第十三单元 python的文件操作和异常处理

目录	具体内容
文件操作	1：文件操作介绍

2：文件的打开与关闭
3：文件的读写
4：文件及文件夹的相关操作 |
| 异常处理 | 1：异常介绍
2：捕获异常
3：异常的传递
4：抛出自定义的异常
5：异常处理中抛出异常 |

一、文件的介绍

1 ：什么是文件？

如下图展示数据

image

2 文件的作用

使用文件的目的：保存数据存放在磁盘
把一些存储存放起来，可以让程序下一次执行的时候直接使用，而不必重新制作一份，省时省力

二、文件的打开与关闭

思考:如果想用word编写一份简历，应该有哪些流程呢？
步骤：新建--写入数据--关闭

打开word软件，新建一个word文件
写入个人简历信息
保存文件
关闭word软件

同样，在操作文件的整体过程与使用word编写一份简历的过程是很相似的

• 结论

打开文件，或者新建立一个文件
读/写数据
关闭文件

2.1 打开文件

在python，使用open函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件open(文件名，访问模式)
格式

f = open(‘文件’, 'w')或者f = open('文件', 'r')

如下图所示:不同的打开文件的方式

image

常见的文件操作有：写，读，追加

2.1.1 写数据(write)
格式

      对象 = open("文件",w)
      对象.write（"写入数据"）
      对象.close

案例:以写的方式打开文件，写入数据

    f = open('test.txt', 'w')
    f.write('hello world, i am here!')
    f.close()

继续写入数据

    f = open('test.txt', 'w')
    f.write('I love you')
    f.close()

总结:
如果文件不存在那么创建，如果存在那么就先清空，然后写入数据
2.1.2 读数据（read）
案例:以读的方式打开文件，读取数据

格式

    对象 = open("文件",r)
    变量 = 对象.read()
    print(变量)

案例:读取文件（test.txt）

    f = open('test.txt', 'r')
    content = f.read()
    print(content)

总结:
如果用open打开文件时，如果使用的"r"，那么可以省略，即只写 open('test.txt')
如果没有文件，打开报错，存在该文件才能操作
如果文件中存在中文显示，会出现乱码需要添加encoding='utf-8'
open(‘test.txt’,”r”, encoding='utf-8')
思考：如果只想读取几个字怎么操作?
案例:读取指定长度的数据(单位是字节)

    f = open('test.txt', 'r')
    content = f.read(5)  # 最多读取5个数据
    print(content)

注意：
使用read(num)可以从文件中读取数据，num表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节），如果没有传入num，那么就表示读取文件中所有的数据

2.1.3 读数据（readlines）
就像read没有参数时一样，readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行的数据为一个元素

格式

      对象 = open("文件",r)
      变量 = 对象.readlines()
      print(变量)

案例:读取文件（test.txt）

    f = open('test.txt', 'r')
    content = f.readlines()
    print(content)
    print(type(content))

2.1.4 读数据（readline）
readline可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一行一行的读取

格式

      对象 = open("文件",r)
      变量 = 对象.readline()
      print(变量)

案例，一行一行读取

    f = open('a.txt', 'r', encoding='utf-8')
    while True:
    content = f.readline()
    if content:
        print(content)
    else:
        break

2.1.5 可写（a）
格式

    对象 = open("",a)
    对象.write（"写入数据"）
    对象.close

案例，在文件中写入数据

    f = open("test.txt",a)
    f.write（"新的数据"）
    对象.close

总结:
（可写）形式打开文件，如果文件不存在则创建并从头添加写入的内容，存在则原有数据后追加数据
2.1.6 读数据（rb）
格式1

    对象 = open("二进制文件",rb)
    变量= 对象.read（）
    print(变量)

格式2

    with open("二进制文件","rb") as 对象:
    变量 = 对象.read()
    print(变量)

案例:使用尽可能多的方式实现读取图片

    f = open('33.jpg', 'rb')
    content = f.read()
    print(content)
    with open("33.jpg","rb") as rf:
        res = rf.read()
        print(res)

使用习惯：格式2中不需要手动关闭文件，所以经常被使用
总结
如果没有文件，打开报错，存在该文件才能操作
2.1.7 写数据（wb）
格式

    with open("二进制文件","wb") as 对象:
变量 = 对象.write()
print(变量)

案例:备份图片

with open("1.jpg","rb") as rf:
res = rf.read()
with open("textjpg.jpg", "wb") as wf:
    res = wf.write(res)
print(res)

2.2 关闭文件
格式
close( )
2.3 思考题
如果一个文件很大，比如5G，试想应该怎样把文件的数据读取到内存然后进行处理呢？

调用read()会一次性读取文件的全部内容，如果文件有10G，内存就爆了，所以，要保险起见，可以反复调用read(size)方法�每次最多读取size个字节的内容。另外，调用readline()可以每次读取一行内容，调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list�因此，要根据需要决定怎么调用。如果文件很小，read()一次性读取最方便；如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险；如果是配置文件，调用readlines()最方便

三、文件和文件夹的操作
文件的相关操作
有些时候，需要对文件进行重命名、删除等一些操作，python的os模块中都有这么功能

3.1 文件重命名

    os模块中的rename()可以完成对文件的重命名操作

格式

    import os
    os.rename("需要修改的文件名","新文件名")

案例:

    import os
    os.rename("test.txt","new.txt")

3.2 删除文件
os模块中的remove()可以完成对文件的重命名操作
格式

    import os
    os.remove("文件名")

案例:

    import os
    os.rename("new.txt")

文件夹的相关操作
2.1 创建文件夹

    os模块中的mkdir()可以完成对文件的重命名操作

2.2 获取当前目录

    os模块中的getcwd()可以获取当前目录

四、异常
1：什么是异常？
异常即是一个事件，该事件会在程序执行过程中发生，影响了程序的正常执行。
一般情况下，在Python无法正常处理程序时就会发生一个异常。
异常是Python对象，表示一个错误。
当Python脚本发生异常时我们需要捕获处理它，否则程序会终止执行。

演示异常

    f = open("123.txt","r")     #FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory:                                       '123.txt'

   list =[1,2,3]
   print(list[4])               #IndexError: list index out of range

   str="jack"
   str.index("v")                 ValueError: substring not found

   c= 5/0
   print(c)                #ZeroDivisionError: division by zero

2 异常处理
2.1 作用
捕捉异常可以使用try/except语句。
try/except语句用来检测try语句块中的错误，从而让except语句捕获异常信息并处理。
如果你不想在异常发生时结束你的程序，只需在try里捕获它。
2.2 语法
以下为简单的try....except...else的语法

   try:
          <语句>        #运行别的代码
          except <名字>：
          <语句>        #如果在try部份引发了'name'异常
          else:
          <语句>        #如果没有异常发生
   
   
    代码
   try:
       open("qwe.txt","r")
       print("123")
       except FileNotFoundError:
       print("异常处理")
   else:
       print("没有异常")
   try:
open("qwe.txt","r")
print("123")
   except FileNotFoundError as result:
print("异常处理",result)
   else:
       print("没有异常")

2.3：使用except而不带任何异常类型
你可以不带任何异常类型使用except，如下实例

语法
try:
正常的操作
except :
发生异常，执行这块代码
else:
如果没有异常执行这块代码
代码
try:
open("qwe.txt","r")
print("123")
except :
print("异常处理")
else:
print("没有异常")
注意：以上方式try-except语句捕获所有发生的异常。但这不是一个很好的方式，我们不能通过该程序识别出具体的异常信息。因为它捕获所有的异常。

2.4：使用except而带多种异常类型
语法

          try:
       异常的操作
   except(Exception1[, Exception2[,...ExceptionN]]]):
      发生以上多个异常中的一个，执行这块代码

......................
else:
如果没有异常执行这块代码
代码

   list = [1,2,3,4]
   try:
open("qwe.txt", "r")
list[7]

except (NameError,FileNotFoundError) as rese:
print("出现异常")
else:
print("没有异常")
2.5：try-finally 语句

   try-finally 语句无论是否发生异常都将执行最后的代码
   语法
   try:
   <语句>
   finally:
   <语句>    #退出try时总会执行
   案例
          try:
              fh = open("test.txt", "r")
              fh.readlines()
              fh.close()
                 finally:
              print("Error: 没有找到文件或读取文件失败")

注意：当在try块中抛出一个异常，立即执行finally块代码。
finally块中的所有语句执行后，异常被再次触发，并执行except块代码。
参数的内容不同于异常

2.6 异常的传递

   代码
   def func1():
       print("---func1--1---")
       print(num)
       print("---func1--2---")
          # def func2():
          #     print("--func2--1---")
          #     func1()
          #     print("--func2--2---")
          def func3():
              try:
                  print("---func3--1---")
                  func1()
                  print("--func3--2----")
              except Exception as result:
    print(result)
    print("--func3---3---")
   func3()
   #func2()

2.7:触发异常
可以使用raise语句自己触发异常

案例:输入考生的成绩(0~100)

   def functionName( score ):
if score < 0 or score >100:
    raise Exception("Invalid score!", score)
    # 触发异常后，后面的代码就不会再执行
   functionName(200)

2.8:用户自定义异常
定义
通过创建一个新的异常类，程序可以命名它们自己的异常。异常应该是典型的继承自Exception类，通过直接或间接的方式
代码：长度不低于3为

  class ShortInputException(Exception):
  def __init__(self, length, atleast):
    self.length = length
    self.atleast = atleast
  def main():
    try:
    s = input('请输入 --> ')
    if len(s) < 3:
        # raise引发一个你定义的异常
        raise ShortInputException(len(s), 3)
       except ShortInputException as result:#x这个变量被绑定到了错误的实例
    print('ShortInputException: 输入的长度是 %d,长度至少应是 %d'% (result.length, result.atleast))
else:
    print('没有异常发生')
   main()

五、模块
Python 模块(Module)，是一个Python文件，以.py 结尾，包含了Python 对象定义和 Python语句
下例是个简单的模块 aa.py：

        def test1():
       print("我是模块1")
          def test2():
print("我是模块2")

5.1:模块的引入
5.1.1：import
模块定义好后，我们可以使用 import 语句来引入模块，语法如下

   import module1[, module2[,... moduleN]]
   test.py 文件代码

   import aa
   aa.test1()
   aa.test2()
   #我是模块1
   #我是模块2
   导入python中的模块os/math

   代码:开平方根
   import math
   print(math.sqrt(4))

2、注意:一个模块只会被导入一次，不管你执行了多少次。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行。

5.1.2:from…import 语句

Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中，语法如下

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]
test.py 文件代码

from aa import test1
test1()

我是模块1

注意：只能调用导入的模块中的部分，如果想使用test2,需要如下操作

  from aa import test1,test2
  test1()
  test2()

我是模块1

我是模块2

思考：如果需要导入模块中的部分有很多，怎么操作?
5.1.3:from…import * 语句
把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的，只需使用如下声明：

  from modname import *
  test.py 文件代码

  from aa import *
  test1()
  test2()

我是模块1

我是模块2

扩展
使用all魔幻方法
当被引入的包中有all=(),里面指定的才能被调用，调用的时候使用from模块名

  import*
  aa.py

  __all__=('test1','test2')
  def test1():
      print("我是模块1")
  def test2():
      print("我是模块2")
  def test3():
      print("我是模块2")
  test.py

  from aa import *
  test1()
  test2()

六、Python中的包
包是一个分层次的文件目录结构，它定义了一个由模块及子包，和子包下的子包等组成的 Python 的应用环境。
简单来说，包就是文件夹，但该文件夹下必须存在 init.py 文件, 该文件的内容可以为空。init.py 用于标识当前文件夹是一个包。
考虑一个在 day 目录下的 runoob1.py、runoob2.py、init.py 文件，test.py 为测试调用包的代码，目录结构如下

  test.py
  day
  |-- __init__.py
  |-- runoob1.py
  |-- runoob2.py
  源代码如下：
  day/runoob1.py
  def runoob1():
     print "I'm in runoob1"
  day/runoob2.py

  def runoob2():
     print "I'm in runoob2"

然后我们在 day 同级目录下创建 test.py 来调用 day 包

导入 Phone 包

    from day.runoob1 import runoob1
    from day.runoob2 import runoob2
    runoob1()
    runoob2()
    结果
    I'm in runoob1
    I'm in runoob2
    补充python常用模块

作者：XiaoQu
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