一文搞懂文件操作与异常模块

本文转载自微信公众号「数据STUDIO」，作者云朵君  。转载本文请联系数据STUDIO公众号。

大家好!我是云朵君，今天给大家带来一篇Python文件操作与异常处理，这两个部分往往是初学者入门时容易忽略的部分。大家重点的精力都放在如何写出高大上的算法，如何画出酷炫的图形，如何使用机器学习模型等等，而常常容易忽略Python文件操作与异常处理，这两个看似不起眼却在python中却担着至关重要的角色。下面我们就来一起看看吧。

文件操作

我们的程序可以读取文件，也可以写入文件。默认情况下，文件以读模式('r')打开，但也可以以写模式('w')和附加模式('a')打开。

你的程序可以从文件中读取信息，也可以向文件中写入数据。从文件中读取可以让你处理各种各样的信息;写入文件允许用户在下次运行你的程序时重新开始。您可以将文本写入文件，还可以将Python结构(如列表)存储在数据文件中。

读取文件

要从文件中读取，程序需要打开文件，然后读取文件的内容。您可以一次读取文件的全部内容，也可以逐行读取文件。with语句确保当程序完成对文件的访问后，文件被正确地关闭。

• 一次读取整个文件

filename = 'siddhartha.txt' 
with open(filename) as f_obj: 
    contents = f_obj.read() 
print(contents) 

• 逐行读取

从文件中读取的每一行在行尾都有一个换行符，而print函数会添加它自己的换行符。rstrip()方法消除了打印到终端时会产生的额外空白行。

filename = 'siddhartha.txt' 
with open(filename) as f_obj: 
    for line in f_obj: 
print(line.rstrip()) 

• 将行存储在列表中

filename = 'siddhartha.txt' 
with open(filename) as f_obj: 
    lines = f_obj.readlines() 
for line in lines: 
    print(line.rstrip()) 

• 写入文件

将'w'参数传递给open()告诉Python你想写入文件。小心：如果文件已经存在，这将删除文件的内容。

传递'a'参数告诉Python你想要添加到一个现有文件的末尾。

• 写入一个空文件

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

• 向空文件写入多行

filename = 'programming.txt' 
with open(filename, 'w') as f: 
    f.write("I love programming!\n") 
    f.write("I love creating new games.\n") 

• 追加写入文件

filename = 'programming.txt' 
with open(filename, 'a') as f: 
    f.write("I also love working with data.\n") 
    f.write("I love making apps as well.\n") 

文件路径

当Python运行open()函数时，它会在存储正在执行的程序的同一目录中查找文件。可以使用相对路径从子文件夹中打开文件。也可以使用绝对路径来打开系统中的任何文件。

• 从子文件夹中打开文件

f_path = "text_files/alice.txt" 
with open(f_path) as f_obj: 
    lines = f_obj.readlines() 
for line in lines: 
    print(line.rstrip()) 

• 使用绝对路径打开文件

f_path = "/home/ehmatthes/books/alice.txt" 
with open(f_path) as f_obj: 
    lines = f_obj.readlines() 

• 在Windows上打开文件

Windows有时会错误地解释正斜杠。如果遇到这种情况，请在文件路径中使用反斜杠。

f_path = r"C:\Users\ehmatthes\books\alice.txt" 
with open(f_path) as f_obj: 
    lines = f_obj.readlines() 

Except异常模块

异常是帮助程序以适当方式响应错误的特殊对象。例如，如果程序试图打开一个不存在的文件，可以使用异常来显示一个信息丰富的错误消息，而不是使程序崩溃。

将可能导致错误的代码放置在try块中。响应错误时应该运行的代码位于except块中。只有在try块成功时才应该运行的代码被放入else块。

prompt = "How many tickets do you need? " 
num_tickets = input(prompt) 
try: 
    num_tickets = int(num_tickets) 
except ValueError: 
    print("Please try again.") 
else: 
    print("Your tickets are printing.") 

try-except代码块

• 处理ZeroDivisionError异常

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

• 处理FileNotFoundError异常

f_name = 'siddhartha.txt' 
try: 
    with open(f_name) as f_obj: 
        lines = f_obj.readlines() 
except FileNotFoundError: 
    msg = "Can't find file {0}.".format(f_name) 
    print(msg) 

在编写代码时，很难知道要处理哪种异常。尝试编写没有try块的代码，并让它生成一个错误。回溯将告诉您程序需要处理哪种异常。

else代码块

try块应该只包含可能导致错误的代码。任何依赖于try块成功运行的代码都应该放在else块中。

• 使用else块

print("Enter two numbers. I'll divide them.") 
x = input("First number: ") 
y = input("Second number: ") 
try: 
    result = int(x) / int(y) 
except ZeroDivisionError: 
    print("You can't divide by zero!") 
else: 
   print(result) 

• 防止用户输入导致的崩溃

如果没有下面示例中的except块，如果用户试图除零，程序将崩溃。正如所写的，它将优雅地处理错误并继续运行。

# 一个简单的除法计算器。 
print("Enter two numbers. I'll divide them.") 
print("Enter 'q' to quit.") 
while True: 
    x = input("\nFirst number: ") 
    if x == 'q': 
        break 
    y = input("Second number: ") 
    if y == 'q': 
break 
    try: 
        result = int(x) / int(y) 
    except ZeroDivisionError: 
        print("You can't divide by zero!") 
    else: 
        print(result) 

默默地失败

有时希望程序在遇到错误时继续运行，而不向用户报告错误。在else块中使用pass语句可以做到这一点。

• 在else块中使用pass语句

f_names = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 
           'moby_dick.txt', 'little_women.txt'] 
for f_name in f_names: 
    # 报告找到的每个文件的长度。 
    try: 
        with open(f_name) as f_obj: 
            lines = f_obj.readlines() 
    except FileNotFoundError: 
        # 继续看下一个文件。 
        pass  
  else: 
        num_lines = len(lines) 
        msg = "{0} has {1} lines.".format( 
            f_name, num_lines) 
        print(msg) 

避免空的except块

异常处理代码应该捕获在程序执行期间预期发生的特定异常。空的except块将捕获所有异常，包括在强制关闭程序时可能需要的键盘中断和系统退出。

如果你想使用try块，但又不确定要捕获哪个异常，那么使用exception。它将捕获大多数异常，但仍然允许您故意中断程序。

• 避免空的except块

try: 
   # Do something 
except: 
   pass 

• 使用Exception

try: 
    # Do something 
except Exception: 
    pass 

• 打印异常

try: 
    # Do something 
except Exception as e: 
    print(e, type(e)) 

使用json存储数据

json模块允许您将简单的Python数据结构转储到一个文件中，并在程序下次运行时从该文件加载数据。JSON数据格式不是特定于Python的，所以你也可以与使用其他语言的人共享这类数据。

在处理存储的数据时，了解如何管理异常非常重要。在处理数据之前，通常希望确保试图加载的数据存在。

• 使用json.dump()存储数据

# 存储一些数字。 
import json 
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13] 
filename = 'numbers.json' 
with open(filename, 'w') as f_obj: 
    json.dump(numbers, f_obj) 

• 使用json.load()存储数据

# 加载一些以前存储的数字。 
import json 
filename = 'numbers.json' 
with open(filename) as f_obj: 
    numbers = json.load(f_obj) 
print(numbers) 

• 确保存储的数据存在

import json 
f_name = 'numbers.json' 
try: 
    with open(f_name) as f_obj: 
        numbers = json.load(f_obj) 
except FileNotFoundError: 
    msg = "Can’t find {0}.".format(f_name) 
    print(msg) 
else: 
    print(numbers) 

决定报告哪些错误

编写良好、经过适当测试的代码不太容易出现内部错误，比如语法或逻辑错误。但是，每当你的程序依赖于诸如用户输入或文件存在之类的外部因素时，就有可能引发异常。

如何将错误传达给用户取决于你自己。有时用户需要知道一个文件是否丢失了;有时最好是静默地处理错误。一点经验会帮助你知道该报告多少。