第 10 章 文件和异常

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提示:

1.第 10 章　文件和异常

10.1 读取文件

文件读取是程序与外部数据交互的基础，核心在于通过文件路径找到目标文件，并按需求提取内容。

10.1.1 读取文件的全部内容

• 操作方式：使用open()函数打开文件（需指定文件路径），通过read()方法读取全部内容，最后用close()关闭文件（避免资源占用）。
• 示例代码：

  with open('file.txt') as file_object:  # with语句自动关闭文件，更安全contents = file_object.read()print(contents)
  

• 说明：read()会将文件内容作为字符串返回，末尾可能包含空行（因文件结束符导致），可通过strip()去除。

10.1.2 相对文件路径和绝对文件路径

• 相对路径：相对于当前运行程序所在目录的路径。例如，程序在project文件夹，文件在project/data中，则路径为'data/file.txt'。
• 绝对路径：从根目录开始的完整路径（如Windows的'C:/project/data/file.txt'，Linux的'/home/user/project/file.txt'）。
• 选择原则：程序与文件在同一项目内时用相对路径（更灵活）；文件位置固定且与程序分离时用绝对路径。

10.1.3 访问文件中的各行

• 需求：逐行读取文件（适用于处理大型文件或按行分析数据）。
• 实现方式：通过for循环遍历文件对象：

  with open('file.txt') as file_object:for line in file_object:print(line.rstrip())  # rstrip()去除每行末尾的换行符
  

10.1.4 使用文件的内容

• 场景：读取内容后进行处理（如计算、分析、格式化输出等）。
• 示例：统计文件中包含特定单词的行数，或提取数值进行计算。

10.1.5 包含100万位的大型文件

• 处理逻辑：大型文件不宜一次性读取（可能占用过多内存），应逐行或分块读取。
• 优势：with语句和逐行遍历天然支持大型文件，无需担心内存溢出。

10.1.6 圆周率值中包含你的生日吗

• 应用案例：读取包含100万位圆周率的文件，检查其中是否包含指定的生日数字（如'19901001'）。
• 核心操作：用read()读取全部内容后，通过in关键字判断字符串是否包含目标子串。

10.2 写入文件

程序可将数据持久化到文件中，方便后续使用或共享。

10.2.1 写入一行

• 打开模式：open()函数需指定'w'（写入模式，会覆盖原有内容）、'a'（追加模式，在末尾添加内容）等。
• 示例：

  with open('output.txt', 'w') as file_object:  # 'w'模式：若文件不存在则创建，存在则覆盖file_object.write("Hello, World!")
  

• 注意：write()不会自动添加换行符，需手动加入'\n'。

10.2.2 写入多行

• 方式1：在字符串中加入'\n'换行符：

  with open('output.txt', 'a') as file_object:  # 'a'模式：追加内容file_object.write("First line.\n")file_object.write("Second line.\n")
  

• 方式2：使用writelines()传入字符串列表（需自行处理换行）。

10.3 异常

异常是程序运行时的错误（如除以0、文件不存在），通过异常处理可避免程序崩溃，增强鲁棒性。

10.3.1 处理ZeroDivisionError异常

• 异常场景：除数为0时触发，例如5 / 0。
• 作用：直接运行会导致程序崩溃，需捕获并处理。

10.3.2 使用try-except代码块

• 语法：try块包含可能出错的代码，except块处理特定异常。

  try:print(5 / 0)
  except ZeroDivisionError:print("不能除以0！")
  

10.3.3 使用异常避免崩溃

• 核心思想：即使出现异常，程序也能继续执行后续代码，而非直接终止。
• 示例：用户输入除数时，若输入0，通过异常处理提示错误并重新输入。

10.3.4 else代码块

• 作用：当try块无异常时执行，用于存放正常逻辑代码，使结构更清晰。

  try:x = int(input("请输入被除数："))y = int(input("请输入除数："))result = x / y
  except ZeroDivisionError:print("除数不能为0！")
  else:print(f"结果是：{result}")  # 无异常时执行
  

10.3.5 处理FileNotFoundError异常

• 异常场景：打开不存在的文件时触发。
• 处理方式：捕获异常并提示用户文件不存在。

  try:with open('missing_file.txt') as f:contents = f.read()
  except FileNotFoundError:print("找不到指定的文件！")
  

10.3.6 分析文本

• 案例：读取文本文件，统计单词数量（结合异常处理，避免文件不存在导致程序崩溃）。
• 实现：用split()将文本拆分为单词列表，再用len()统计。

10.3.7 使用多个文件

• 逻辑：通过循环处理多个文件，统一应用读取和分析逻辑，配合异常处理确保某一文件出错时不影响其他文件。

10.3.8 静默失败

• 场景：不希望显示异常信息，仅忽略错误（使用pass语句）。

  try:with open('file.txt') as f:contents = f.read()
  except FileNotFoundError:pass  # 静默处理，不做任何操作
  

10.3.9 决定报告哪些错误

• 原则：对用户操作错误（如文件不存在）应提示；对程序内部错误（如逻辑漏洞）应暴露，便于调试。

10.4 存储数据

使用json模块可将Python数据（如字典、列表）存储为文件，方便后续读取和复用。

10.4.1 使用json.dumps()和json.loads()

• json.dumps()：将Python对象转换为JSON字符串（序列化）。
• json.loads()：将JSON字符串转换为Python对象（反序列化）。
• 示例：

  import json# 序列化
  data = {'name': 'Alice', 'age': 30}
  json_str = json.dumps(data)
  print(json_str)  # 输出：{"name": "Alice", "age": 30}# 反序列化
  python_data = json.loads(json_str)
  print(python_data['name'])  # 输出：Alice
  

10.4.2 保存和读取用户生成的数据

• 保存：用json.dump()直接将数据写入文件。

  with open('user_data.json', 'w') as f:json.dump(data, f)  # 将data写入文件
  

• 读取：用json.load()从文件中加载数据。

  with open('user_data.json') as f:loaded_data = json.load(f)  # 从文件读取数据
  

10.4.3 重构

• 定义：优化代码结构（如拆分复杂函数为多个简洁函数），不改变功能但提高可读性和可维护性。
• 示例：将“读取JSON数据”“处理数据”“保存数据”拆分为独立函数。

10.5 小结

• 文件操作：掌握open()、read()、write()等方法，以及相对/绝对路径的使用，能读写文本文件。
• 异常处理：通过try-except-else捕获和处理错误（如ZeroDivisionError、FileNotFoundError），避免程序崩溃。
• 数据存储：用json模块序列化和反序列化数据，实现Python对象与文件的持久化交互。

通过本章学习，你可以实现程序与外部文件的灵活交互，同时增强程序的稳定性和实用性。

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总结