Python 文件操作与异常处理全解析
目录
一、文件的基本概念
1. 什么是文件
2. 文件操作的核心内容
3. 文件操作的作用
二、文件的基本操作
1. 文件操作三步走
2. 打开文件：open () 函数
2.1 文件路径
2.2 常用 mode 模式
3. 写入文件：write () 函数
4. 关闭文件：close () 函数
5. 解决中文乱码问题
6. 文件的读取操作
6.1 read (size) 方法：
6.2 readlines () 方法：
6.3 readline () 方法：
三、文件备份案例
1. 案例需求
2. 实现思路
3. 代码实现
四、文件和文件夹操作
1. os 模块
2. 与文件操作相关的方法
3. 与文件夹操作相关的方法
4. 递归删除非空文件夹
五、Python 异常处理
1. 什么是异常
2. 异常捕获：try...except
3. 捕获异常并输出错误信息
4. 异常捕获中的 else 语句
5. 异常捕获中的 finally 语句
总结
在 Python 编程中，文件操作是数据持久化的核心手段，而异常处理则是保证程序健壮性的关键。本文将系统梳理文件操作的核心知识与异常处理的实用技巧，帮助你轻松掌握这两项重要技能。
一、文件的基本概念
1. 什么是文件
文件是计算机中用于长久存储数据的基本单位，它将数据组织成可管理的形式，便于检索和使用。内存中的数据在计算机关机后会消失，而文件可以将数据保存到硬盘、U 盘等存储设备中。
从类型上看，文件可分为文本文件（如 TXT、HTML）、图像文件（如 JPEG、PNG）、音频文件（如 MP3、WAV）、视频文件（如 MP4、AVI）以及可执行文件（如 EXE、DLL）等多种类别。
2. 文件操作的核心内容
日常对文件的主要操作包括：
（1）创建文件
（2）打开文件
（3）读写文件
（4）文件备份
（5）关闭文件
3. 文件操作的作用
文件操作能将程序运行过程中产生的数据存储起来，使得程序下次执行时可以直接使用这些数据，无需重新生成，极大地提高了程序的效率和实用性。
二、文件的基本操作
1. 文件操作三步走
（1）打开文件
（2）读写文件
（3）关闭文件
2. 打开文件：open () 函数
在 Python 中，使用open()函数打开文件，语法如下：
f = open(name, mode)
（1）name：要打开的目标文件名（可包含具体路径）
（2）mode：打开文件的模式（访问模式）
（3）返回值：file 文件对象，后续操作通过该对象的方法实现
2.1 文件路径
(1）绝对路径：从盘符开始的完整路径，如 Windows 系统中的C:\Python\python.txt，Linux 系统中的/usr/local/nginx/conf/nginx.conf。绝对路径固定，但文件移动或程序迁移时较麻烦。
（2）相对路径：以 Python 文件本身为参考点的路径：
2.2 常用 mode 模式
-
- 同级关系：直接使用文件名
- 上级关系：通过../访问（多级可使用../../等）88
- 下级关系：通过文件夹名/文件名访问
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| r | 只读模式，文件不存在则报错，光标在文件开头（默认模式） |
| w | 只写模式，文件不存在则创建，写入时清空原有内容，光标在开头 |
| a | 追加模式，文件不存在则创建，在文件尾部追加内容，光标在结尾 |
| r+ | 读写模式，光标在文件开头 |
| w+ | 读写模式，写入时清空原有内容 |
| a+ | 读写模式，光标在文件结尾，打开时为追加模式 |
| rb、wb、ab 等 | 对应模式的二进制操作，适用于图片、音频、视频等文件 |
提示：记住r（读）、w（写）、a（追加）三个基础模式即可应对大部分场景，带+的模式支持读写，带b的模式用于二进制文件操作。
3. 写入文件：write () 函数
基本语法：
f.write('要写入的内容') # 内容需为字符串类型
4. 关闭文件：close () 函数
f.close() # 关闭文件，释放资源
5. 解决中文乱码问题
默认编码可能导致中文乱码，打开文件时指定encoding='utf-8'即可：
f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.write('人生苦短，我学Python！')
f.close()
6. 文件的读取操作
6.1 read (size) 方法：
（1）读取指定长度（size）的内容，单位为字符 / 字节
（2）不传入 size 则读取全部内容
f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')contents = f.read() # 读取所有内容# contents = f.read(1024) # 读取1024个字符print(contents)f.close()6.2 readlines () 方法：
按行读取整个文件内容，返回列表（每行数据为一个元素）
f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')lines = f.readlines()for line in lines:print(line, end='') # end=''避免重复换行f.close()6.3 readline () 方法：
一次读取一行内容，每次调用后光标下移一行
f = open('python.txt', encoding='utf-8')while True:content = f.readline()if not content: # 读取完毕则退出循环breakprint(content, end='')f.close()三、文件备份案例
1. 案例需求
用户输入当前目录下任意文件名，程序生成该文件的备份（备份文件名为xx[备份].后缀，如test[备份].txt）。
2. 实现思路
（1）接收用户输入的文件名
（2）规划备份文件名（拆分文件名和后缀，拼接备份名称）
（3）读取源文件内容，写入备份文件
3. 代码实现
# 1. 接收用户输入的文件名
oldname = input('请输入要备份的文件名称：')# 2. 规划备份文件名
index = oldname.rfind('.') # 从右边查找第一个'.'的下标
if index > 0:name = oldname[:index] # 获取文件名postfix = oldname[index:] # 获取文件后缀newname = name + '[备份]' + postfix # 拼接备份文件名# 3. 备份文件操作（使用二进制模式兼容所有文件类型）old_f = open(oldname, 'rb')new_f = open(newname, 'wb')# 循环读取并写入内容while True:content = old_f.read(1024) # 每次读取1024字节if len(content) == 0: # 读取完毕breaknew_f.write(content)# 关闭文件old_f.close()new_f.close()
else:print('请输入正确的文件名称，否则无法进行备份操作...')
四、文件和文件夹操作
1. os 模块
Python 通过os模块实现文件和文件夹的操作，使用前需先导入：
import os
2. 与文件操作相关的方法
| 函数 | 功能 |
|---|---|
| os.rename (旧文件名，新文件名) | 重命名文件 |
| os.remove (文件名) | 删除文件 |
案例：
import os
import time# 重命名文件
os.rename('python.txt', 'linux.txt')
time.sleep(10) # 休眠10秒
# 删除文件
os.remove('linux.txt')
3. 与文件夹操作相关的方法
| 函数 | 功能 |
|---|---|
| os.mkdir (文件夹名) | 创建文件夹 |
| os.getcwd() | 获取当前工作目录 |
| os.chdir (目录名) | 切换工作目录 |
| os.listdir (目录名) | 获取指定目录下的所有文件和文件夹，返回列表 |
| os.rmdir (目录名) | 删除空文件夹 |
案例：
import os
import time# 创建文件夹（判断是否存在，避免报错）
if not os.path.exists('images'):os.mkdir('images')
if not os.path.exists('images/avatar'):os.mkdir('images/avatar')# 获取当前目录
print(os.getcwd())# 切换目录
os.chdir('images/avatar')
print(os.getcwd()) # 显示当前目录
os.chdir('../../') # 切换回上两级目录# 获取目录下的内容
print(os.listdir())time.sleep(10)
# 删除空文件夹
os.rmdir('images/avatar')
4. 递归删除非空文件夹
使用shutil模块的rmtree()方法可删除非空文件夹（慎重使用！）：
import shutil# 递归删除文件夹及其内容
shutil.rmtree('要删除的文件夹路径')
五、Python 异常处理
1. 什么是异常
当程序运行过程中检测到错误时，解释器无法继续执行，会抛出错误提示，这就是异常。例如除数为 0、读取不存在的文件等。
2. 异常捕获：try...except
基本语法：
try:可能发生错误的代码
except:如果出现异常执行的代码
案例：
try:# 尝试读取文件f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()print(content)
except:# 发生异常时创建文件print("文件不存在，已创建新文件")f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')f.write('这是新创建的文件')f.close()
3. 捕获异常并输出错误信息
使用Exception as e捕获所有异常并获取错误信息：
try:f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()
except Exception as e:print("错误信息：", e) # 输出错误描述print("错误参数：", e.args) # 输出错误参数（元组）
finally:f.close()
4. 异常捕获中的 else 语句
else语句用于执行无异常时的代码：
try:print(1 / 2) # 无异常
except Exception as e:print(e)
else:print("没有发生异常，执行else语句")
5. 异常捕获中的 finally 语句
finally语句用于无论是否发生异常都必须执行的代码（如关闭文件）：
try:f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()
except:print("发生异常")f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')f.write('异常时创建')
else:print("无异常，内容：", content)
finally:f.close() # 无论是否异常都关闭文件print("finally语句必执行")
总结
文件操作是 Python 处理数据持久化的基础，掌握open()、read()、write()、close()等方法，以及os模块的文件和文件夹操作，能让你轻松管理计算机中的数据。而异常处理机制（try...except...else...finally）则能有效捕获和处理程序运行中的错误，提高程序的稳定性和健壮性。结合两者，可编写更可靠、实用的 Python 程序。