Python中的文件操作和異常

文章目錄

• Python中的文件操作和異常
• 一、文件
• • 01. 文件的概念
  • • 1.1 文件的概念和作用
    • 1.2 文件的存儲方式
    • • 文本文件和二進制文件
  • 02. 文件的基本操作
  • • 2.1 操作文件的套路
    • 2.2 操作文件的函數/方法
    • 2.3 read 方法 —— 讀取文件
    • • 文件指針
    • 2.4 打開文件的方式
    • 2.5 按行讀取文件內容
    • • `readline` 方法
    • 2.6 文件讀寫案例 —— 復制文件
    • • 小文件復制
      • 大文件復制
  • 03. 文件/目錄的常用管理操作
  • • 文件操作
    • 目錄操作
  • 04. 文本文件的編碼格式
  • • 4.1 ASCII 編碼和 UNICODE 編碼
    • • `ASCII` 編碼
      • `UTF-8` 編碼格式
    • 4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文
    • • unicode 字符串
• 二、異常
• • 01. 異常的概念
  • 02. 捕獲異常
  • • 2.1 簡單的捕獲異常語法
    • • 簡單異常捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數
    • 2.2 錯誤類型捕獲
    • • 異常類型捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數
      • 捕獲未知錯誤
    • 2.3 異常捕獲完整語法
  • 03. 異常的傳遞
  • 04. 拋出 `raise` 異常
  • • 4.1 應用場景
    • 4.2 拋出異常

一、文件

01. 文件的概念

1.1 文件的概念和作用

• 計算機的 文件，就是存儲在某種 長期儲存設備 上的一段 數據
• 長期存儲設備包括：硬盤、U 盤、移動硬盤、光盤…

文件的作用

將數據長期保存下來，在需要的時候使用

CPU內存硬盤

1.2 文件的存儲方式

• 在計算機中，文件是以 二進制 的方式保存在磁盤上的

文本文件和二進制文件

• 文本文件

  • 可以使用 文本編輯軟件 查看
  • 本質上還是二進制文件
  • 例如：python 的源程序

• 二進制文件

  • 保存的內容 不是給人直接閱讀的，而是 提供給其他軟件使用的
  • 例如：圖片文件、音頻文件、視頻文件等等
  • 二進制文件不能使用 文本編輯軟件 查看

02. 文件的基本操作

2.1 操作文件的套路

在 計算機 中要操作文件的套路非常固定，一共包含三個步驟：

打開文件

讀、寫文件

• 讀 將文件內容讀入內存
• 寫 將內存內容寫入文件

關閉文件

2.2 操作文件的函數/方法

• 在 Python 中要操作文件需要記住 1 個函數和 3 個方法

序號函數/方法說明

01	open	打開文件，并且返回文件操作對象
02	read	將文件內容讀取到內存
03	write	將指定內容寫入文件
04	close	關閉文件

• open 函數負責打開文件，并且返回文件對象
• read/write/close 三個方法都需要通過 文件對象 來調用

2.3 read 方法 —— 讀取文件

• open 函數的第一個參數是要打開的文件名（文件名區分大小寫）
  • 如果文件 存在，返回 文件操作對象
  • 如果文件 不存在，會 拋出異常
• read 方法可以一次性 讀入 并 返回 文件的 所有內容
• close 方法負責 關閉文件
  • 如果 忘記關閉文件，會造成系統資源消耗，而且會影響到后續對文件的訪問
• 注意：read 方法執行后，會把 文件指針 移動到 文件的末尾

# 1. 打開 - 文件名需要注意大小寫 file = open("README")# 2. 讀取 text = file.read() print(text)# 3. 關閉 file.close()

提示

• 在開發中，通常會先編寫 打開 和 關閉 的代碼，再編寫中間針對文件的 讀/寫 操作！

文件指針

• 文件指針 標記 從哪個位置開始讀取數據
• 第一次打開 文件時，通常 文件指針會指向文件的開始位置
• 當執行了 read 方法后，文件指針 會移動到 讀取內容的末尾
  • 默認情況下會移動到 文件末尾

思考

• 如果執行了一次 read 方法，讀取了所有內容，那么再次調用 read 方法，還能夠獲得到內容嗎？

答案

• 不能
• 第一次讀取之后，文件指針移動到了文件末尾，再次調用不會讀取到任何的內容

2.4 打開文件的方式

• open 函數默認以 只讀方式 打開文件，并且返回文件對象

語法如下：

f = open("文件名", "訪問方式") 訪問方式說明

r	以只讀方式打開文件。文件的指針將會放在文件的開頭，這是默認模式。如果文件不存在，拋出異常
w	以只寫方式打開文件。如果文件存在會被覆蓋。如果文件不存在，創建新文件
a	以追加方式打開文件。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結尾。如果文件不存在，創建新文件進行寫入
r+	以讀寫方式打開文件。文件的指針將會放在文件的開頭。如果文件不存在，拋出異常
w+	以讀寫方式打開文件。如果文件存在會被覆蓋。如果文件不存在，創建新文件
a+	以讀寫方式打開文件。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結尾。如果文件不存在，創建新文件進行寫入

提示

• 頻繁的移動文件指針，會影響文件的讀寫效率，開發中更多的時候會以 只讀、只寫 的方式來操作文件

寫入文件示例

# 打開文件 f = open("README", "w")f.write("hello python！\n") f.write("今天天氣真好")# 關閉文件 f.close()

2.5 按行讀取文件內容

• read 方法默認會把文件的 所有內容 一次性讀取到內存
• 如果文件太大，對內存的占用會非常嚴重

readline 方法

• readline 方法可以一次讀取一行內容
• 方法執行后，會把 文件指針 移動到下一行，準備再次讀取

讀取大文件的正確姿勢

# 打開文件 file = open("README")while True:# 讀取一行內容text = file.readline()# 判斷是否讀到內容if not text:break# 每讀取一行的末尾已經有了一個 `\n`print(text, end="")# 關閉文件 file.close()

2.6 文件讀寫案例 —— 復制文件

小文件復制

• 打開一個已有文件，讀取完整內容，并寫入到另外一個文件

# 1. 打開文件 file_read = open("README") file_write = open("README[復件]", "w")# 2. 讀取并寫入文件 text = file_read.read() file_write.write(text)# 3. 關閉文件 file_read.close() file_write.close()

大文件復制

• 打開一個已有文件，逐行讀取內容，并順序寫入到另外一個文件

# 1. 打開文件 file_read = open("README") file_write = open("README[復件]", "w")# 2. 讀取并寫入文件 while True:# 每次讀取一行text = file_read.readline()# 判斷是否讀取到內容if not text:breakfile_write.write(text)# 3. 關閉文件 file_read.close() file_write.close()

03. 文件/目錄的常用管理操作

• 在 終端 / 文件瀏覽器、 中可以執行常規的 文件 / 目錄 管理操作，例如：
  • 創建、重命名、刪除、改變路徑、查看目錄內容、……
• 在 Python 中，如果希望通過程序實現上述功能，需要導入 os 模塊

文件操作

序號方法名說明示例

01	rename	重命名文件	os.rename(源文件名, 目標文件名)
02	remove	刪除文件	os.remove(文件名)

目錄操作

序號方法名說明示例

01	listdir	目錄列表	os.listdir(目錄名)
02	mkdir	創建目錄	os.mkdir(目錄名)
03	rmdir	刪除目錄	os.rmdir(目錄名)
04	getcwd	獲取當前目錄	os.getcwd()
05	chdir	修改工作目錄	os.chdir(目標目錄)
06	path.isdir	判斷是否是文件	os.path.isdir(文件路徑)

提示：文件或者目錄操作都支持 相對路徑 和 絕對路徑

04. 文本文件的編碼格式

• 文本文件存儲的內容是基于 字符編碼 的文件，常見的編碼有 ASCII 編碼，UNICODE 編碼等

Python 2.x 默認使用 ASCII 編碼格式
Python 3.x 默認使用 UTF-8 編碼格式

4.1 ASCII 編碼和 UNICODE 編碼

ASCII 編碼

• 計算機中只有 256 個 ASCII 字符
• 一個 ASCII 在內存中占用 1 個字節 的空間
  • 8 個 0/1 的排列組合方式一共有 256 種，也就是 2 ** 8

UTF-8 編碼格式

• 計算機中使用 1~6 個字節 來表示一個 UTF-8 字符，涵蓋了 地球上幾乎所有地區的文字
• 大多數漢字會使用 3 個字節 表示
• UTF-8 是 UNICODE 編碼的一種編碼格式

4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文

Python 2.x 默認使用 ASCII 編碼格式
Python 3.x 默認使用 UTF-8 編碼格式

• 在 Python 2.x 文件的 第一行 增加以下代碼，解釋器會以 utf-8 編碼來處理 python 文件

# *-* coding:utf8 *-*

這方式是官方推薦使用的！

• 也可以使用

# coding=utf8

unicode 字符串

• 在 Python 2.x 中，即使指定了文件使用 UTF-8 的編碼格式，但是在遍歷字符串時，仍然會 以字節為單位遍歷 字符串
• 要能夠 正確的遍歷字符串，在定義字符串時，需要 在字符串的引號前，增加一個小寫字母 u，告訴解釋器這是一個 unicode 字符串（使用 UTF-8 編碼格式的字符串）

# *-* coding:utf8 *-*# 在字符串前，增加一個 `u` 表示這個字符串是一個 utf8 字符串 hello_str = u"你好世界"print(hello_str)for c in hello_str:print(c)

二、異常

01. 異常的概念

• 程序在運行時，如果 Python 解釋器 遇到 到一個錯誤，會停止程序的執行，并且提示一些錯誤信息，這就是 異常
• 程序停止執行并且提示錯誤信息 這個動作，我們通常稱之為：拋出(raise)異常
  

程序開發時，很難將 所有的特殊情況 都處理的面面俱到，通過 異常捕獲 可以針對突發事件做集中的處理，從而保證程序的 穩定性和健壯性

02. 捕獲異常

2.1 簡單的捕獲異常語法

• 在程序開發中，如果 對某些代碼的執行不能確定是否正確，可以增加 try(嘗試) 來 捕獲異常
• 捕獲異常最簡單的語法格式：

try:嘗試執行的代碼 except:出現錯誤的處理

• try 嘗試，下方編寫要嘗試代碼，不確定是否能夠正常執行的代碼
• except 如果不是，下方編寫嘗試失敗的代碼

簡單異常捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數

try:# 提示用戶輸入一個數字num = int(input("請輸入數字：")) except:print("請輸入正確的數字")

2.2 錯誤類型捕獲

• 在程序執行時，可能會遇到 不同類型的異常，并且需要 針對不同類型的異常，做出不同的響應，這個時候，就需要捕獲錯誤類型了

• 語法如下：

try:# 嘗試執行的代碼pass except 錯誤類型1:# 針對錯誤類型1，對應的代碼處理pass except (錯誤類型2, 錯誤類型3):# 針對錯誤類型2 和 3，對應的代碼處理pass except Exception as result:print("未知錯誤 %s" % result)

• 當 Python 解釋器 拋出異常 時，最后一行錯誤信息的第一個單詞，就是錯誤類型

異常類型捕獲演練 —— 要求用戶輸入整數

需求

提示用戶輸入一個整數

使用 8 除以用戶輸入的整數并且輸出

try:num = int(input("請輸入整數："))result = 8 / numprint(result) except ValueError:print("請輸入正確的整數") except ZeroDivisionError:print("除 0 錯誤")

捕獲未知錯誤

• 在開發時，要預判到所有可能出現的錯誤，還是有一定難度的
• 如果希望程序 無論出現任何錯誤，都不會因為 Python 解釋器 拋出異常而被終止，可以再增加一個 except

語法如下：

except Exception as result:print("未知錯誤 %s" % result)

2.3 異常捕獲完整語法

• 在實際開發中，為了能夠處理復雜的異常情況，完整的異常語法如下：

提示：

• 有關完整語法的應用場景，在后續學習中，結合實際的案例會更好理解
• 現在先對這個語法結構有個印象即可

try:# 嘗試執行的代碼pass except 錯誤類型1:# 針對錯誤類型1，對應的代碼處理pass except 錯誤類型2:# 針對錯誤類型2，對應的代碼處理pass except (錯誤類型3, 錯誤類型4):# 針對錯誤類型3 和 4，對應的代碼處理pass except Exception as result:# 打印錯誤信息print(result) else:# 沒有異常才會執行的代碼pass finally:# 無論是否有異常，都會執行的代碼print("無論是否有異常，都會執行的代碼")

• else 只有在沒有異常時才會執行的代碼

• finally 無論是否有異常，都會執行的代碼

• 之前一個演練的 完整捕獲異常 的代碼如下：

try:num = int(input("請輸入整數："))result = 8 / numprint(result) except ValueError:print("請輸入正確的整數") except ZeroDivisionError:print("除 0 錯誤") except Exception as result:print("未知錯誤 %s" % result) else:print("正常執行") finally:print("執行完成，但是不保證正確")

03. 異常的傳遞

• 異常的傳遞 —— 當 函數/方法 執行 出現異常，會 將異常傳遞 給 函數/方法 的 調用一方
• 如果 傳遞到主程序，仍然 沒有異常處理，程序才會被終止

提示

• 在開發中，可以在主函數中增加 異常捕獲
• 而在主函數中調用的其他函數，只要出現異常，都會傳遞到主函數的 異常捕獲 中
• 這樣就不需要在代碼中，增加大量的 異常捕獲，能夠保證代碼的整潔

需求

定義函數 demo1() 提示用戶輸入一個整數并且返回

定義函數 demo2() 調用 demo1()

在主程序中調用 demo2()

def demo1():return int(input("請輸入一個整數："))def demo2():return demo1()try:print(demo2()) except ValueError:print("請輸入正確的整數") except Exception as result:print("未知錯誤 %s" % result)

04. 拋出 raise 異常

4.1 應用場景

• 在開發中，除了 代碼執行出錯 Python 解釋器會 拋出 異常之外
• 還可以根據 應用程序 特有的業務需求 主動拋出異常

示例

• 提示用戶 輸入密碼，如果 長度少于 8，拋出 異常

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注意

• 當前函數 只負責 提示用戶輸入密碼，如果 密碼長度不正確，需要其他的函數進行額外處理
• 因此可以 拋出異常，由其他需要處理的函數 捕獲異常

4.2 拋出異常

• Python 中提供了一個 Exception 異常類
• 在開發時，如果滿足 特定業務需求時，希望 拋出異常，可以：
• 創建 一個 Exception 的 對象
• 使用 raise 關鍵字 拋出 異常對象

需求

• 定義 input_password 函數，提示用戶輸入密碼
• 如果用戶輸入長度 < 8，拋出異常
• 如果用戶輸入長度 >=8，返回輸入的密碼

def input_password():# 1. 提示用戶輸入密碼pwd = input("請輸入密碼：")# 2. 判斷密碼長度，如果長度 >= 8，返回用戶輸入的密碼if len(pwd) >= 8:return pwd# 3. 密碼長度不夠，需要拋出異常# 1> 創建異常對象 - 使用異常的錯誤信息字符串作為參數ex = Exception("密碼長度不夠")# 2> 拋出異常對象raise extry:user_pwd = input_password()print(user_pwd) except Exception as result:print("發現錯誤：%s" % result)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python中的文件操作和异常的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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