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Python 文件操作与异常处理全面指南

一、文件基本知识

1. 文件类型

• 文本文件：以字符形式存储，如.txt, .py, .csv等
• 二进制文件：以字节形式存储，如图片、音频、视频等

2. 文件操作基本步骤

1. 打开文件
2. 读取/写入内容
3. 关闭文件

二、文件操作

1. 打开文件

使用open()函数：

file = open('filename.txt', 'mode', encoding='utf-8')

常用模式：

• 'r'：只读（默认）
• 'w'：写入，会覆盖已有文件
• 'a'：追加，在文件末尾添加
• 'x'：创建新文件并写入
• 'b'：二进制模式，如'rb'或'wb'
• '+'：读写模式，如'r+'或'w+'

2. 读取文件内容

# 读取整个文件
content = file.read()# 读取一行
line = file.readline()# 读取所有行，返回列表
lines = file.readlines()# 逐行读取（推荐方式）
for line in file:print(line.strip())  # strip()去除首尾空白字符

3. 写入文件

# 写入字符串
file.write("Hello, World!\n")# 写入多行
lines = ["Line 1\n", "Line 2\n", "Line 3\n"]
file.writelines(lines)

4. 关闭文件

file.close()

5. 使用with语句（推荐）

with open('filename.txt', 'r') as file:content = file.read()# 不需要手动关闭，with块结束后自动关闭

Python之with语句

三、CSV文件操作

1. 使用csv模块

import csv

2. 读取CSV文件

with open('data.csv', 'r') as csvfile:reader = csv.reader(csvfile)for row in reader:print(row)  # 每行是一个列表

使用DictReader获取字典形式数据：

with open('data.csv', 'r') as csvfile:reader = csv.DictReader(csvfile)for row in reader:print(row['column_name'])  # 通过列名访问数据

3. 写入CSV文件

data = [['Name', 'Age'], ['Alice', 25], ['Bob', 30]]with open('output.csv', 'w', newline='') as csvfile:writer = csv.writer(csvfile)writer.writerows(data)

使用DictWriter写入字典形式数据：

fieldnames = ['Name', 'Age']
data = [{'Name': 'Alice', 'Age': 25}, {'Name': 'Bob', 'Age': 30}]with open('output.csv', 'w', newline='') as csvfile:writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=fieldnames)writer.writeheader()  # 写入表头writer.writerows(data)

四、异常与异常处理

1. 常见文件操作异常

• FileNotFoundError：文件不存在
• PermissionError：没有权限访问文件
• IOError：输入输出错误
• UnicodeDecodeError：编码错误

2. 异常处理基本语法

try:# 可能引发异常的代码with open('nonexistent.txt', 'r') as file:content = file.read()
except FileNotFoundError:# 处理特定异常print("文件不存在！")
except Exception as e:# 处理其他异常print(f"发生错误: {e}")
else:# 没有异常时执行print("文件读取成功！")
finally:# 无论是否发生异常都会执行print("操作结束")

3. 抛出异常

if not file_exists:raise FileNotFoundError("指定的文件不存在")

五、文件与异常应用实例

1. 文件备份工具

def backup_file(source, dest):try:with open(source, 'r') as src, open(dest, 'w') as dst:dst.write(src.read())print(f"文件 {source} 已成功备份到 {dest}")except FileNotFoundError:print("源文件不存在！")except PermissionError:print("没有足够的权限！")except Exception as e:print(f"备份过程中发生错误: {e}")backup_file('important.txt', 'important_backup.txt')

2. CSV数据分析

def analyze_csv(filename):try:with open(filename, 'r') as csvfile:reader = csv.DictReader(csvfile)total = 0count = 0for row in reader:try:total += float(row['Salary'])count += 1except (ValueError, KeyError):continueif count > 0:print(f"平均工资: {total/count:.2f}")else:print("没有有效数据")except FileNotFoundError:print("CSV文件不存在！")except Exception as e:print(f"分析过程中发生错误: {e}")analyze_csv('employees.csv')

3. 日志记录器

def log_message(message, logfile='app.log'):try:with open(logfile, 'a') as f:timestamp = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')f.write(f"[{timestamp}] {message}\n")except IOError as e:print(f"无法写入日志: {e}")log_message("程序启动")
log_message("处理数据...")
log_message("程序结束")

4. 配置文件读取

def read_config(config_file='config.ini'):config = {}try:with open(config_file, 'r') as f:for line in f:line = line.strip()if line and not line.startswith('#'):try:key, value = line.split('=', 1)config[key.strip()] = value.strip()except ValueError:continuereturn configexcept FileNotFoundError:print(f"警告: 配置文件 {config_file} 不存在，使用默认配置")return {}except Exception as e:print(f"读取配置文件时出错: {e}")return {}settings = read_config()

六、最佳实践

1. 总是使用with语句：确保文件正确关闭
2. 处理异常：预料可能发生的错误并提供有意义的反馈
3. 指定编码：特别是处理非ASCII字符时
4. 检查文件存在性：在写入前检查目录是否存在
5. 大文件处理：对于大文件，使用逐行读取而非全部读取
6. 资源清理：确保在程序退出前释放所有文件资源

通过掌握这些文件操作和异常处理技术，你可以构建更健壮、更可靠的Python应用程序。
未完待续……