8.文件、异常和模块

8.1.文件的读写

8.1.1.文件的打开

实际应用中，我们绝大多数的数据都是通过文件的交互完成的

首先，来看文件打开的通用格式

with open("文件路径", "打开模式", encoding = "操作文件的字符编码") as f:

"对文件进行相应的读写操作"

#使用with 块的好处：执行完毕后，自动对文件进行close操作。

例如：一个简单的文件读取

with open("E:\ipython\测试文件.txt", "r", encoding = "gbk") as f: # 第一步：打开文件

text = f.read() # 第二步：读取文件

print(text)

我是一个测试文件

文件路径

完整路径，如上例所示

程序与文件在同一文件夹，可使用相对路径

with open("测试文件.txt", "r", encoding = "gbk") as f: # 第一步：打开文件

text = f.read() # 第二步：读取文件

print(text)

我是一个测试文件

打开模式

"r" 只读模式，如文件不存在，报错

"w" 覆盖写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，则完全覆盖原文件

"x" 创建写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，报错

"a" 追加写模式，如文件不存在，则创建；如文件存在，则在原文件后追加内容

"b" 二进制文件模式，不能单独使用，需要配合使用如"rb"，"wb"，"ab"，该模式不需指定encoding

"t" 文本文件模式，默认值，需配合使用如"rt"，"wt"，"at"，一般省略，简写成如"r"，"w"，"a"

"+"，与"r","w","x","a"配合使用，在原功能基础上，增加读写功能

打开模式缺省，默认为只读模式

字符编码

万国码 utf-8

包含全世界所有国家需要用到的字符

中文编码 gbk

专门解决中文编码问题

windows系统下，如果缺省，则默认为gbk（所在区域的编码）

为清楚起见，除了处理二进制文件，建议不要缺省encoding

8.1.2.文件的读取

1、读取整个内容——f.read()

with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r", encoding="utf-8") as f: # 第一步：打开文件

text = f.read() # 第二步：读取文件

print(text)

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

with open("三国演义片头曲_utf.txt", encoding="utf-8") as f: # "r"，可缺省，为清晰起见，最好写上

text = f.read()

print(text)

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

解码模式不匹配

with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r", encoding="gbk") as f:

text = f.read()

print(text)

UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0x80 in position 50: illegal multibyte sequence

with open("三国演义片头曲_utf.txt", "r") as f: # encoding缺省，windows系统默认为"gbk"

text = f.read()

print(text)

UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0x80 in position 50: illegal multibyte sequence

2、逐行进行读取——f.readline()

with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f:

for i in range(2):

text = f.readline() # 每次只读取一行

print(text)

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f:

while True:

text = f.readline()

if not text:

# print(text is "")

break

else:

# print(text == "\n")

print(text, end="") # 保留原文的换行，使print()的换行不起作用

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

3、读入所有行，以每行为元素形成一个列表——f.readlines()

with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f:

text = f.readlines() # 注意每行末尾有换行符

print(text)

['临江仙·滚滚长江东逝水\n', '滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。\n']

with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f:

for text in f.readlines():

print(text) # 不想换行则用print(text, end="")

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

4、文本文件读取小结

文件比较大时，read()和readlines()占用内存过大，不建议使用

readline用起来又不太方便

可以直接对读取的对象进行迭代

with open("三国演义片头曲_gbk.txt", "r", encoding="gbk") as f:

for text in f: # f本身就是一个可迭代对象，每次迭代读取一行内容

print(text)

临江仙·滚滚长江东逝水

滚滚长江东逝水，浪花淘尽英雄。

5、二进制文件

图片：二进制文件

with open("test.jpg", "rb") as f:

print(len(f.readlines()))

8.1.3.文件的写入

1、向文件写入一个字符串或字节流（二进制）——f.write()

with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f:

f.write("你曾经对我说\n") # 文件不存在则立刻创建一个

f.write("你永远爱着我\n") # 如需换行，末尾加换行符\n

f.write("爱情这东西我明白\n")

f.write("但永远是什么\n")

with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f:

f.write("姑娘你别哭泣\n") # 如果文件存在，新写入内容会覆盖掉原内容，一定要注意！！！

f.write("我俩还在一起\n")

f.write("今天的欢乐\n")

f.write("将是明天创痛的回忆\n")

2、追加模式——"a"

with open("恋曲1980.txt", "a", encoding="utf-8") as f:

f.write("姑娘你别哭泣\n") # 如果文件存在，新写入内容会覆盖掉原内容，一定要注意！！！

f.write("我俩还在一起\n")

f.write("今天的欢乐\n")

f.write("将是明天创痛的回忆\n")

3、将一个元素为字符串的列表整体写入文件——f.writelines()

ls = ["春天刮着风", "秋天下着雨", "春风秋雨多少海誓山盟随风远去"]

with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f:

f.writelines(ls)

ls = ["春天刮着风\n", "秋天下着雨\n", "春风秋雨多少海誓山盟随风远去\n"]

with open("恋曲1980.txt", "w", encoding="utf-8") as f:

f.writelines(ls)

8.1.4.既读又写

1、"r+"

如果文件名不存在，则报错

指针在开始的位置

要把指针移到末尾才能开始写，否则会覆盖前面内容

with open("浪淘沙_北戴河.txt", "r+", encoding="gbk") as f:

# for line in f:# print(line)

# 全部读一遍后，指针到达结尾

f.seek(0,2) # 或者可以将指针移到末尾f.seek(偏移字节数,位置（0：开始；1：当前位置；2：结尾）)

text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"]

f.writelines(text)

2、"w+"

若文件不存在，则创建

若文件存在，会立刻清空原内容！！！

with open("浪淘沙_北戴河.txt", "w+", encoding="gbk") as f:

pass

with open("浪淘沙_北戴河.txt", "w+", encoding="gbk") as f:

text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"] # 清空原内容

f.writelines(text) # 写入新内容，指针在最后

f.seek(0,0) # 指针移到开始

print(f.read()) # 读取内容

3、"a+"

若文件不存在，则创建

若文件存在，指针在末尾，添加新内容，不会清空原内容

with open("浪淘沙_北戴河.txt", "a+", encoding="gbk") as f:

f.seek(0,0) # 指针移到开始

print(f.read()) # 读取内容

大雨落幽燕，

白浪滔天。

秦皇岛外打鱼船。

with open("浪淘沙_北戴河.txt", "a+", encoding="gbk") as f:

text = ["萧瑟秋风今又是，\n", "换了人间。\n"]

f.writelines(text) # 指针在最后,追加新内容，

f.seek(0,0) # 指针移到开始

print(f.read()) # 读取内容

大雨落幽燕，

白浪滔天。

秦皇岛外打鱼船。

萧瑟秋风今又是，

换了人间。

8.1.5.数据的存储与读取

通用的数据格式，可以在不同语言中加载和存储

本节简单了解两种数据存储结构csv和json

1、csv格式

由逗号将数据分开的字符序列，可以由excel打开

读取

with open("成绩.csv", "r", encoding="gbk") as f:

ls = []

for line in f: # 逐行读取

ls.append(line.strip("\n").split(",")) # 去掉每行的换行符，然后用“,”进行分割

for res in ls:

print(res)

['编号', '数学成绩', '语文成绩']

['1', '100', '98']

['2', '96', '99']

['3', '97', '95']

写入

ls = [['编号', '数学成绩', '语文成绩'], ['1', '100', '98'], ['2', '96', '99'], ['3', '97', '95']]

with open("score.csv", "w", encoding="gbk") as f: # encoding="utf-8"中文出现乱码

for row in ls: # 逐行写入

f.write(",".join(row)+"\n") # 用逗号组合成字符串形式，末尾加换行符

也可以借助csv模块完成上述操作

2、json格式

常被用来存储字典类型

写入——dump()

import json

scores = {"Petter":{"math":96 , "physics": 98},

"Paul":{"math":92 , "physics": 99},

"Mary":{"math":98 , "physics": 97}}

with open("score.json", "w", encoding="utf-8") as f: # 写入整个对象

# indent 表示字符串换行+缩进 ensure_ascii=False 显示中文

json.dump(scores, f, indent=4, ensure_ascii=False)

读取——load()

with open("score.json", "r", encoding="utf-8") as f:

scores = json.load(f) # 加载整个对象

for k,v in scores.items():

print(k,v)

Petter {'math': 96, 'physics': 98}

Paul {'math': 92, 'physics': 99}

Mary {'math': 98, 'physics': 97}

8.2.异常处理

8.2.1.常见的异常

1、除0运算——ZeroDivisionError

1/0

ZeroDivisionError: division by zero

2、找不到可读文件——FileNotFoundError

with open("nobody.csv") as f:

pass

FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'nobody.csv'

3、值错误——ValueError

传入一个调用者不期望的值，即使这个值的类型是正确的

s = "1.3"

n = int(s)

ValueError: invalid literal for int() with base 10: '1.3'

4、索引错误——IndexError

下标超出序列边界

ls = [1, 2, 3]

ls[5]

IndexError: list index out of range

5、类型错误——TypeError

传入对象类型与要求不符

1 + "3"

TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'

6、其他常见的异常类型

NameError 使用一个未被定义的变量
KeyError 试图访问字典里不存在的键

...

print(a)

NameError: name 'a' is not defined

d = {}

d["1"]

KeyError: '1'

当异常发生的时候，如果不预先设定处理方法，程序就会中断

8.2.2.异常的处理

提高程序的稳定性和可靠性

1、try_except

如果try内代码块顺利执行，except不被触发

如果try内代码块发生错误，触发except,执行except内代码块

单分支

x = 10

y = 0

try:

z = x/y

except ZeroDivisionError: # 一般来说会预判到出现什么错误

# z = x/(y+1e-7)

# print(z)

print("0不可以被除！")

0不可以被除！

x = 10

y = 0

try:

z = x/y

except NameError: # 一般来说会预判到出现什么错误

# z = x/(y+1e-7)

# print(z)

print("0不可以被除！")

ZeroDivisionError: division by zero

多分支

ls = []

d = {"name": "大杰仔"}

try:

y = m

# ls[3]

# d["age"]

except NameError:

print("变量名不存在")

except IndexError:

print("索引超出界限")

except KeyError:

print("键不存在")

变量名不存在

万能异常 Exception （所有异常的父类）

ls = []

d = {"name": "大杰仔"}

try:

# y = m

ls[3]

# d["age"]

except Exception:

print("出错啦")

出错啦

捕获异常的值 as

ls = []

d = {"name": "大杰仔"}

# y = x

try:

y = m

# ls[3]

# d["age"]

except Exception as e: # 虽不能获得错误具体类型，但可以获得错误的值

print(e)

name 'm' is not defined

2、try_except_else

如果try 模块执行，则else模块也执行，如果进入except，则else不执行

可以将else 看做try成功的额外奖赏

try:

with open("浪淘沙_北戴河.txt") as f:

text = f.read()

except FileNotFoundError:

print("找不到该文件，ta是不是用了美颜？")

else:

for s in ["\n", "，", "。", "？"]: # 去掉换行符和标点符号

text = text.replace(s, "")

print("毛主席的名作《浪淘沙_北戴河》共由{}个字组成。".format(len(text)))

毛主席的名作《浪淘沙_北戴河》共由65个字组成。

3、try_except_finally

不论是否有异常，finally最后都执行

ls = []

d = {"name": "大杰仔"}

# y = x

try:

y = m

# ls[3]

# d["age"]

except Exception as e: # 虽不能获得错误具体类型，但可以获得错误的值

print(e)

finally:

print("不论触不触发异常，都将执行")

name 'm' is not defined

不论触不触发异常，都将执行

8.3.模块简介

8.3.1.广义模块分类

已经被封装好

无需自己再“造轮子”

声明导入后，拿来即用

常用的模块分类：

1、Python 内置

时间库time\ 随机库random\ 容器数据类型collection\ 迭代器函数itertools

2、第三方库

数据分析numpy、pandas\ 数据可视化matplotlib\ 机器学习scikit-learn\ 深度学习Tensorflow

3、自定义文件

单独py文件

包——多个py文件，文件夹内多个py文件，再加一个__init__.py文件（内容可为空）

8.3.2.模块的导入

1、导入整个模块——import 模块名

调用方式：模块名.函数名或类名

import time

start = time.time() # 调用time模块中的time()

time.sleep(3) # 调用time模块中的sleep() 休息3秒钟

end = time.time()

print("程序运行用时：{:.2f}秒".format(end-start))

程序运行用时：3.00秒

import numpy

numpy.random.randint(1,10)

2、从模块中导入类或函数——from 模块 import 类名或函数名

调用方式：函数名或类名

from numpy import random

random.randint(10,20)

from numpy.random import randint # 注意这种用法

randint(10,20)

一次导入多个

from numpy import arange,sum

a = arange(10)

b = sum(a)

print(a)

print(b)

[0 1 2 3 4 5 6 7 8 9]

3、导入模块中所有的类和函数——from 模块 import *

调用方式：函数名或类名

from random import *

print(randint(1,100)) # 产生一个[1,100]之间的随机整数

print(random()) # 产生一个[0,1)之间的随机小数

0.6582485822110181

8.3.3.模块的查找路径

模块搜索查找顺序：

1、内存中已经加载的模块

import fun1

fun1.f1()

导入fun1成功

# 删除硬盘上的fun1 文件

import fun1

fun1.f1()

导入fun1成功

# 修改硬盘上的fun1 文件

import fun1

fun1.f1()# 居然没变，说明是优先从内存中读取的

导入fun1成功

2、内置模块

# Python 启动时，解释器会默认加载一些 modules 存放在sys.modules中

# sys.modules 变量包含一个由当前载入到解释器的模块组成的字典, 模块名作为键, 它们的位置作为值

import sys

print(len(sys.modules))

print("math" in sys.modules)

print("numpy" in sys.modules)

for k,v in list(sys.modules.items())[:20]:

print(k, ":", v)

738

True

False

sys : <module 'sys' (built-in)>

...

3、sys.path路径中包含的模块

import sys

sys.path

['E:\\ipython',

'C:\\Users\\ibm\\Anaconda3\\python37.zip',

...

'C:\\Users\\ibm\\.ipython']

sys.path的第一个路径是当前执行文件所在的文件夹

若需将不在该文件夹内的模块导入，需要将模块的路径添加到sys.path

import sys

sys.path.append("C:\\Users\\ibm\\Desktop") # 注意是双斜杠

import fun3

fun3.f3()

导入fun3成功

8.4.作业练习

文件的读写：

1、读取文件“笑傲江湖.txt”，统计文本中所有字符的出现频次，将结果按如下格式保存到文件“笑傲江湖_字符统计.txt”。

令：3904，狐： 3904，冲：4728

异常处理：

2、通过input输入数字的时候，我们通常使用eval(input(“请输入一个数字”))来实现。

考虑该代码可能出现的错误;

应该如何应对？

模块：

3、成功实现一个模块的导入及调用

构造一个筛选n以内所有素数的函数，将其保存在screening_prime.py文件中。

新建一个py文件，导入screening_prime模块中筛选素数的函数，并成功调用，获得1000以内的所有素数。

答案：

def count_word(s):

'''统计字符串中字符的频次'''

d = {}

for i in s:

d[i] = d.get(i, 0) + 1

return d

with open("笑傲江湖.txt", "r", encoding="utf8") as f:

s = f.read()

dic = count_word(s)

with open("笑傲江湖_字符统计.txt", "w", encoding="utf8") as f:

for k, v in dic.items():

f.writelines("{}：{}\n".format(k, v))

while True:

try:

num = eval(input("请输入一个数字："))

except Exception:

print("你输入的不是一个数字！")

else:

print("你输入的数字是：{}".format(num))

break

你输入的不是一个数字！

你输入的数字是：123

screening_prime.py文件内容：

# -*- coding: utf-8 -*-

from math import sqrt

def is_prime(num):

'''判断一个数是否为素数'''

if num == 1:

return False

for i in range(2, int(sqrt(num)) + 1):

if num % i == 0:

return False

return True

导入screening_prime模块中筛选素数的函数，获得1000以内的所有素数：

from screening_prime import is_prime

for i in range(1, 1000):

if is_prime(i):

print(i, end=" ")

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8.文件、异常和模块

8.1.文件的读写

8.1.1.文件的打开

8.1.2.文件的读取

8.1.3.文件的写入

8.1.4.既读又写

8.1.5.数据的存储与读取

8.2.异常处理

8.2.1.常见的异常

8.2.2.异常的处理

8.3.模块简介

8.3.1.广义模块分类

8.3.2.模块的导入

8.3.3.模块的查找路径

8.4.作业练习

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