python基础-文件和错误处理

文件读取

读取整个文件

with open('demo_2.txt') as file_object:
    content = file_object.read()
    print(content)

open(‘要打开的文件路径’)：如果向代码中那样传入名称，则会基于py脚本目录进行文件的查找，文件打开成功返回一个文件对象file_object；

with是在不需要访问文件后将其关闭。因为正常情况下调用了open就必须调用close。比如

filePath = 'demo_2.txt'
file = open(filePath, 'r') // 只读
filew = open('demo_w.txt', 'w') // 写入

words = file.read()
filew.write(words); // 将内容写入

print(words);
// 关闭两个文件
file.close()
filew.close()

但是这样做有个问题，当程序出现Bug，导致close未执行的时候，文件将不会关闭，而过早的调用close则会导致使用文件的时候它已经关闭了（无法访问）。而我们使用with，就可以让PY自动确定，在需要的时候使用它，并让PY在合适的时机自动关闭文件。

with语句是一种上下文管理器，它提供了一种非常方便的方式来管理资源，如文件操作、网络连接、数据库连接等。

with主要作用和使用场景体现在以下几个方面：

1. 确保资源的正确释放

在使用一些资源时，例如文件、网络连接或数据库连接，我们需要在使用完后正确地释放这些资源，以避免资源泄漏。传统的方式是使用try...finally语句，但使用with语句可以让代码更加简洁和安全。

# 传统的文件操作方式
try:
    file = open('test.txt', 'r')
    content = file.read()
    print(content)
finally:
    file.close()

# 使用 with 语句的文件操作方式
with open('test.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)

传统方式使用try...finally确保文件在操作完成后关闭，而使用with语句则更简洁，with语句会自动处理文件的关闭操作，即使在操作过程中出现异常，也能保证文件被正确关闭。

2. 自动管理上下文

with语句的执行过程涉及到上下文管理器协议，即对象需要实现__enter__()和__exit__()方法。当执行with语句时，会调用对象的__enter__()方法，该方法的返回值会赋值给as后面的变量；当with语句块执行完毕或出现异常时，会调用对象的__exit__()方法，进行资源的清理工作。

class MyContextManager:
    def __enter__(self):
        print("进入上下文管理器")
        return self

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        print("退出上下文管理器")
        if exc_type is not None:
            print(f"发生异常: {exc_type}, {exc_value}")
        return True

with MyContextManager() as my_obj:
    print("在上下文管理器内部执行操作")
    # 可以在这里模拟异常
    # raise ValueError("这是一个测试异常")

在上述示例中，MyContextManager类实现了上下文管理器协议，当执行with语句时，会依次调用__enter__()和__exit__()方法。

3. 简化代码结构

使用with语句可以避免大量的try...finally嵌套，使代码更加清晰和易读，特别是在处理多个资源时，优势更加明显。比如多个资源管理：

# 同时打开两个文件进行操作
with open('file1.txt', 'r') as file1, open('file2.txt', 'w') as file2:
    content = file1.read()
    file2.write(content)

使用with语句同时管理两个文件的打开和关闭操作，代码简洁明了。

read

read()是读取文件中的全部内容，并将内容保存为字符串返回。但是read到达文件末尾时会返回一个空字符串，会导致显示出来就是一个空行，如果要删除末尾空行，就要使用rstrip()

print( content.rstrip() )

逐行读取

要以每次一行的方式检查文件，可以对文件对象使用for循环：

with open('demo_2.txt') as file_object:
    for line in file_object:
        if 'language' in line:
            print(line.rstrip())

加上rstrip()方法目的就是 因为逐行输出的时候，每行的末尾都会有个换行符，要消除这些空白行，就要使用rstrip()方法。

创建一个包含文件各行内容的列表

使用with+open的时候，返回的文件对象只能在with代码块中可用，如果要在with之外使用文件内容，可以将逐行内容添加到一个列表中。

with open('demo_2.txt') as file_object:
    lines = file_object.readlines()

for line in lines:
    print(line)

readlines从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中，并返回这个列表。这样在with代码块外部，依然可以使用这个列表

读取文本文件的时候，会将所有文件内容都转化为字符串，如果内容是数字，那么就需要根据情况使用Int()转化为整数或者float()转化为浮点数。

文件写入

文件写入时，需要传入另一个参数，告诉PY你要写入打开的文件。

with open('write_demo.txt', 'w') as file_object:
    file_object.write('hello world!\n')

open('文件路径'， ‘打开模式’)：打开模式有3种：

'r': 默认，读取；'w'： 写入；‘a’：附加模式；‘r+'：让你能读取和写入文件的模式。

如果要写入的文件不存在，那么PY会自动创建它，而以'w'写入模式打开的文件，PY会在返回文件对象前清空该文件。

如果要将数值存储到文本文件种，必须使用str()转换为字符串形式。

写入多行

write()不会在写入的文本末尾加换行符，所以在使用.write的时候，需要主动加入换行符

with open('write_demo.txt', 'w') as file_object:
    file_object.write('hello world!\n')
    file_object.write('i miss you!\n')

附加内容

如果要给文件添加内容，而不是覆盖原有内容，就可以使用附加模式：'a'，以附加模式打开文件时，PY不会再返回文件对象前清空文件，而你写入到文件的行都将添加到文件末尾。另外与w一样，文件不存在则新建一个文件。

with open('write_demo.txt', 'a') as file_object:
    file_object.write('and i wanna to see you')

异常

PY使用异常这个特殊对象来管理程序执行期间发生的错误，当遇到错误，PY会创建一个异常对象，并显示一个traceback。

异常使用try-except代码块进行处理。

比如，实现一个最简单的traceback：

print( 5 / 0)

报错：

ZeroDivisionError                         Traceback (most recent call last)
Cell In[5], line 1
----> 1 print( 5 / 0)

ZeroDivisionError: division by zero

ZeroDivisionError就是一个异常对象，当PY无法按照你的要求做时，就会创建这种对象。

try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print('你不能除以0')

如果try-except后面还有其他代码，则程序会接着运行。

while True:
    first_num = input('\n请输入第一个数字：')
    if first_num == 'q':
        break
    second_num = input('请输入第二个数字：')
    try:
        answer = int(first_num) / int(second_num)
    except ZeroDivisionError:
        print('除数不能为0')  // 5/0走这里
    else:
        print(answer) // 6/2 走这里 

将可能引发错误的代码放在try-except中，而else则代表try代码块成功执行之后的部分放在else中。

except ZeroDivisionError告诉PY如果出现ZeroDivisionError错误该怎么办。

处理FileNotFoundError

使用文件常遇到的错误是找不到文件。

with open('nopath.txt', 'r') as file_object:
    content = file_object.read()

// 错误
FileNotFoundError                         Traceback (most recent call last)
Cell In[7], line 1
----> 1 with open('nopath.txt', 'r') as file_object:
      2     content = file_object.read()

所以要优化报错：

try:
    with open('nopath.txt', 'r') as file_object:
        content = file_object.read()
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')

这里要注意：try-except要写在with去读文件的外面。

try:
    with open('demo_2.txt') as file_object:
        contents = file_object.read()
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')
else:
    words = contents.split()
    print( len(words) )

上面例子实现了一个查看文件中有多少个单词。

split() 以空格分隔字符串，并将拆分的（单词）部分存为一个列表。

len(列表) 则返回一个列表的长度。

遇到问题 一声不吭

并非每个捕获异常都需要告诉用户，有时需要像什么都没有发生一样继续运行。这时候就要使用PY的pass语句，让它告诉py什么都不要做。

try:
    with open('nopath.txt') as file_object:
        contents = file_object.read()
except FileNotFoundError:
    pass
else:
    words = contents.split()
    print( len(words) )

使用pass当遇到异常的时候，什么都不会发生，也不会有任何的输出。pass语句还充当了占位符。

存储数据

json.dump

json.dump：用于存储数据，接受两个参数，json.dump（‘要存储的数据’， ‘用于存储的文件对象）

import json
nums = list(range(1,6)) // 创建一个1-6的列表

filename = 'numbers.json'

with open(filename, 'w') as file_object:
    json.dump(nums, file_object)

使用json.dump以及json.load需要先引入json模块

• range(1, 6)函数会生成一个从 1 开始（包含 1）到 6 结束（不包含 6）的整数序列，即1, 2, 3, 4, 5。
• list()函数将这个range对象转换为一个列表，所以arr最终是[1, 2, 3, 4, 5]。

注意：json.dump写入文件要对文件使用'w'写入模式。

json.load

filename = 'numbers.json'
with open(filename) as file_object:
    nums = json.load(file_object)

print(nums)

使用json.load可以将文件内容加载到内存中。

综合案例

filename = 'username.json'
try:
    # 先从文件中读取 如果文件不存在那么就让用户输入并创建
    with open(filename) as file_read:
        username = json.load(file_read)
except FileNotFoundError:
    # 如果用户名文件不存在 那么询问
    username = input('你叫什么名字\n')
    with open(filename, 'w') as file_write:
        json.dump(username, file_write)
        print('我们记住你的名字了：' + username)
else:
    print('欢迎回来' + username)

上面例子是执行脚本，当脚本不存在到时候 进入except，引导用户输入，并保存用户名。如果文件存在则进入else，输出用户名。

这里在敲代码时候遇到几个问题：

1、脚本文件名不可以是json.py

AttributeError: partially initialized module 'json' has no attribute 'dump' (most likely due to a circular import) 可以看出，问题出在循环导入上。当你把 Python 文件命名为 json.py 时，Python 在尝试导入 json 模块时，会优先导入你当前的 json.py 文件，而不是 Python 标准库中的 json 模块，这样就导致无法使用标准库 json 模块里的 dump 和 load 等方法。

所以不要起与py模块同名的脚本文件！

2、当无意中创建了空的username.json文件时，执行json.load会报错：

JSONDecodeError: Expecting value: line 1 column 1 (char 0)通常表示json.load()函数试图解析一个空的 JSON 文件或者文件内容不是有效的 JSON 格式。如果username.json文件为空，json.load()就会抛出JSONDecodeError异常，因为它期望文件中包含有效的 JSON 数据。

所以，保险起见，可以这么修改：

try:
    with open(filename, 'r') as file_object:
        # 先读取文件内容
        content = file_object.read()
        # 检查文件内容是否为空
        if content:
            username = json.loads(content)
        else:
            # 文件为空，执行与文件不存在时相同的操作
            username = input('你叫什么名字\n')
            with open(filename, 'w') as file:
                json.dump(username, file)
                print('我们记住你的名字了：' + username)

先执行一次file_object.read()判断json中有没有内容，有内容再执行json.load