Python基础学习总结(八）

10.文件和异常

　　1.学习处理文件，让程序快速的分析大量数据，学习处理错误，避免程序在面对意外时崩溃。学习异常，异常是python创建的特殊对象，用于管理程序运行时出现的错误，提高程序的适用性，可用性，和稳定性。

　　2.学习模块json，json可以用于保存用户数据，避免程序意外停止运行时丢失。

　　3.学习处理文件和保存数据，可以让程序使用起来更容易，用户可以选择输入什么类型的数据，并选择在什么时候输入，并且可以在使用程序处理一些事后关闭程序，下次在继续做。

　　4.学习处理异常，帮助应对文件不存在的情况，以及处理各种可能让程序崩溃的问题，让程序面对各种错误时更健壮，不管这些错误数据源自无意识的错误，还是源自破坏程序的恶意企图。

10.1 从文件中读取数据

　　读取文件可以一次性读取整个文件，也可以逐行读取文件。取决于文件的大小自行选择读取方法。

10.1.1 读取整个文件

　　方法1：读写文件有 3 个步骤，

　　1．调用 open()函数，返回一个 File 对象。

　　2．调用 File 对象的 read()或 write()方法。

　　3．调用 File 对象的 close()方法，关闭该文件。必须关闭，不然会出错。

　　方法2：用with  open()语句打开文件

　　with open(文件名) as file_object:

contents = file_object.read()   #不用调用关闭方法，with自动关闭文件。

　　会在文件当前目录下寻找文件打开。

　　read()方法读取文件内容

　　File 对象的 read()方法：

>>> helloContent = helloFile.read()
>>> helloContent
'Hello world!'

　　可以使用 readlines()方法，从该文件取得一个字符串的列表。列表中的每个字符串就是文本中的每一行。

10.1.2 文件路径

　　注意斜杠、Windows 上的倒斜杠以及 OS X 和 Linux 上的正斜杠。

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

　　有两种方法指定一个文件路径。

• 　　“绝对路径”， 总是从根文件夹开始。
• 　　“相对路径”，它相对于程序的当前工作目录。

　　绝对文件路径

　　1.Win:

　　file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt’

　　with open(file_path) as file_object:

　　2.Linux和OS：

　　file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'

　　with open(file_path) as file_object:

　　还有点（.）和点点（..）文件夹。它们不是真正的文件夹，而是可以在路径中使用的特殊名称。单个的句点（“点”）用作文件夹目名称时，是“这个目录”的缩 写。两个句点（“点点”）意思是父文件夹。

　　处理绝对路径和相对路径

　　1.os.path 模块提供了一些函数，返回一个相对路径的绝对路径，以及检查给定的路径是否为绝对路径。

　　2.调用 os.path.abspath(path)将返回参数的绝对路径的字符串。这是将相对路径转换为绝对路径的简便方法。

　　3.调用 os.path.isabs(path)，如果参数是一个绝对路径，就返回 True，如果参数是 一个相对路径，就返回 False。

　　4.调用 os.path.relpath(path, start)将返回从 start 路径到 path 的相对路径的字符串。

　　5.如果没有提供 start，就使用当前工作目录作为开始路径。

10.1.3 逐行读取文件数据

　　lines = f.readlines()

　　for line in lines:

　　    print(line)

10.2 写入文件

10.2.1 写入空文件

　　open(‘file’, ‘w’)提供两个实参，文件名和操作, open()函数支持 encoding, errors, newline 等关键字参数。

　　1.读取模式 ’r’

　　2.写入模式 ‘w’, 写入二进制用‘wb’

　　3.附加模式 ‘a’

　　4.读取和写入模式 ‘r+’

　　5.rt模式，读取文本时会自动把\r\n转换成\n。

　　6.wt模式，写文件时会用\r\n来表示换行。

　　7.如果省略模式实参，python将只能默认只读模式打开文件。

　　8.如果文件不存在，open将自动生成文件。

　　9.输入是Input，输出是Output，因此，我们把输入输出统称为Input/Output，或者简写为IO。

　　10.输入密码时，如果想要不可见，需要利用getpass 模块中的 getpass方法。

　　11.使用 x 模式替换 w 模式，可以检查文件是否存在，不存在则写入数据，存在则报错。

>>> with open()'somefilr', 'wt') as f:
...        f.write('Hello\n')
...
>>> with open('somefile', 'xt') as f:
...        f.write('Hello\n')
...
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
FileExistsError: [Error 17] File exists: 'somefile'

　　注意，如果以写入模式 ‘w’ 打开，如果文件已经存在，将清空文件。

　　如果传递给 open()的文件名不存在，写入模式和添加模式都会创建一个新的空文件。在读取或写入文件后，调用 close()方法，然后才能再次打开该文件。

　　Python只能将字符串写入文本文件，要储存数值数据进入文本文件，需要用函数str将其转化为字符串格式。

>>> baconFile = open('bacon.txt', 'w')
>>> baconFile.write('Hello world!\n')
13
 >>> baconFile.close()
>>> baconFile = open('bacon.txt', 'a')
>>> baconFile.write('Bacon is not a vegetable.')
25
>>> baconFile.close()
>>> baconFile = open('bacon.txt')
>>> content = baconFile.read()
>>> baconFile.close()
>>> print(content)
Hello world! Bacon is not a vegetable.

　　首先，我们以写模式打开 bacon.txt。因为还没有 bacon.txt，Python 就创建了一 个。在打开的文件上调用 write()，并向 write()传入字符串参数'Hello world! \n'，将字符串写入文件，并返回写入的字符个数，包括换行符。然后关闭该文件。

　　为了将文本添加到文件已有的内容，而不是取代我们刚刚写入的字符串，我们就以添加模式打开该文件。向该文件写入'Bacon is not a vegetable.'，并关闭它。最后，为了将文件的内容打印到屏幕上，我们以默认的读模式打开该文件，调用 read()，将得到的内容保存在 content 中，关闭该文件，并打印 content。

　　请注意，write()方法不会像 print()函数那样，在字符串的末尾自动添加换行字 符。必须自己添加该字符。

　　用 shelve 模块保存变量

　　利用 shelve 模块，你可以将 Python 程序中的变量保存到二进制的 shelf 文件中。 这样，程序就可以从硬盘中恢复变量的数据。shelve 模块让你在程序中添加“保存” 和“打开”功能。例如，如果运行一个程序，并输入了一些配置设置，就可以将这 些设置保存到一个 shelf 文件，然后让程序下一次运行时加载它们。

>>> import shelve
>>> shelfFile = shelve.open('mydata')
>>> cats = ['Zophie', 'Pooka', 'Simon']
>>> shelfFile['cats'] = cats
>>> shelfFile.close()

　    在 Windows 上运行前面的代码，你会看到在当前工作目录下有 3 个新文件： mydata.bak、mydata.dat 和 mydata.dir。在 OS X 上，只会创建一个 mydata.db 文件。

　 这些二进制文件包含了存储在 shelf 中的数据。这些二进制文件的格式并不重要，你只需要知道 shelve 模块做了什么，而不必知道它是怎么做的。该模块让你不用操心如何将程序的数据保存到文件中。 你的程序稍后可以使用 shelve 模块，重新打开这些文件并取出数据。shelf 值不必用读模式或写模式打开，因为它们在打开后，既能读又能写。

>>> shelfFile = shelve.open('mydata')
>>> type(shelfFile)
<class 'shelve.DbfilenameShelf'>
>>> shelfFile['cats'] ['Zophie', 'Pooka', 'Simon']
>>> shelfFile.close()

　　就像字典一样，shelf 值有 keys()和 values()方法，返回 shelf 中键和值的类似列表的值。因为这些方法返回类似列表的值，而不是真正的列表，所以应该将它们传递给 list()函数，取得列表的形式。

>>> shelfFile = shelve.open('mydata')
>>> list(shelfFile.keys())
['cats']
>>> list(shelfFile.values())
[['Zophie', 'Pooka', 'Simon']]
>>> shelfFile.close()

　　创建文件时，如果你需要在 Notepad 或 TextEdit 这样的文本编辑器中读取它们， 纯文本就非常有用。但是，如果想要保存 Python 程序中的数据，那就使用 shelve 模块。

10.3 OS操作

10.3.1 用 os.makedirs()创建新文件夹

　　程序可以用 os.makedirs()函数创建新文件夹（目录）。

>>> import os
>>> os.makedirs('C:\\delicious\\walnut\\waffles')

　　这不仅将创建 C:\delicious 文件夹，也会在 C:\delicious 下创建 walnut 文件夹， 并在 C:\delicious\walnut 中创建 waffles 文件夹。也就是说，os.makedirs()将创建所有 必要的中间文件夹，目的是确保完整路径名存在。

10.3.2 os.path 模块

　　os.path 模块包含了许多与文件名和文件路径相关的有用函数。

　　1. 查看文件大小和文件夹内容

• 一旦有办法处理文件路径，就可以开始搜集特定文件和文件夹的信息。os.path 模块提供了一些函数，用于查看文件的字节数以及给定文件夹中的文件和子文件夹。
• 调用 os.path.getsize(path)将返回 path 参数中文件的字节数。
• 调用 os.listdir(path)将返回文件名字符串的列表，包含 path 参数中的每个文件（请注意，这个函数在 os 模块中，而不是 os.path）。
• 使用了 os.path.join()来连接 文件夹名称和当前的文件名。

　　2. 检查路径有效性

• 如果你提供的路径不存在，许多 Python 函数就会崩溃并报错。os.path 模块提供了一些函数，用于检测给定的路径是否存在，以及它是文件还是文件夹。
• 如果 path 参数所指的文件或文件夹存在，调用 os.path.exists(path)将返回 True， 否则返回 False。
• 如果 path 参数存在，并且是一个文件，调用 os.path.isfile(path)将返回 True，否则返回 False。
• 如果 path 参数存在，并且是一个文件夹，调用 os.path.isdir(path)将返回 True， 否则返回 False。

10.4 组织文件

10.4.1 shutil 模块

　　shutil（或称为 shell 工具）模块中包含一些函数，让你在 Python 程序中复制、移动、改名和删除文件。要使用shutil 的函数，首先需要 import shutil。

10.4.1.1 复制文件和文件夹

　　shutil 模块提供了一些函数，用于复制文件和整个文件夹。

　　1.调用shutil.copy(source, destination)，将路径 source 处的文件复制到路径 destination 处的文件夹（source 和 destination 都是字符串）。

　　2.如果 destination 是一个文件名，它将 作为被复制文件的新名字。该函数返回一个字符串，表示被复制文件的路径。

>>> import shutil, os
>>> os.chdir('C:\\')
>>> shutil.copy('C:\\spam.txt','C:\\delicious')
'C:\\delicious\\spam.txt'
>>> shutil.copy('eggs.txt', 'C:\\delicious\\eggs2.txt')
'C:\\delicious\\eggs2.txt'

10.4.1.2 文件和文件夹的移动与改名

　　调用 shutil.move(source, destination)，将路径 source 处的文件夹移动到路径 destination，并返回新位置的绝对路径的字符串。

　　如果 destination 指向一个文件夹，source 文件将移动到 destination 中，并保持原来的文件名。

10.5 异常

　　   Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序运行时发生的错误。

　　每当python发生不知所措的错误时就会创建一个异常。

　　如果编写了处理异常的情况，程序将会继续进行，不然程序将会停止，并返回trackback，包含有关异常的报告。

　　异常使用 try-except 代码块来处理。执行指定的操作，告诉python改怎么办。使用 try-except 代码块，即使程序遇到错误，也会继续运行，显示自己编写的友好错误提示，让用户知道哪里错了。

1. ZeroDivisionError异常　

　　除数为0时，发生的异常。

2.TypeError异常

　　只允许整数和浮点数类型的参数。数据类型检查可以用内置函数isinstance()实现

 def my_abs(x):
     if not isinstance(x, (int, float)):
         raise TypeError('bad operand type')
     if x >= 0:
         return x
     else:
         return -x
 ValueError异常

3. 记录错误

　　Python内置的logging模块可以非常容易地记录错误信息。

4. 抛出错误

　　如果要抛出错误，首先根据需要，可以定义一个错误的class，选择好继承关系，然后，用raise语句抛出一个错误的实例。

5. finally从句

　　包裹到finally从句中的代码不管异常是否触发都将会被执⾏。这可以被⽤来在脚本执⾏之后做清理⼯作。

 try:
     file = open('test.txt', 'rb')
 except IOError as e:
     print('An IOError occurred. {}'.format(e.args[-1]))
 finally:
     print("This would be printed whether or not an exception occurred”）

6. try/else从句

　　在没有触发异常的时候执⾏⼀些代码。这可以很轻松地通过⼀个else从句来达到。

 try:
 　　print('I am sure no exception is going to occur!') ‘
 except Exception:
 　　print('exception')
 else:
 　　# 这⾥的代码只会在try语句⾥没有触发异常时运⾏,
 　　# 但是这⾥的异常将   *不会*   被捕获
 　　print('This would only run if no exception occurs. And an error here would NOT be caught.')
 finally:
 　　print('This would be printed  in every case.')

10.6处理多个异常

　　可以使⽤三种⽅法来处理多个异常。

　　⽅法一：需要把所有可能发⽣的异常放到⼀个元组⾥。

 try:
     file = open('test.txt', 'rb')
 except  (IOError, EOFError) as e:
     print("An error occurred. {}".format(e.args[-1]))

　　方法二：是对每个单独的异常在单独的except语句块中处理。我们想要多少个except语句块都可以。

 try:
     file = open('test.txt', 'rb')
 except  EOFError as e:
     print("An EOF error occurred.")
     raise e
 except IOError as e:
     print("An error occurred.")
     raise e

　　上⾯这个⽅式中，如果异常没有被第⼀个except语句块处理，那么它也许被下⼀个语句块处理，或者根本不会被处理。

　　方法三：会捕获所有异常：

 try:
    file = open('test.txt', 'rb')
3 except  Exception:
    # 打印⼀些异常⽇志，如果你想要的话
    raise

　　当你不知道你的程序会抛出什么样的异常时，上⾯的⽅式可能⾮常有帮助。

10.7 存储数据

　　使用json模块来存储数据。Json数据的格式并非python专用可以和用其他编程语言的人分享。是一种轻便格式，很有用，也易于学习。

　　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，被用与众多语言。

　　使用json.dump() 和json.load()来存储和载入数据。

　　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。

1. 存储一组数字的程序 json.dump()
2. 将数字读取到内存的程序 json.load()

10.7.2 保存和读取用户生成的数据

　　json.dump和json.load结合使用，分别是存储和载入数据。

10.7.3 重构

　　1.代码可以正确运行，但可做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数。这样的过程叫重构。重构让代码更清晰，易于理解，更容易扩展。

　　2.将大部分逻辑放到一个或多个函数内。

10.7.4 小结

　　1.学习了读取文件，整个文件读取和一行读取，操作文件，打开，读取模式，写入模式，附加模式，读取加写入模式。

　　2.异常处理try-except-else代码块的使用方法。异常类型。操作数据，保存和读取数据，json模块的使用，dump和load的使用，学会重构代码。

10.8调试

1.断言

　　凡是用print()来辅助查看的地方，都可以用断言（assert）来替代。

 def foo(s):
     n = int(s)
     assert n != 0, 'n is zero!'
     return 10 / n

 def main():
     foo('')

　　assert的意思是，表达式n != 0应该是True，否则，根据程序运行的逻辑，后面的代码肯定会出错。

　　如果断言失败，assert语句本身就会抛出AssertionError。