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Python3 自学笔记第九章【文件和异常】

- 9.1 从文件中读取数据

- 9.1.1 读取整个文件

有一个文件,包含精确到小数点后30位的圆周率值,且在小数点后每10位处都换行:

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Circumference rate.txt
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3.1415926535
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以下两个程序将打开并读取这个文件,再将其内容显示到屏幕上:

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#file_reader.py

with open('Circumference rate.txt') as file_object:
contents = file_object.read()
print(contents)

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#file_reader2.py

contents = open ('Circumference rate.txt')
print(contents.read())
contents.close()

函数open()接受一个参数:要打开的文件的名称,Python在当前执行的文件所在的目录中查找指定的文件;关键字with在不再需要访问文件后将其关闭;也可以调用open()close()来打开和关闭文件,如果使用这种方法,当程序存在bug时,close()语句未执行,文件将不会被关闭;方法read()将读取这个文件的全部内容,并将其作为一个长长的字符串储存在变量contents中,通过打印contents的值,就可以将这个文本文件的全部内容打印出来:

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3.1415926535
8979323846
2643383279

输出结果末尾有一空行,这是因为read()到达末尾时返回一个空字符串,而将这个空字符串显示出来就是一个空行,如果要删除末尾的空行,可在print语句中使用rstrip():

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#file_reader.py

with open('Circumference rate.txt') as file_object:
contents = file_object.read()
print(contents.rstrip())

输出结果如下:

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8979323846
2643383279

- 9.1.2 文件路径

相对文件路径:假定程序文件位于python_work文件夹中,程序文件操作的文本文件位于python_work文件夹的子文件夹text_files中,此时可以使用相对文件路径来打开该文本文件,相对文件路径让Python到指定的位置去查找,而该位置是相对于当前运行的程序所在目录的

在Linux和OS X中,相对路径类似于如下:

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with open('text_files/filename.txt') as file_object:

在Windows系统中,文件路径中使用反斜杠(\)而不是斜杠(/):

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with open('text_files\filename.txt') as file_object:

绝对文件路径:不用关心当前运行的程序储存在什么地方,直接将文件在计算机中的准确位置告诉Python,这称为绝对文件路径,绝对路径通常比相对路径更长,因此将其储存在一个变量中,再将变量传递给open()会有所帮助

在Linux和OS X中,绝对路径类似于如下:

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file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

在Windows系统中,绝对路径类似于如下:

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file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

- 9.1.3 逐行读取

要以每次一行的方式检查文件,可对文件对象使用for循环:

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#file_reader.py

filename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:
for line in file_object:
print(line)

在文件中每行的末尾都有一个看不见的换行符,而print语句也会加上一个换行符,因此每行末尾都有两个换行符:一个来自文件,一个来自print语句,输出结果如下:

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8979323846

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要消除这些多余的空白行,可以使用rstrip():

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#file_reader.py

filename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:
for line in file_object:
print(line.rstrip())

输出结果如下:

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3.1415926535
8979323846
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- 9.1.4 创建一个包含文件各行内容的列表

使用关键字with时,open()返回的文件对象只在with代码块内可用,如果要在with代码块外访问文件的内容,可在with代码块内将文件的各行储存在一个列表当中,并在with代码块外使用该列表:

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#file_reader.py

filename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()

for line in lines:
print(line.rstrip())

输出结果与文件内容完全一致

- 9.1.5 使用文件的内容

创建一个字符串,它包含文件中储存的所有数字,且没有任何空格:

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#pi_string.py

filename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()

pi_string = ''
for line in lines:
pi_string += line.rstrip()

print(pi_string)
print(len(pi_string))

打印该字符串以及其长度:

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3.1415926535  8979323846  2643383279
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由于原文件每行左边都有空格,我们可以使用strip()而不是rstrip()来删除它:

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#pi_string.py

filename = 'Circumference rate.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()

pi_string = ''
for line in lines:
pi_string += line.strip()

print(pi_string)
print(len(pi_string))

输出结果如下:

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3.141592653589793238462643383279
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Python中有三个去除头尾字符、空白符的函数,它们依次为:

strip:用来去除头尾字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘,即:换行、回车、制表符、空格)

lstrip:用来去除开头字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘,即:换行、回车、制表符、空格)

rstrip:用来去除结尾字符、空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘,即:换行、回车、制表符、空格)
注意:这些函数都只会删除头和尾的字符,中间的不会删除。
用法分别为:
string.strip([chars])
string.lstrip([chars])
string.rstrip([chars])
参数chars是可选的,当chars为空,默认删除string头尾的空白符(包括\n、\r、\t、’ ‘)
当chars不为空时,函数会被chars解成一个个的字符,然后将这些字符去掉
它返回的是去除头尾字符(或空白符)的string副本,string本身不会发生改变

- 9.2 写入文件

将一条简单的消息储存到文件中:

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#write_message.py

filename = 'programming.txt'
with open(filename,'w') as file_object:
file_object.write("I love programming!")

调用open()时提供了两个实参,第一个实参也是要打开文件的名称,第二个实参(’w’)告诉Python,我们要以写入模式打开这个文件,打开文件时,可指定读取模式(’r’)、写入模式(’w’)、附加模式(’a’)或者让我们能够读取和写入文件的模式(’r+’),如果省略模式实参,则默认以只读模式打开文件

附表:Python读写文件各种模式区别
模式 可做操作 若文件不存在 是否覆盖
r 打开一个文件用于只读 报错 -
rb 以二进制格式打开一个文件用于只读 报错 -
r+ 打开一个文件用于读和写 报错
rb+ 以二进制格式打开一个文件用于读和写 报错
w 打开一个文件用于只写 创建
wb 以二进制格式打开一个文件只用于只写 创建
w+ 打开一个文件用于读和写 创建
wb+ 以二进制格式打开一个文件用于读和写 创建
a 打开一个文件用于追加 创建 否,追加写
ab 以二进制格式打开一个文件用于追加 创建 否,追加写
a+ 打开一个文件用于读和写 创建 否,追加写
ab+ 以二进制格式打开一个文件用于追加 创建 否,追加写

- 9.3 使用 try-except 代码块处理异常

当我们尝试将一个数字除以0时,会发生ZeroDivisionError异常:

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>>> print(5/0)
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#0>", line 1, in <module>
print(5/0)
ZeroDivisionError: division by zero

此时我们可以编写一个try-except代码块来处理该异常:

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try:
print(5/0)
except ZeroDivisionError:
print("You can't divide by zero!")

当我们运行该程序时,会出现提示:

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You can't divide by zero!

try-except代码块中加入else,编写一个只执行除法运算的简单计算器:

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print("Give me two numbers,and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")

while True:
first_number = input("\nFirst number:")
if first_number == 'q':
break
second_number = input("\nSecond number:")
if second_number == 'q':
break
try:
answer = int(first_number)/int(second_number)
except ZeroDivisionError:
print("You can't divide by 0!")
else:
print(answer)

运行程序:

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Give me two numbers,and I'll divide them.
Enter 'q' to quit.

First number:45

Second number:0
You can't divide by 0!

First number:36

Second number:8
4.5

First number:q

若不加入try-except代码块,我们在输入0时,程序就会出现异常而崩溃,而try-except代码块很好的解决了这种问题,而且还起到了提示的作用,同样的,try-except代码块也可以处理其他异常,如FileNotFoundError

- 9.4 储存数据

- 9.4.1 使用 json.dump() 和 json.load()

模块json能够将简单的Python数据结构转储到文件中,并在程序再次运行时加载该文件中的数据;编写一个储存一组数字的简短程序,再编写一个将这些数字读取到内存中的程序,第一个程序将使用 json.dump()来储存这组数据,而第二个程序将使用 json.load()。函数 json.dump()接受两个实参:要储存的数据以及可用于储存数据的文件对象:

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#number_writer.py

import json

numbers = [2,3,5,7,11,13]

filename = 'numbers.json'
with open(filename,'w') as f_obj:
json.dump(numbers,f_obj)

先导入模块json,再创建一个数字列表, 通常用文件扩展名.json来指出文件储存的数据为JSON格式,然后以写入模式打开该文件,使用函数json.dump()将数字列表储存到文件numbers.json中,打开该文件,数据的储存格式与Python一样:

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[2, 3, 5, 7, 11, 13]

再编写一个程序,使用json.load()将这个列表读取到内存中:

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#number_reader.py

import json

filename = 'numbers.json'
with open(filename) as f_obj:
numbers = json.load(f_obj)
print(numbers)

输出结果与number_writer.py中创建的数字列表相同:

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[2, 3, 5, 7, 11, 13]

进阶:在同一个程序中使用 json.dump()json.load():创建文件username.json储存用户名,从该文件中获取用户名,如果这个文件不存在,就在except代码块中提示用户输入用户名,并将其储存在username.json中:

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#remember_me.py

import json

#如果以前储存了用户名,就加载它
#否则就提示用户输入用户名并储存它
filename = 'numbers.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
username = input("What's your name?")
with open(filename,'w') as f_obj:
json.dump(username,f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:
print("Welcome back, " + username + "!")

以前没有储存用户名,第一次运行程序:

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What's your name?TRHX
We'll remember you when you come back, TRHX!

再次运行程序:

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Welcome back, TRHX!

- 9.4.2 重构

代码能够正确运行,但可以做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数,这样的过程称为重构,重构让代码更清晰、更易于理解、更容易扩展
重构remember_me.py,将大部分逻辑放到一个或者多个函数中:

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#remember_me.py

import json

def greet_user():
#问候用户,并指出其名字
filename = 'numbers.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
username = input("What's your name?")
with open(filename,'w') as f_obj:
json.dump(username,f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:
print("Welcome back, " + username + "!")

greet_user()

重构greet_user(),让它不执行这么多任务——将获取储存的用户名的代码移到另一个函数中:

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#remember_me.py

import json

def get_stored_username():
#如果储存了用户名,就获取它
filename = 'numbers.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
return None
else:
return username

def greet_user():
#问候用户,并指出其名字
username = get_stored_username()
if username:
print("Welcome back, " + username + "!")
else:
username = input("What's your name?")
filename = 'username.json'
with open(filename,'w') as f_obj:
json.dump(username,f_obj)
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")

greet_user()

将greet_user()中的另一个代码块提取出来:将没有储存用户名时提示用户输入的代码放在一个独立的函数中:

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#remember_me.py

import json

def get_stored_username():
#如果储存了用户名,就获取它
filename = 'numbers.json'
try:
with open(filename) as f_obj:
username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
return None
else:
return username

def get_new_username():
#提示输入用户名
username = input("What's your name?")
filename = 'username.json'
with open(filename,'w') as f_obj:
json.dump(username,f_obj)
return username


def greet_user():
#问候用户,并指出其名字
username = get_stored_username()
if username:
print("Welcome back, " + username + "!")
else:
username = get_new_username()
print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")

greet_user()

最终版本实现了每个函数只负责单一而清晰的任务,我们在编写程序时也要像这样,要写出清晰而易于维护和扩展的代码

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