_obj:username = json.load(f_obj)except FileNotFoundError:username = input("What's your name?")with open(filename,'w') as f_obj:json.dump(username,f_obj)print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")else:        print("Welcome back, " + username + "!")greet_user()

重构greet_user()，让它不执行这么多任务——将获取储存的用户名的代码移到另一个函数中：

#remember_me.pyimport jsondef get_stored_username():#如果储存了用户名，就获取它filename = 'numbers.json'try:with open(filename) as f_obj:username = json.load(f_obj)except FileNotFoundError:return Noneelse:return usernamedef greet_user():#问候用户，并指出其名字username = get_stored_username()if username:print("Welcome back, " + username + "!")else:username = input("What's your name?")filename = 'username.json'with open(filename,'w') as f_obj:json.dump(username,f_obj)print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")     greet_user()

将greet_user()中的另一个代码块提取出来：将没有储存用户名时提示用户输入的代码放在一个独立的函数中：

#remember_me.pyimport jsondef get_stored_username():#如果储存了用户名，就获取它filename = 'numbers.json'try:with open(filename) as f_obj:username = json.load(f_obj)except FileNotFoundError:return Noneelse:return usernamedef get_new_username():#提示输入用户名username = input("What's your name?")filename = 'username.json'with open(filename,'w') as f_obj:json.dump(username,f_obj)return usernamedef greet_user():#问候用户，并指出其名字username = get_stored_username()if username:print("Welcome back, " + username + "!")else:username = get_new_username()print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")     greet_user()

最终版本实现了每个函数只负责单一而清晰的任务，我们在编写程序时也要像这样，要写出清晰而易于维护和扩展的代码