文件和文件异常
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一，从文件中读取数据
每当需要分析或修改存储在文件中的信息时，读取文件都很有用，对数据分析应用程序来说也非常重要。
读取一个文本文件的内容，重新设置这些数据的格式并将其写入文件，让浏览器能够显示这些内容。
要使用文件文件中的信息，首先需要将信息读取到内存中。可以一次性读取文件的全部内容，也可以每次一行的方式逐步读取。
1.读取整个文件
先创建一个包含几行文本的文件。将文件保存至该程序所在目录中。
输出：
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。在这个示例中，当前运行的是file_reader.py所在的目录中查找pi_digits.txt。函数open()返回一个表示文件的对象。在这里，open('pi_digits.txt')返回一个表示文件pi_digits.txt的对象。Python将这个对象存储在我们将在后面使用的变量中。
关键字with在不再需要访问文件后将其关闭。这个程序中，调用了open()，但没有调用close()。也可以调用open()和close()来打开和关闭文件，这样做，如果程序存在bug，导致close()语句未执行，文件将不会关闭。未妥善关闭文件可能会导致数据丢失或受损。如果在程序中过早地调用close()，会发现需要使用文件时它已关闭，这会导致更多的错误。
并非在任何情况下都能轻松确定关闭文件的恰当时机，但通过使用前面所示的结构，可让Python去确定：只管打开文件，并在需要时使用它，Python自会在合适的时候将其自动关闭。
使用方法read()读取这个文件的全部内容，并将其作为一个长长的字符串存储在变量contents中。通过打印contents的值，就可将这个文本文件的全部内容显示出来。
为什么多出个空行？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出来时就是一个空行。要删除末尾的空行，可在print语句中使用rstrip()。
输出：
2.文件路径
将类似pi_digits.txt这样的简单文件名传递给函数open()时，Python将在当前执行的文件（即.py程序文件）所在的目录中查找文件。
根据组织文件的方式，有时可能要打开不在程序文件所属目录中的文件。要让Python打开不与程序文件位于同一个目录中的文件，需要提供文件路径，它让Python到系统的特定位置去查找。
相对路径：
由于文件夹text_files位于文件夹python_work中，因此可使相对文件路径来打开该文件夹中的文件。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。
Python到文件夹python_work下的文件夹text_files中去查找指定的.txt文件。
Windows里是\但在字符串里需要转义，所以得写成\\。（字符串就是在例子中用单引号引起来的内容）。‘
输出：
将文件在计算机中的准确位置告诉Python，这样就不用关心当前运行的程序存储在什么地方了。这称为绝对文件路径。相对路径行不通时，可使用绝对路径。
绝对路径：
绝对路径通常比相对路径更长，因此将其存储在一个变量中，再将该变量传递给open()会有所帮助。
输出：
通过使用绝对路径，可读取系统任何地方的文件。Windows系统有时能够正确地解读文件路径中的斜杠。由于反斜杠在Python中被视为转义标记，为在Windows中确保万无一失，应以原始字符串的方式指定路径，即在开头的单引号前加上r。
输出：
3.逐行读取
读取文件时，常常需要检查其中的每一行：可能要在文件中查找特定的信息，或者要以某种方式修改文件中的文本。
要以每次一行的方式检查文件，可对文件对象使用for循环。
将要读取的文件的名称存储在变量filename中。由于变量filename表示的并非实际文件，它只是一个让Python知道到哪里去查找文件的字符串。可将'pi_digits.txt'替换为要使用的另一个文件的名称。调用open()后，将一个表示文件及其内容的对象存储到了变量file_object中。这里也使用了关键字with，让Python负责妥善地打开和关闭文件。为查看文件的内容，我们通过对文件对象执行循环来遍历文件中的每一行。
输出：
打印每一行时发现空白行更多了。因为在这个文件中，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，另一个来自print语句。要消除这些多余的空白行，可在print语句中使用rstrip()。
输出：
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存储在一个列表中，并在with代码块外使用该列表：可以立即处理文件的各个部分，也可推迟到程序后面再处理。
输出：
方法readlines()从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中。接下来，该列表被存储到变量lines中。在with代码块外，我们依然可以使用这个变量。我们使用一个简单的for循环来打印lines中的各行。由于列表lines的每个元素都对应于文件中的一行，因此输出与文件内容一致。
5.使用文件中的内容
将文件读取到内存后，可以以任何方式使用这些数据了。
首先打开文件，并将其中的所有行都存储在一个列表中。创建一个变量pi_string，用于存储圆周率的值。使用一个循环将各行都加入pi_string，并删除每行末尾的换行符。打印这个字符串以及长度。
输出：
在变量pi_string存储的字符串中，包含原来位于每行左边的空格，为删除这些空格，可使用strip()而不是rstrip()。
输出：
获得一个这样的字符串：它包含精确到30位小数的圆周率值。这个字符串长32字符，因为它还包含整数部分的3和小数点。
读取文本文件时，Python将其中的所有文本都解读为字符串。如果读取的是数字，并要将其作为数值使用，就必须使用函数int()将其转换为整数，或使用函数float()将其转换为浮点数。
6.包含一百万位的大型文件
有一个文本文件，其中包含精确到小数点后100万位而不是30位的圆周率值，也可创建一个包含所有这些数字的字符串。无需对程序做任何修改，只需将这个文件传递给它即可。只打印小数点后50位，以免终端为显示100万位不断翻滚。
输出：
7.圆周率值中包含自己的生日
输出：
二，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：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。
1.写入空文件
要将文本写入文件，在调用open()时需要提供另一个实参，告诉Python要写入打开的文件。
空文件：
代码：
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')或让你能够读取和写入文件的模式('r+')。如果省略了模式实参，Python将以默认的只读模式打开文件。
如果要写入的文件不存在，函数open()将自动创建它。以写入('w')模式打开文件时要小心，如果指定的文件已经存在，Python在返回文件对象前清空该文件。
使用文件对象的方法write()将一个字符串写入文件。这个程序没有终端输出，如果打开文件programming.txt，看到其中包含如下内容：
Python只能将字符串写入文本文件。要将数值数据存储到文本文件中，必须先使用函数str()将其转换为字符串格式。
输出：
2.写入多行
函数write()不会在写入的文本末尾添加换行符，如果写入多行时没有指定换行符：
输出：
让每个字符串都单独占一行，需要在write()语句中包含换行符:
输出：
像显示到终端的输出一样，还可以使用空格、制表符和空行来设置这些输出的格式。
3.附件到文件
要给文件添加内容，而不是覆盖原有内容，可以附加模式打开文件。以附加模式打开文件时，Python不会在返回文件对象前清空文件，而写入到文件的行都将添加到文件末尾。如果指定的文件不存在，Python将创建一个空文件。
输出：
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。又写入了两行，它们被添加到文件programming.txt末尾。
三，异常
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。如果编写了处理该异常的代码，程序将继续运行。如果未对异常进行处理，程序将停止，并显示一个traceback，其中包含有关异常的报告。
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。
1.处理ZeroDivisionError异常
输出：
traceback中，指出的错误ZeroDivisionError是一个异常对象。Python无法按你的要求做时，就会创建这种对象。在这种情况下，Python将停止运行程序，并指出引发了哪种异常，而我们可根据这些信息对程序进行修改。
2.使用try-except代码块
觉得可能发生了错误时，可编写一个try-except代码块来处理可能引发的异常。
将导致错误的代码行print(5/0)放在了一个try代码块中。如果try代码块中的代码运行起来没有问题，Python将跳过except代码块。如果try代码块中的代码导致了错误，Python将查找这样的except代码块，并运行其中的代码，即其中指定的错误与引发的错误相同。
try代码块中的代码引发了ZeroDivisionError异常，因此Python指出了该如何解决问题的except代码块，并运行其中的代码。这样，用户看到的是一条友好的错误消息，而不是traceback。
输出：
如果try-except代码块后面还有其它代码，程序将接着运行，因为已经告诉了Python如何处理这种错误。
3.使用异常避免崩溃
发生错误时，如果程序还有工作没有完成，妥善处理错误就很重要。这种情况经常会出现在要求用户提供输入的程序中，如果程序能够妥善处理无效输入，就能再提示用户提供有效输入，而不至于崩溃。
输出：
这个程序提示用户输入一个数字，并将其存储到变量first_number中。如果用户输入的不是表示退出的q，就再提示用户输入一个数字，并将其存储到变量second_number中。接下来，计算两个数字的商。这个程序未采取任何处理错误的措施，因此让它执行除数为0的除法运算时，它将崩溃。
不可让用户看到崩溃，用户体验不好。如果用户怀有恶意，会通过traceback获悉程序文件名称，将看到部分不能正确运行的代码。根据这些信息对你的代码进行攻击。
4.else代码块
通过将可能的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。
输出：
except代码块告诉Python，出现ZeroDivisonError异常时怎么办。如果try代码块因除0错误而失败，就打印1条友好消息，告诉用户如何避免这种错误，程序继续运行。
try-except-else代码块的工作原理：
Python尝试执行代码块中的代码，只要可能引起异常的代码才需要放在try语句中。有一些仅在try代码块成功执行时才需要运行的代码。这些代码应放在else代码块中。except代码块告诉Python，如果它尝试运行try代码块中的代码时引发了指定的异常，该如何处理。
6.分析文本
方法split()，根据一个字符串创建一个单词列表。
方法split()以空格为分隔符将字符串分拆成多个部分，并将这些部分都存储到一个列表中。结果是一个包含字符串中所有单词的列表，虽然有些单词可能包含标点。
输出：
7.使用多个文件
输出：
8.失败时一声不吭
Python中有个pass语句，在代码块中使用它来让Python什么都不做。出现FilNotFoundError异常时，将执行except代码块中的代码，但什么都不会发生。这种错误发生时，不会出现traceback，也没有任何输出。没有迹象表明有文件没找到。
pass语句充当占符位，用户看不到这个文件，但可以读取这个文件，进而处理所有找不到文件的问题。
输出：
四，存储数据
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，总是要保存它们提供的信息。使用json来存储数据。
模块json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。可以使用json在Python程序之间分享数据。json格式不是Python专用的，可将以json格式存储的数据与使用其它编程语言的人分享。
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。
使用函数json.dump()将数字列表存储到文件numbers.json中。
输出：
使用函数json.load()加载存储在numbers.json中的信息，并将其存储到变量numbers中。
输出：
这是种在程序间共享数据的方式。
2.保存和读取用户生成的数据
调用json.dump()，并将用户和一个文件对象传递给它，从而将用户名存储到文件中。
输出：
使用json.load()中的信息读取到变量username中。恢复用户名后，就可以欢迎用户回来了。
输出：
3.重构
代码能正确地运行，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。这样的过程被称为重构。
输出：
函数greet_user()所做的不仅仅是问候用户，还在存储了用户名时获取它，而在没有存储用户名时提示用户输入一个。
调用get_stored_username()，这个函数只负责获取存储的用户名（如果已存储）。调用get_new_username()，这个函数只负责获取并存储新用户的用户名。