文件和异常_python

文件和异常

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文件和异常
- 从文件中读取数据
- - 读取整个文件
  - 文件路径
  - 逐行读取
  - 创建一个包含文件各行内容的列表
  - 使用文件的内容
  - 圆周率值中包含你的生日吗
- 写入文件

至此，你掌握了编写组织有序、易于使用的程序所需的基本技能，该考虑让程序目标更明确、用途更大了。

在本章中，你将学习处理文件，让程序能够快速地分析大量数据；你将学习错误处理，避免程序在面对意外情形时崩溃；你将学习异常，它们时 python 创建的特殊对象，用于管理程序运行时出现的错误；你还将学习模块 json，它让你能够保存用户数据，以免在程序停止运行后丢失。

从文件中读取数据读取整个文件

要读取文件，需要一个包含几行文本的文件。

下面首先创建一个文件，它包含精确到小数点后30位的圆周率值，且在小数点后每10位处换行：

3.1415926535
  8979323846
  2643383279

下面的程序打开并读取这个文件，再将其内容显示到屏幕上：

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，哪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 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 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唔能够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() 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。

文件路径

将类似于 pi_digits.txt 的简单文件名传递给函数 open() 时，python 将在当前执行的文件（即 .py 程序文件）所在的目录中查找。

根据你组织文件的方式，有时可能要打开不在程序文件所属目录中的文件。

例如，你可能将程序文件存储在了文件夹 python_work 中，而该文件夹中有一个名为 text_files 的文件夹用于存储程序文件 *** 作的文本文件。

虽然 text_files 包含在文件夹 python_work 中，但仅向 open() 传递位于前者的文件名称也不可行，因为 python 只在文件夹 python_work 中查找，而不会在其子文件夹 text_files 中查找。

要让 python 打开不与程序文件位于同一目录中的文件，需要提供文件路径，让 python 到系统的特定位置去查找。

由于文件及 text_files 位于文件夹 python_work 中，可以使用相对文件路径来打开其中的文件。

相对路径让 python 到指定的位置去查找，而该位置时相对于当前运行的程序所在目录的。

例如：

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

这行代码让 python 到文件夹 python_work 下的文件夹 text_files 中去查找指定的 .txt 文件。

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。

还可以将文件在计算机中的准确位置告诉 python，这样就不用关心当前运行的程序存储在什么地方了。

这称为绝对文件路径。

在相对路径行不通时，可使用绝对路径。

例如，如果 text_files 并不在文件夹 python_work 中，而在文件夹 other_files 中，则向 open() 传递路径 ’text_files/filename.txt’行不通，因为 python 只在文件夹 python_work 中查找该位置。

为明确指出 python 到哪里去查找，需要提供完整的路径。

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

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

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，将发生错误，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

读取文件时，常常需要检查其中的每一行：可能要在文件中查找特定的信息，或者要以某种方式修改文件中的文本。

例如，你可能要遍历一个包含天气数据的文件，并使用天气描述中包含 sunny 字样的行。

在新闻报道中，你可能会查找包含标签的行，并按特定的格式设置它。

要用每次一行的方式检查文件，可对文件对象使用 for 循环：

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

将要读取的文件的名称赋给变量 filename。

这是使用文件时一种常见的做法。

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，因此可以轻松将 ’pi_digits.txt’ 替换位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。

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。

打印每一行时，发现多了空白行：

3.1415926535
  
  8979323846

  2643383279

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()：

>>> filename = 'pi_digits.txt'
>>> with open(filename) as file_object:
>>> 	for line in file_object:
>>> 		print(line.strip())
3.1415926535  
  8979323846
  2643383279

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部分，也可以推迟到程序后面再处理。

下面的示例在 with 代码块中将文件 pi_digits.txt 的各行存储在一个列表中，再在 with 代码块外打印：

>>> filename = 'pi_digits.txt'
>>> with open(filename) as file_object:
>>> 	lines = file_object.readlines()
>>> for line in lines:
>>> 	print(line.strip())
3.1415926535  
  8979323846
  2643383279

使用方法 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，依然可以使用这个变量。

接着使用一个简单的 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，所以输出与文件内荣完全一致。

使用文件的内容

将文件读取到内存中后，就能一任何方式使用这些数据了。

下面以简单的方式使用圆周率的值。

首先，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

像前一个示例一样，首先打开文件，并将其中所有的行都存储在一个列表中。

本例中创建了一个变量 pi_string，用于指向圆周率的值。

接下来，使用一个循环将各行加入 pi_string，并删除每行末尾的换行符。

并打印这个字符串及其长度。

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。

圆周率值中包含你的生日吗

我一直想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得前 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，再检查这个字符串是否包含在 pi_string 中：

>>> filename = 'pi_digits.txt'
>>> with open(filename) as file_object:
>>> 	lines = file_object.readlines()
>>> pi_string = ''
>>> for line in lines:
>>> 	pi_string += line.strip()
>>> birthday = input("Enter your birthday, in the form mmddyy: ")
>>> if birthday in pi_string:
>>> 	print("Your birthday appears in the first million digits of pi!")
>>> else:
>>> 	print("Your birthday does not appear in the first million digits of pi.")
Enter your birthday, in the form mmddyy: 120372
Your birthday appears in the first million digits of pi!