一文搞懂文件操作与异常模块

本文转载自微信公众号「数据STUDIO」，作者云朵君  。转载本文请联系数据STUDIO公众号。

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大家好!我是云朵君，今天给大家带来一篇Python文件操作与异常处理，这两个部分往往是初学者入门时容易忽略的部分。大家重点的精力都放在如何写出高大上的算法，如何画出酷炫的图形，如何使用机器学习模型等等，而常常容易忽略Python文件操作与异常处理，这两个看似不起眼却在python中却担着至关重要的角色。下面我们就来一起看看吧。

文件操作

我们的程序可以读取文件，也可以写入文件。默认情况下，文件以读模式('r')打开，但也可以以写模式('w')和附加模式('a')打开。

你的程序可以从文件中读取信息，也可以向文件中写入数据。从文件中读取可以让你处理各种各样的信息;写入文件允许用户在下次运行你的程序时重新开始。您可以将文本写入文件，还可以将Python结构(如列表)存储在数据文件中。

读取文件

要从文件中读取，程序需要打开文件，然后读取文件的内容。您可以一次读取文件的全部内容，也可以逐行读取文件。with语句确保当程序完成对文件的访问后，文件被正确地关闭。

  • 一次读取整个文件
 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'siddhartha.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     contents = f_obj.read() 
    4. 
  
  
  
  4. print(contents) 
    5.
  • 逐行读取

从文件中读取的每一行在行尾都有一个换行符，而print函数会添加它自己的换行符。rstrip()方法消除了打印到终端时会产生的额外空白行。

 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'siddhartha.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     for line in f_obj: 
    4. 
  
  
  
  4. print(line.rstrip()) 
    5.
  • 将行存储在列表中
 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'siddhartha.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     lines = f_obj.readlines() 
    4. 
  
  
  
  4. for line in lines: 
    5. 
  
  
  
  5.     print(line.rstrip()) 
    6.
  • 写入文件

将'w'参数传递给open()告诉Python你想写入文件。小心：如果文件已经存在，这将删除文件的内容。

传递'a'参数告诉Python你想要添加到一个现有文件的末尾。

  • 写入一个空文件
 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'programming.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename, 'w') as f: 
    3. 
  
  
  
  3.     f.write("I love programming!") 
    4.
  • 向空文件写入多行
 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'programming.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename, 'w') as f: 
    3. 
  
  
  
  3.     f.write("I love programming!\n") 
    4. 
  
  
  
  4.     f.write("I love creating new games.\n") 
    5.
  • 追加写入文件
 
 
 
    
  
  
  
  1. filename = 'programming.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. with open(filename, 'a') as f: 
    3. 
  
  
  
  3.     f.write("I also love working with data.\n") 
    4. 
  
  
  
  4.     f.write("I love making apps as well.\n") 
    5.

文件路径

当Python运行open()函数时，它会在存储正在执行的程序的同一目录中查找文件。可以使用相对路径从子文件夹中打开文件。也可以使用绝对路径来打开系统中的任何文件。

  • 从子文件夹中打开文件
 
 
 
    
  
  
  
  1. f_path = "text_files/alice.txt" 
    2. 
  
  
  
  2. with open(f_path) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     lines = f_obj.readlines() 
    4. 
  
  
  
  4. for line in lines: 
    5. 
  
  
  
  5.     print(line.rstrip()) 
    6.
  • 使用绝对路径打开文件
 
 
 
    
  
  
  
  1. f_path = "/home/ehmatthes/books/alice.txt" 
    2. 
  
  
  
  2. with open(f_path) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     lines = f_obj.readlines() 
    4.
  • 在Windows上打开文件

Windows有时会错误地解释正斜杠。如果遇到这种情况，请在文件路径中使用反斜杠。

 
 
 
    
  
  
  
  1. f_path = r"C:\Users\ehmatthes\books\alice.txt" 
    2. 
  
  
  
  2. with open(f_path) as f_obj: 
    3. 
  
  
  
  3.     lines = f_obj.readlines() 
    4.

Except异常模块

异常是帮助程序以适当方式响应错误的特殊对象。例如，如果程序试图打开一个不存在的文件，可以使用异常来显示一个信息丰富的错误消息，而不是使程序崩溃。

将可能导致错误的代码放置在try块中。响应错误时应该运行的代码位于except块中。只有在try块成功时才应该运行的代码被放入else块。

 
 
 
    
  
  
  
  1. prompt = "How many tickets do you need? " 
    2. 
  
  
  
  2. num_tickets = input(prompt) 
    3. 
  
  
  
  3. try: 
    4. 
  
  
  
  4.     num_tickets = int(num_tickets) 
    5. 
  
  
  
  5. except ValueError: 
    6. 
  
  
  
  6.     print("Please try again.") 
    7. 
  
  
  
  7. else: 
    8. 
  
  
  
  8.     print("Your tickets are printing.") 
    9.

try-except代码块

  • 处理ZeroDivisionError异常
 
 
 
    
  
  
  
  1. try: 
    2. 
  
  
  
  2.     print(5/0) 
    3. 
  
  
  
  3. except ZeroDivisionError: 
    4. 
  
  
  
  4.     print("You can't divide by zero!") 
    5.
  • 处理FileNotFoundError异常
 
 
 
    
  
  
  
  1. f_name = 'siddhartha.txt' 
    2. 
  
  
  
  2. try: 
    3. 
  
  
  
  3.     with open(f_name) as f_obj: 
    4. 
  
  
  
  4.         lines = f_obj.readlines() 
    5. 
  
  
  
  5. except FileNotFoundError: 
    6. 
  
  
  
  6.     msg = "Can't find file {0}.".format(f_name) 
    7. 
  
  
  
  7.     print(msg) 
    8.

在编写代码时，很难知道要处理哪种异常。尝试编写没有try块的代码，并让它生成一个错误。回溯将告诉您程序需要处理哪种异常。

else代码块

try块应该只包含可能导致错误的代码。任何依赖于try块成功运行的代码都应该放在else块中。

  • 使用else块
 
 
 
    
  
  
  
  1. print("Enter two numbers. I'll divide them.") 
    2. 
  
  
  
  2. x = input("First number: ") 
    3. 
  
  
  
  3. y = input("Second number: ") 
    4. 
  
  
  
  4. try: 
    5. 
  
  
  
  5.     result = int(x) / int(y) 
    6. 
  
  
  
  6. except ZeroDivisionError: 
    7. 
  
  
  
  7.     print("You can't divide by zero!") 
    8. 
  
  
  
  8. else: 
    9. 
  
  
  
  9.    print(result) 
    10.
  • 防止用户输入导致的崩溃

如果没有下面示例中的except块，如果用户试图除零，程序将崩溃。正如所写的，它将优雅地处理错误并继续运行。

 
 
 
    
  
  
  
  1. # 一个简单的除法计算器。 
    2. 
  
  
  
  2. print("Enter two numbers. I'll divide them.") 
    3. 
  
  
  
  3. print("Enter 'q' to quit.") 
    4. 
  
  
  
  4. while True: 
    5. 
  
  
  
  5.     x = input("\nFirst number: ") 
    6. 
  
  
  
  6.     if x == 'q': 
    7. 
  
  
  
  7.         break 
    8. 
  
  
  
  8.     y = input("Second number: ") 
    9. 
  
  
  
  9.     if y == 'q': 
    10. 
  
  
  
  10. break 
    11. 
  
  
  
  11.     try: 
    12. 
  
  
  
  12.         result = int(x) / int(y) 
    13. 
  
  
  
  13.     except ZeroDivisionError: 
    14. 
  
  
  
  14.         print("You can't divide by zero!") 
    15. 
  
  
  
  15.     else: 
    16. 
  
  
  
  16.         print(result) 
    17.

默默地失败

有时希望程序在遇到错误时继续运行，而不向用户报告错误。在else块中使用pass语句可以做到这一点。

  • 在else块中使用pass语句
 
 
 
    
  
  
  
  1. f_names = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 
    2. 
  
  
  
  2.            'moby_dick.txt', 'little_women.txt'] 
    3. 
  
  
  
  3. for f_name in f_names: 
    4. 
  
  
  
  4.     # 报告找到的每个文件的长度。 
    5. 
  
  
  
  5.     try: 
    6. 
  
  
  
  6.         with open(f_name) as f_obj: 
    7. 
  
  
  
  7.             lines = f_obj.readlines() 
    8. 
  
  
  
  8.     except FileNotFoundError: 
    9. 
  
  
  
  9.         # 继续看下一个文件。 
    10. 
  
  
  
  10.         pass  
    11. 
  
  
  
  11.   else: 
    12. 
  
  
  
  12.         num_lines = len(lines) 
    13. 
  
  
  
  13.         msg = "{0} has {1} lines.".format( 
    14. 
  
  
  
  14.             f_name, num_lines) 
    15. 
  
  
  
  15.         print(msg) 
    16.

避免空的except块

异常处理代码应该捕获在程序执行期间预期发生的特定异常。空的except块将捕获所有异常，包括在强制关闭程序时可能需要的键盘中断和系统退出。

如果你想使用try块，但又不确定要捕获哪个异常，那么使用exception。它将捕获大多数异常，但仍然允许您故意中断程序。

  • 避免空的except块
 
 
 
    
  
  
  
  1. try: 
    2. 
  
  
  
  2.    # Do something 
    3. 
  
  
  
  3. except: 
    4. 
  
  
  
  4.    pass 
    5.
  • 使用Exception
 
 
 
    
  
  
  
  1. try: 
    2. 
  
  
  
  2.     # Do something 
    3. 
  
  
  
  3. except Exception: 
    4. 
  
  
  
  4.     pass 
    5.
  • 打印异常
 
 
 
    
  
  
  
  1. try: 
    2. 
  
  
  
  2.     # Do something 
    3. 
  
  
  
  3. except Exception as e: 
    4. 
  
  
  
  4.     print(e, type(e)) 
    5.

使用json存储数据

json模块允许您将简单的Python数据结构转储到一个文件中，并在程序下次运行时从该文件加载数据。JSON数据格式不是特定于Python的，所以你也可以与使用其他语言的人共享这类数据。

在处理存储的数据时，了解如何管理异常非常重要。在处理数据之前，通常希望确保试图加载的数据存在。

  • 使用json.dump()存储数据
 
 
 
    
  
  
  
  1. # 存储一些数字。 
    2. 
  
  
  
  2. import json 
    3. 
  
  
  
  3. numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13] 
    4. 
  
  
  
  4. filename = 'numbers.json' 
    5. 
  
  
  
  5. with open(filename, 'w') as f_obj: 
    6. 
  
  
  
  6.     json.dump(numbers, f_obj) 
    7.
  • 使用json.load()存储数据
 
 
 
    
  
  
  
  1. # 加载一些以前存储的数字。 
    2. 
  
  
  
  2. import json 
    3. 
  
  
  
  3. filename = 'numbers.json' 
    4. 
  
  
  
  4. with open(filename) as f_obj: 
    5. 
  
  
  
  5.     numbers = json.load(f_obj) 
    6. 
  
  
  
  6. print(numbers) 
    7.
  • 确保存储的数据存在
 
 
 
    
  
  
  
  1. import json 
    2. 
  
  
  
  2. f_name = 'numbers.json' 
    3. 
  
  
  
  3. try: 
    4. 
  
  
  
  4.     with open(f_name) as f_obj: 
    5. 
  
  
  
  5.         numbers = json.load(f_obj) 
    6. 
  
  
  
  6. except FileNotFoundError: 
    7. 
  
  
  
  7.     msg = "Can’t find {0}.".format(f_name) 
    8. 
  
  
  
  8.     print(msg) 
    9. 
  
  
  
  9. else: 
    10. 
  
  
  
  10.     print(numbers) 
    11.

决定报告哪些错误

编写良好、经过适当测试的代码不太容易出现内部错误，比如语法或逻辑错误。但是，每当你的程序依赖于诸如用户输入或文件存在之类的外部因素时，就有可能引发异常。

如何将错误传达给用户取决于你自己。有时用户需要知道一个文件是否丢失了;有时最好是静默地处理错误。一点经验会帮助你知道该报告多少。

本文标题：一文搞懂文件操作与异常模块
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