Python学习之路（10）文件和异常

在本章中，你将学习处理文件，让程序能够快速地分析大量的数据；你将学习错误处理，避免程序在面对意外情形时崩溃；你将学习异常，它们是Python创建的特殊对象，用于管理程序运行时出现的错误；你还将学习模块json，它让你能够保存用户数据，以免在程序停止运行后丢失。在本章学习的技能可提高程序的适用性、可用性和稳定性。

1.从文件中读取数据

要使用文本文件中的信息，首先需要将信息读取到内存中。为此，你可以一次性读取文件的全部内容，也可以以每次一行的方式逐步读取。

filename = 'pi_digits.txt'
# 读取整个文件
with open(filename) as file_object:
    contents = file_object.read()
    print(line.rstrip())
# 因为read() 到达文件末尾时返回一个空字符串，而将这个空字符串显示就是一个空行。
# 要删除多出来的空行，可在print语句中使用rstrip()。

# 逐行读取
with open(filename) as file_object:
    for line in file_object:
        print(line.rstrip())
# 创建一个包含文件各行内容的列表
with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()
for line in lines:
    print(line.rstrip())    

2. 写入文件

保存数据的最简单的方式之一是将其写入到文件中。通过将输出写入文件，即便关闭包含程序输出的终端窗口，这些输出也依然存在：你可以在程序结束运行后查看这些输出，可与别人分享输出文件，还可编写程序来将这些输出读取到内存中并进行处理。

2.1写入空文件

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

在这个示例中，调用open() 时提供了两个实参。第一个实参也是要打开的文件的名称；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’ ）或让你能够读取和写入文件的模式（’r+’ ）。如果你省略了模式实参，Python将以默认的只读模式打开文件。

如果你要写入的文件不存在，函数open() 将自动创建它。

以写入（’w’ ）模式打开文件时千万要小心，因为如果指定的文件已经存在， Python将会先清空该文件，再将指定内容写入文件。

2.2写入多行

filename = 'programming.txt'
# write()函数不会自动在文本末尾添加换行符，需要手动添加换行符
with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.\n")
    file_object.write("I love creating new games.\n")

2.3附加到文件

我们打开文件时指定了实参（’a’），以便将内容附加到文件末尾，而不是覆盖文件原来的内容。

filename = 'programming.txt'
# write()函数不会自动在文本末尾添加换行符，需要手动添加换行符
with open(filename, 'a') as file_object:
    file_object.write("I also love finding meaning in large datasets.\n")
    file_object.write("I love creating apps that can run in a browser.\n")

3.异常(Build-in Exception)

Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序执行期间发生的错误。每当发生让Python不知所措的错误时，它都会创建一个异常对象。如果你编写了处理该异常的代码，程序将继续运行；如果你未对异常进行处理，程序将停止，并显示一个traceback，其中包含有关异常的报告。仅在必要时处理异常。

异常是使用 try-except代码块处理的。try-except 代码块让Python执行指定的操作，同时告诉Python发生异常时怎么办。使用了try-except 代码块时，即便出现异常，程序也将继续运行：显示你编写的友好的错误消息，而不是令用户迷惑的traceback。

3.1使用try-except代码块

处理ZeroDivisionError异常的try-except代码块类似于下面这样：

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

3.2使用else代码块

通过将可能引发错误的代码放在try-except代码块中，可提高这个程序抵御错误的能力。这个示例还包含一个else代码块；依赖于try 代码块成功执行的代码都应放到else代码块中。

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("Second 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)
    finally:
        print("Final")

3.3使用多个文件

下面我们统计多本书中的单词数。

def count_words(filename):
    """Count the approximate number of words in a file."""
    try:
        with open(filename, encoding='utf-8') as f:
            contents = f.read()
    except FileNotFoundError:
        # 提示某本书文件不存在
        msg = "Sorry, the file " + filename + " does not exist."
        print(msg)
    # 失败时一声不吭
    # except FileNotFoundEror:
    #	  pass
    else:
        # 计算包含多少个单词
        words = contents.split()
        num_words = len(words)
        print(f"The file {filename} has about {num_words} words.")

filenames = ['alice.txt', 'siddhartha.txt', 'moby_dick.txt', 'little_women.txt']
for filename in filenames:
    count_words(filename)

4.存储数据

很多程序都要求用户输入某种信息，如让用户存储游戏首选项或提供要可视化的数据。不管专注的是什么，程序都把用户提供的信息存储在列表和字典等数据结构中。用户关闭程序时，你几乎总是要保存他们提供的信息；一种简单的方式是使用模块json 来存储数据。

模块json 让你能够将简单的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。你还可以使用json 在Python程序之间分享数据。更重要的是，JSON数据格式并非Python专用的，这让你能够将以 JSON格式存储的数据与使用其他编程语言的人分享。这是一种轻便格式，很有用，也易于学习。

4.1使用json.dump()和json.load()

函数json.dump() 接受两个实参：要存储的数据以及可用于存储数据的文件对象。

import json
numbers = [2, 3, 5, 7, 11, 13]
filename = 'numbers.json'
with open(filename, 'w') as f:
    json.dump(numbers, f)

使用json.load() 将这个列表读取到内存中

import json
filename = 'numbers.json'
with open(filename) as f:
    numbers = json.load(f)
print(numbers)
# output: [2, 3, 5, 7, 11, 13]

4.2重构

你经常会遇到这样的情况：代码能够正确地运行，但可做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数。这样的过程被称为重构。重构让代码更清晰、更易于理解、更容易扩展。

顺利毕业企划