Python基础知识（四）

一、文件和异常

1、从文件中读取数据

pi_digits.txt

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 with open('pi_digits.txt') as file_object: 
    contents = file_object.read() 
print(contents)

在这个程序中，第一行代码做了大量的工作。我们先来看看函数open() 。要以任何方式使用文件，那怕仅仅是打印其内容，都得先打开 文件，才能访问它。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。函数open() 返回一个表示文件的对象。在这里，open(‘pi_digits.txt’) 返回一个表示文件pi_digits.txt的对象，Python将该对象赋给file_object供以后使用。

关键字with在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。这看似微不足道，但未妥善关闭文件可能导致数据丢失或受损。如果在程序中过早调用close() ，你会发现需要使用文件时它已关闭（无法访问），这会导致更多的错误。并非在任何情况下都能轻松确定关闭文件的恰当时机，但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。

有了表示pi_digits.txt的文件对象后，使用方法read()（前述程序的第二行）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：

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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()。

文件路径

相对文件路径

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

注意 显示文件路径时，Windows系统使用反斜杠（\ ）而不是斜杠（/ ）， 但在代码中依然可以使用斜杠。

绝对文件路径

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

绝对路径通常比相对路径长，因此将其赋给一个变量，再将该变量传递给open()会有所帮助。

通过使用绝对路径，可读取系统中任何地方的文件。就目前而言，最简单的做法是，要么将数据文件存储在程序文件所在的目录，要么将其存储在程序文件所在目录下的一个文件夹（如text_files）中。

注意 如果在文件路径中直接使用反斜杠，将引发错误，因为反斜杠用于对字符串中的字符进行转义。例如，对于路径”C:\path\to\file.txt” ，其中的\t将被解读为制表符。如果一定要使用反斜杠，可对路径中的每个反斜杠都进行转义，如”C:\\path\\to\\file.txt” 。

逐行读取

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❶ filename = 'pi_digits.txt' 

❷ with open(filename) as file_object: 
❸ 	  for line in file_object: 
          print(line)

在❶处，将要读取的文件的名称赋给变量filename 。这是使用文件时的一种常见做法。变量filename表示的并非实际文件——它只是一个让Python知道到哪里去查找文件的字符串，因此可以轻松地将’pi_digits.txt’ 替换为要使用的另一个文件的名称。调用open()后，将一个表示文件及其内容的对象赋给了变量 file_object（见❷）。这里也使用了关键字with ，让Python负责妥善地打开和关闭文件。为查看文件的内容，通过对文件对象执行循环来遍历文件中的每一行（见❸）。

打印每一行时，发现空白行更多了

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为何会出现这些空白行呢？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() 。要消除这些多余的空白行，可在函数调用print()中使用rstrip()。

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存储在一个列表中，并在with代码块外使用该列表：可以立即处理文件的各个部分，也可以推迟到程序后面再处理。

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  filename = 'pi_digits.txt' 
  with open(filename) as file_object: 
❶	  lines = file_object.readlines()
❷ for line in lines: 
      print(line.rstrip())

❶处的方法readlines()从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中。接下来，该列表被赋给变量lines 。在with代码块外，依然可使用这个变量。在❷ 处，使用一个简单的for循环来打印lines中的各行。因为列表lines的每个元素都对应于文件中的一行，所以输出与文件内容完全一致。

注意 读取文本文件时，Python将其中的所有文本都解读为字符串。如果读取的是数，并要将其作为数值使用，就必须使用函数int()将其转换为整数或使用函数float()将其转换为浮点数。

2、写入文件

写入空文件

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  filename = 'programming.txt' 
❶ with open(filename, 'w') as file_object: 
❷	  file_object.write("I love programming.")

在本例中，调用open()时提供了两个实参（见❶）。第一个实参也是要打开的文件的名称。第二个实参（’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。

在❷处，使用文件对象的方法write() 将一个字符串写入文件。这个程序没有终端 输出，但如果打开文件programming.txt，将看到其中包含如下一行内容：

programming.txt

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I love programming.

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。

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

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

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。以附加模式打开文件时，Python不会在返回文件对象前清空文件的内容，而是将写入文件的行添加到文件末尾。如果指定的文件不存在，Python将为你创建一个空文件。

3、异常

Python使用称为异常的特殊对象来管理程序执行期间发生的错误。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。

异常是使用try-except代码块处理的。try-except代码块让Python执行指定的操作，同时告诉Python发生异常时怎么办。使用try-except 代码块时，即便出现异常，程序也将继续运行：显示你编写的友好的错误消息，而不是令用户迷惑的traceback。

使用 try-except 代码块处理异常

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

将导致错误的代码行print(5/0) 放在一个try代码块中。如果try代码块中的 代码运行起来没有问题，Python将跳过except代码块；如果try 代码块中的代码导致了错误，Python将查找与之匹配的except代码块并运行其中的代码。

else代码块

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  --snip-- 
  while True: 
      --snip-- 
      if second_number == 'q': 
          break 
❶     try: 
          answer = int(first_number) / int(second_number) 
❷     except ZeroDivisionError: 
          print("You can't divide by 0!") 
❸     else: 
          print(answer)

让Python尝试执行try代码块中的除法运算（见❶），这个代码块只包含可能导致错误的代码。依赖try代码块成功执行的代码都放在else 代码块中。在本例中， 如果除法运算成功，就使用else 代码块来打印结果（见❸）。

except代码块告诉Python，出现ZeroDivisionError异常时该如何办（见 ❷）。如果try代码块因除零错误而失败，就打印一条友好的消息，告诉用户如何避免这种错误。

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。except代码块告诉Python，如果尝试运行try代码块中的代码时引发了指定的异常该怎么 办。

静默失败

在except代码块中写pass语句，这样当错误发生时，不会出现traceback，也没有任何输出。

4、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。你还可以使用json在Python程序之间分享数据。更重要的 是，JSON数据格式并非Python专用的，这让你能够将以JSON格式存储的数据与使用其他编程语言的人分享。这是一种轻便而有用的格式，也易于学习。

注意 JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是为JavaScript开发 的，但随后成了一种常见格式，被包括Python在内的众多语言采用。

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  import json 
  numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13] 
❶ filename = 'numbers.json' 
❷ with open(filename, 'w') as f: 
❸ json.dump(numbers, f)

函数json.dump()接受两个实参：要存储的数据，以及可用于存储数据的文件对象。

先导入模块json ，再创建一个数字列表。在❶处，指定了要将该数字列表存储到哪个文件中。通常使用文件扩展名.json来指出文件存储的数据为JSON格式。接下来， 以写入模式打开这个文件，让json能够将数据写入其中（见❷）。在❸处，使用函数json.dump()将数字列表存储到文件numbers.json中。

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  import json 
❶ filename = 'numbers.json' 
❷ with open(filename) as f: 
❸     numbers = json.load(f) 
  print(numbers)

在❶处，确保读取的是前面写入的文件。这次以读取方式打开该文件，因为Python只需要读取它（见❷）。在❸处，使用函数json.load()加载存储在numbers.json中的信息，并将其赋给变量numbers 。