Python_文件异常

从文件中读取数据

  文本文件可存储的数据 多的难以置信：天气数据、交通数据、社会经济数据、文学作品等。每当需要分析或修改存在文件中的信息时，读取文件都很有用，对数据分析应用程序来说尤其如此。
  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。

读取整个文件

  要读取文件，需要一个包含几行文本的文件。
Pi_digits.txt

3.1415926535
  8979323846
  2643383279

file_reader.py

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

  在这个程序中，第1行做了大量的工作。函数open（）接受一个参数：打开文件的名称。Python在当前执行的文件所在的目录中查找指定的文件。在这个示例中，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。在这里,open(‘pi_digits.txt’)返回一个表示文件pi_digits.txt的对象；Python将这个对象存储在我们将在后面使用的变量中。
  关键字with在不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( )；你也可以调用open( )和close( )来打开和关闭文件。这看似微不足道，但未妥善地关闭文件可能会导致数据丢失和受损。如果在过程中过早地调用close( ),你会发现需要使用文件时它已经关闭(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，我们使用方法read( )读取这个文件的全部内容，并将其作为一个常常的字符串存储在变量contents中。
  相比于原文件件，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。要删除多出来的行，在ptint语句中使用rstrip( )即可。

逐行读取

  读取文件时，常常需要检查其中的每一行：你可能要在文件中查找特定的消息，或者要以某种方式修改文件中的文本。要以每次一行的方式检查文件，可在文件对象使用for循环：
file_reader.py

filename='pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    for line in file_object:
        print(line)

3.1415926535

  8979323846

  2643383279

  我们看到结果处出现了很多空白行，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print语句也会加上一个换行符，因此每行末尾有两个换行符：一个来自文件，另一个来自print语句。要消除这些多余的空白行，可在print语句中使用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；你可以立即处理文件的各个部分，也可推迟到程序后面再处理。

filename='pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()

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

3.1415926535
  8979323846
  2643383279       

  方法readlines( )从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中；在with代码块外，我们依然可以使用这个变量。我们使用一个简单的 for循环来打印lines中的各行。由于列表lines的每个元素都对应于文件中的每一行，因此输出与文件内容完全一致。

使用文件中的内容

  将文件读取到内存后，就可以以任何方式使用这些数据了。首先我，我们创建一个字符串，它包含文件中存储的所有数字，且没有任何空格。

filename='pi_digits.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))

3.141592653589793238462643383279
32

圆周率的值包含你的生日吗

  我一直像知道自己的生日是否包含在圆周率值中。下面来扩展刚才编写的程序，以确定某个人的生日是否包含在圆周率值前1 000 000位中。为此，可将生日表示为一个由数字组成的字符串，在检查这个字符串是否包含在pi_string中：

filename = 'pi_million_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()

pi_string = ''
for line in lines:
    pi_string += line.strip()

message = "\nEnter your birthday , in the form mmddyy: "
message += "\nEnter q to exit!\n"
birthday_info = ""

while birthday_info != 'q':
    birthday_info = input(message)
    if birthday_info != 'q':
        if birthday_info in pi_string:
            print("\nYour birthday appears in the first million digits of pi!")   
        else:
            print("Your birthday doese not appears in the first million digits of pi!")

写入文件

  保存数据的最简单的方式之一是将其写入到文件中。通过将输出写入文件，即便关闭包含程序输出的终端窗口，这些输出也依然存在：你可以在程序结束后运行后产看这些输出，可与被人分享输出文件，还可编写程序来将这些输出读取到内存中并进行处理。

写入空文件

  要将文本写入文件，你在调用open( )时需要提供另一个实参，告诉Python你要写入的文件。你明白其中的工作原理，我们来将一条简单的消息存储到文件中，而不是将其打印到屏幕上：
write_message.py

filename='programming.txt'

with open(filename,'w') as file_object:
    file_object.write("I love progranmming.")

  在这个示例中，调用open( )时提供了两个实参。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，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’)或让能够读取和写入文件的模式(‘r+’)。如果你省略了模式实参，Python将以默认的只读模式打开文件。
  如果你要写入的文件不存在，函数open( )将自动创建它。然后，以写入(‘w’)模式打开文件时千万要小心，因为如果指定的文件已经存在，Python将在返回文件的对象前清空该文件。
  上述程序运行后，如果你打开文件programming.txt，将看到其中包含下一行内容:
Programming.txt

I love programming.

写入多行

  函数write( )不会在你想恶如的文本末尾添加换行符，因此如果你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，所以再写入内容后加入换行符即可。

filename='programming.txt'

with open(filename,'w')as file_object:
    file_object.write("I love progranmming.\n")
    file_object.write("I love creating new games.\n")

I love progranmming.
I love creating new games.

附加到文件

  如果你要给文件添加内容，而不是覆盖原有的内容，可以附加模式打开文件。你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，而你写入到文件的行都将添加到文件末尾。如果指定的文件不存在，Python将为你创建一个空文件。
write_message.py

filename='programming.txt'

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")

programming.txt

I love progranmming.
I love creating new games.
I also love finding meaning in large datasets.
I love creating apps that can run in a browser.

异常

  Python使用被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，他都会创建一个异常对象。如果你编写了该异常对象的代码，程序将继续运行；如果你未对异常对象进行处理，程序将停止，并返回一个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。使用了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信息，而不是迷惑用户的traceback.

使用try-except代码块

  当你认为可能发生了错误时，可编写一个try-except代码块来处理可能引发的异常。你让Python尝试运行一些代码，并告诉它如果这些代码引发了异常，该怎么办。
  处理ZeroDivisionError异常的try-except代码块类似下面这样

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

  我们将导致错误的代码行print(5/0)放在了一个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；如果代码块中的代码导致了错误，Python将查找这样的except代码块，并运行其中的代码，即其中指定的次错误与引发的错误相同。
  在这个例子中，try代码块中的代码引发了zeroDivisionError异常，因此Python指出了如何解决问题的except代码块，并运行其中的代码。这样，用户看到的是一条友好的错误消息，而不是traceback:

You can't divide by Zero!

使用异常避免崩溃

  发生错误时，如果程序还有工作没有完成，妥善地处理错误就尤其重要。这种情况经常会出现在要求用户提供输入的程序中；如果程序能够妥善地处理无效输入，就能再提示用户提供有效输入，而不至于崩溃。
division.py

print("Gime me two numbers, and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")

while True:
    first_number = input("\nFirst number: ")
    if first_number=='q':
        break
    second_number = input("Second number: ")
    if second_number=='q':
        break
    try:
       answer = int(first_number)/int(second_number)
    except ZeroDivisionError:
        print("You can't divide by 0!")
    else:
        print(answer)


Gime me two numbers, and I'll divide them.
Enter 'q' to quit.

First number: 5
Second number: 0
You can't divide by 0!

  通过预测可能发生的错误代码 ，可编写健壮的程序，它们即便面临无效数据或缺少资源，也能继续运行，从而能够抵御无意的用户错误和恶意的攻击。

失败时一声不吭

  有时候你希望程序在发生异常时一声不吭，就像什么都没有发生一样继续运行。要让程序在失败时一声不吭，可像通常那样编写try代码，但在except代码块中明确地告诉Python什么都不要做。Python有一个pass语句，可在代码中使用它来让Python什么都不要做。

存储数据

  很多程序都要求用户输入某种信息，如让用户存储游戏首选项或提供可视化的数据。不管专注的是什么，程序都把用户提供的消息存储在雷彪和字典等数据结构中。用户关闭程序时，你几乎总是要保存他们提供的信息；一种简单的方式时使用模块json来存储数据。
  模块kson让你能够将简单的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，这让你能够以JSON格式存储的数据与其他编程语言的人分享。

使用json.dump( )和json.load( )

  我们编写一个存储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( )来存储这组数字，而第二个程序将使用json.load( )。
  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。下面演示了如何使用json.dump( )来存储数字列表：
number_writer.py

import json

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

filename = 'numbers.json'
with open (filename, 'w') as f_obj:
    json.dump(numbers,f_obj)

  我们先导入模块json，再创建一个数字列表。我们指定了要该数字列表存储到其中的文件的名称。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，我们以写入模式打开这个文件，让json能够将数据写入其中。我们使用函数json.dump( )将数字列表读取到内存中：
number_reader.py

import json
filename = 'numbers.json'
with open (filename) as f_obj:
    numbers = json.load(f_obj)

print(numbers)

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

  这次我们以读取的方式打开这个文件，因为Python只需读取这个文件。我们使用函数json.load( )加载存储在numbers.json中的信息，并将其存储到变量numbers中。最后，我们打印回复的数字列表。

保存和读取用户生成的数据

  对于用户生成的数据，使用json保存它们大有裨益，因为如果不以某种方式进行存储，等程序停止运行用户的消息将丢失。下面来看一个这样的例子：用户首次运行程序时被提示输入自己的名字，这样再次运行程序时就记住他了。
remember_me.py

import json

username_1 = input("What is your name ?")

filename = 'username.json'
with open (filename,'a') as f_obj:
    json.dump(username_1,f_obj)
    print("We'll remember you when you come back, " + username_1 + "!")

What is your name ?cheng
We'll remember you when you come back, cheng!

  再编写一个程序，向其名字被存储的用户发出问候：

greet_user.py

import json

filename = 'username.json'

with open (filename) as f_obj:
    username = json.load(f_obj)
    print("Welcome back, " + username + "!")

welcone back, cheng!

重构

  你经常会遇到这样的情况：代码能够正确地运行，但可做进一步改进——将代码划分为一系列完整工作的具体函数。这样的过程被称为重构。重构能够让代码更清晰、更易于理解、更容易扩展。
  要重构remember_me.py，可将其大部分逻辑放到一个或多个函数中。remember_me.py的重点时问候用户，因此我们将其所有代码都放到一个名为greeter_user( )的函数中 ,我们可以继续将这个函数划分成分别处理新用户和已经存储了用户名的情况下的函数。
remember_me.py

import json
def get_stored_username():
    """如果存储了用户名，就获取它"""
    filename = 'username.json'
    try:
        with open (filename) as f_obj:
            username = json.load(f_obj)
    except FileNotFoundError:
        return None
    else:
        return username

def get_new_username():
    """提示用户输入姓名"""
    username = input("What is your name? ")
    filename = 'username.json'
    with open (filename,'w') as f_obj:
        json.dump(username,f_obj)
        return username

def greet_user():
    """问候用户，并指出姓名"""
    filename = 'username.json'
    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()