第6章：Python 文件和数据持久化（基于最新版 Python3.12 编写）

当然！让我们深入研究第 6 章的 6.1 节：“文件读写操作”。了解如何与文件进行交互、读取和写入数据是 Python 编程中的基本技能。

6.1 文件读写操作

在这一节，我们将学习如何打开、读取和写入文件。文件是计算机上存储和处理数据的重要方式之一，因此掌握文件读写操作对于处理各种任务至关重要。

6.1.1 打开文件

在 Python 中，使用内置的 open() 函数来打开文件。要打开文件，你需要指定文件的名称和打开模式。

# 打开文件以进行读取
with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()

# 打开文件以进行写入
with open("output.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, World!")

在上面的示例中，我们使用 open() 函数打开了两个文件。第一个示例打开了一个名为 “example.txt” 的文件以供读取（模式为"r"），而第二个示例打开了一个名为 “output.txt” 的文件以供写入（模式为"w"）。使用with语句可以确保文件在使用完后被正确关闭，这是一种良好的做法，因为它可以防止资源泄漏。

6.1.2 读取文件内容

一旦打开了文件，你可以使用不同的方法来读取文件的内容。最常见的方法之一是使用read()方法。

with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()

read()方法将文件的整个内容读取为一个字符串，并将其存储在变量content中。

6.1.3 写入文件内容

要将数据写入文件，你可以使用write()方法。请注意，使用写入模式（“w”）打开文件时，如果文件已存在，它将被清空并替换为新内容。

with open("output.txt", "w") as file:
    file.write("Hello, World!")

在这个示例中，我们将字符串"Hello, World!"写入了名为"output.txt"的文件中。如果文件不存在，将会创建一个新文件。

6.1.4 关闭文件

在处理完文件后，一定要关闭文件，释放资源。使用with语句可以确保文件在退出with块时自动关闭，但你也可以使用close()方法手动关闭文件。

file = open("example.txt", "r")
content = file.read()
file.close()

这是手动关闭文件的方法，但使用with语句更安全和方便。

6.1.5 异常处理

在文件读写操作中，可能会发生各种异常，如文件不存在、权限不足等。因此，在实际应用中，要使用异常处理机制来处理这些情况，以确保程序能够优雅地处理问题而不崩溃。

try:
    with open("example.txt", "r") as file:
        content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在！")
except PermissionError:
    print("没有文件访问权限！")

在这个示例中，我们使用try和except块来捕获可能发生的异常，并提供适当的错误消息。

文件读写操作是 Python 编程中的基础之一。了解如何打开、读取和写入文件，以及如何进行异常处理，对于处理各种任务都是至关重要的。无论你是处理文本文件、日志文件还是配置文件，这些技能都将成为你编程工具箱中的重要工具。继续前进，探索 Python 编程的精彩世界吧！

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当然！让我们深入研究第 6 章的 6.2 节：“处理J SON 和 CSV 文件”。这一节将帮助你了解如何处理这两种常见的数据格式。

6.2 处理 JSON 和 CSV 文件

在现实世界中，经常需要处理 JSON 和 CSV 格式的数据。JSON 通常用于配置文件和 Web API 响应，而 CSV 则用于电子表格和数据导出。了解如何处理这两种格式将为你的数据处理任务提供强大的工具。

6.2.1 读取 JSON 文件

JSON（JavaScript Object Notation）是一种常见的数据交换格式，它以易读和易写的文本形式表示数据对象。Python 内置了处理 JSON 的模块。

import json

# 从JSON文件中读取数据
with open("data.json", "r") as json_file:
    data = json.load(json_file)

# 访问JSON数据
print(data["name"])
print(data["age"])

在上面的示例中，我们使用json.load()方法从名为"data.json"的 JSON 文件中读取数据，并将其解析为 Python 字典。然后，我们可以像访问字典一样访问 JSON 数据的各个字段。

6.2.2 写入 JSON 文件

如果你想将 Python 数据结构保存为 JSON 文件，也可以使用 JSON 模块。

import json

# 创建一个Python字典
data = {"name": "Alice", "age": 30}

# 将数据写入JSON文件
with open("output.json", "w") as json_file:
    json.dump(data, json_file)

在这个示例中，我们首先创建了一个包含数据的 Python 字典，然后使用 json.dump() 方法将数据写入名为 “output.json” 的 JSON 文件中。

6.2.3 处理 CSV 文件

CSV（Comma-Separated Values）是一种常见的表格数据格式，它使用逗号或其他分隔符来分隔数据字段。Python 内置了处理 CSV 的模块。

import csv

# 从CSV文件中读取数据
with open("data.csv", "r", newline="") as csv_file:
    reader = csv.DictReader(csv_file)
    for row in reader:
        print(row["name"], row["age"])

在上面的示例中，我们使用csv.DictReader()来读取CSV文件，并将每一行数据解析为一个字典，其中列名作为字典的键。然后，我们可以轻松地访问和处理 CSV 数据。

6.2.4 写入 CSV 文件

如果你有一个包含字典的列表，可以使用CSV模块将数据写入CSV文件。

import csv

data_to_write = [{"name": "Alice", "age": 30}, {"name": "Bob", "age": 25}]

# 写入CSV文件
with open("output.csv", "w", newline="") as csv_file:
    fieldnames = ["name", "age"]
    writer = csv.DictWriter(csv_file, fieldnames=fieldnames)
    writer.writeheader()
    for row in data_to_write:
        writer.writerow(row)

在这个示例中，我们首先创建了一个包含字典的列表，然后使用csv.DictWriter()来将数据写入CSV文件。我们还使用writeheader()方法写入CSV文件的列名。

6.2.5 异常处理

在处理文件时，要注意处理可能出现的异常，例如文件不存在或格式错误。使用适当的异常处理来确保你的程序能够容忍各种情况。

处理 JSON 和 CSV 文件是 Python 编程中的常见任务，无论你是从外部数据源导入数据，还是将数据导出到其他系统，这些技能都非常有价值。继续前进，探索 Python 编程的奇妙世界，你的数据处理能力将更上一层楼！

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当然，让我们深入研究第6章的6.3节：“数据库交互基础”。这一节将帮助你了解如何使用Python与MySQL数据库进行交互和编程。

6.3 数据库交互基础

数据库是用于存储和管理大量结构化数据的强大工具。Python提供了多种库和模块，可以让你与各种数据库系统进行交互，包括MySQL、SQLite、PostgreSQL等。在本节中，我们将重点介绍如何与MySQL数据库进行交互和编程。

6.3.1 连接到 MySQL 数据库

首先，我们需要使用合适的库来连接到 MySQL 数据库。在 Python 中，常用的库是mysql-connector-python，你可以使用pip来安装它：

pip install mysql-connector-python

然后，你可以使用以下代码来连接到MySQL数据库：

import mysql.connector

# 创建数据库连接
conn = mysql.connector.connect(
    host="localhost",
    user="username",
    password="password",
    database="mydatabase"
)

# 创建游标对象
cursor = conn.cursor()

在上面的示例中，我们使用mysql.connector库创建了与MySQL数据库的连接。你需要提供数据库的主机名（host）、用户名（user）、密码（password）和数据库名称（database）。然后，我们创建了一个游标对象，用于执行SQL查询和操作数据库。

6.3.2 执行 SQL 查询

一旦连接到数据库，你可以使用游标对象来执行SQL查询和操作数据。以下是一些常见的示例：

6.3.2.1 创建表格

# 创建表格
cursor.execute("CREATE TABLE IF NOT EXISTS users (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY, name VARCHAR(255), age INT)")

6.3.2.2 插入数据

# 插入数据
sql = "INSERT INTO users (name, age) VALUES (%s, %s)"
values = ("Alice", 30)
cursor.execute(sql, values)

# 提交更改
conn.commit()

6.3.2.3 查询数据

# 查询数据
cursor.execute("SELECT * FROM users")
result = cursor.fetchall()

for row in result:
    print(row)

6.3.2.4 更新数据

# 更新数据
sql = "UPDATE users SET age = %s WHERE name = %s"
values = (25, "Alice")
cursor.execute(sql, values)

# 提交更改
conn.commit()

6.3.2.5 删除数据

# 删除数据
sql = "DELETE FROM users WHERE name = %s"
values = ("Alice",)
cursor.execute(sql, values)

# 提交更改
conn.commit()

这些示例演示了如何执行常见的SQL操作，包括创建表格、插入数据、查询数据、更新数据和删除数据。

6.3.3 提交更改和关闭连接

在执行SQL操作后，一定要使用commit()方法提交更改，以确保更改生效。最后，不要忘记关闭数据库连接。

# 提交更改
conn.commit()

# 关闭游标和连接
cursor.close()
conn.close()

6.3.4 异常处理

与文件操作类似，在数据库交互过程中也可能发生各种异常，例如数据库连接失败、SQL 语法错误等。因此，要使用适当的异常处理机制来处理这些情况，以确保程序能够容忍各种问题。

import mysql.connector

try:
    # 尝试连接到数据库
    conn = mysql.connector.connect(
        host="localhost",
        user="username",
        password="password",
        database="mydatabase"
    )

    # 创建游标对象
    cursor = conn.cursor()

    # 执行SQL查询
    cursor.execute("SELECT * FROM users")
    result = cursor.fetchall()

    for row in result:
        print(row)

except mysql.connector.Error as err:
    # 处理数据库连接或查询错误
    print(f"数据库错误: {err}")

finally:
    # 无论是否发生异常，都要关闭游标和连接
    if 'conn' in locals():
        conn.close()
    if 'cursor' in locals():
        cursor.close()

在上面的示例中，我们使用try和except块来尝试连接到数据库并执行查询。如果发生与数据库连接或查询相关的异常，它们将被捕获并处理，然后程序将继续执行。无论是否发生异常，finally块都会确保关闭数据库连接和游标，以释放资源。

这个案例演示了如何使用异常处理机制来容忍可能发生的问题，从而使程序更稳定。这对于生产环境中的数据库应用程序非常重要，因为它们需要具备高可用性和容错性。

数据库交互是 Python 编程中的重要部分，它使你能够处理和管理大量的结构化数据。无论你是构建 Web 应用程序、数据分析工具还是管理系统，与数据库交互的能力都是非常有价值的。继续前进，探索 Python 编程的奇妙世界，你将能够构建强大的数据库驱动应用程序！