Python程序設(shè)計課件：操作文件并處理異常

操作文件并處理異常

操作本地文件目錄Content1為Python程序添加異常處理操作2項目導(dǎo)言零

計算機文件通常是以數(shù)字形式存儲在計算機硬盤等存儲介質(zhì)上，并由操作系統(tǒng)進行管理和訪問。而異常處理則是編程語言中的一種機制，通過捕獲、處理和反饋程序運行時出現(xiàn)的異常情況，保證程序的正確性、穩(wěn)定性和可靠性。異常處理可以增強程序的健壯性，使其能夠應(yīng)對各種可能出現(xiàn)的異常情況，避免因意外錯誤導(dǎo)致程序崩潰或數(shù)據(jù)損失等問題。本項目主要完成文件的操作以及程序中異常處理功能的添加。學(xué)習目標零知識目標了解文件的常用操作；熟悉os模塊功能；熟悉異常處理的作用；掌握異常處理流程。能力目標具備在程序中操作文件的能力；具備使用os模塊的能力；具備實現(xiàn)異常處理的能力。素養(yǎng)目標具有事業(yè)心和責任心；具有較強的勞動組織能力、集體意識和社會責任心；具有艱苦奮斗的精神和務(wù)實作風。任務(wù)5-1：操作本地文件壹1文件操作

在編程中，文件也是一個非常重要的概念，可以使用編程語言提供的文件I/O操作來讀取和寫入文件。通過文件I/O操作，程序能夠讀取、修改、刪除或創(chuàng)建文件，并將文件的內(nèi)容作為程序輸入或輸出。目前，Python提供了多個用于實現(xiàn)文件I/O操作的內(nèi)置函數(shù)，常用函數(shù)見表。函數(shù)描述open()打開文件write()寫入文件內(nèi)容writelines()寫入多個內(nèi)容read()讀取文件內(nèi)容readline()按行讀取readlines()讀取文件內(nèi)容close()關(guān)閉文件任務(wù)5-1：操作本地文件壹（1）open()

在Python中，open()是一個內(nèi)置函數(shù)，用于打開文件，創(chuàng)建并返回一個對應(yīng)的文件對象，可以對該文件對象進行讀寫操作，語法格式如下所示。file=open(file_name[,access_mode][,buffering])參數(shù)說明見表。參數(shù)描述file_name表示要打開的文件名或文件路徑access_mode文件打開的模式，可選值有：r：默認模式，以只讀方式打開文件w：以寫入方式打開文件，如果文件已經(jīng)存在，則覆蓋原文件a：以追加方式打開文件，在原文件基礎(chǔ)上繼續(xù)進行寫入操作x：以獨占方式創(chuàng)建文件，如果文件已經(jīng)存在就會報錯b：二進制模式，可與其他模式配合使用，如“rb”、“wb”t：文本模式，與其他模式一起使用，用于操作文本文件，如：“rt”+：讀寫模式buffering緩沖策略，可選值有：-1：使用系統(tǒng)默認的緩沖大小0：不做緩沖，直接寫入到硬盤1：行緩沖n（n>1）：指定緩沖區(qū)的大小任務(wù)5-1：操作本地文件壹

需要注意的是，在使用open()函數(shù)打開一個文件時，如果文件不存在，則會拋出FileNotFoundError異常。因此，在打開文件之前要確保該文件存在，或者使用try...except結(jié)構(gòu)來處理異常。例如，使用open()函數(shù)打開一個名為example.txt的文件并設(shè)置只讀模式，代碼如下。file=open('example.txt','r')（2）write()Python的write()方法用于向一個文件中寫入指定的字符串或字節(jié)序列，該方法是文件對象的一個方法，需要通過打開文件并獲取文件對象后才能使用，語法格式如下所示。file.write(string)其中，file表示要寫入的文件對象；string是要寫入文件的內(nèi)容，可以是字符串或二進制數(shù)據(jù)，如果寫入失敗，會拋出異常。任務(wù)5-1：操作本地文件壹例如，使用write()方法將字符串“Hello,World!”寫入名為example.txt的文件中，代碼如下。file=open('example.txt','w')file.write("Hello,World!")file=open('example.txt','w')file.write("Hello,")file.write("World!")另外，如果要將多個字符串或字節(jié)序列寫入同一個文件，則可以連續(xù)調(diào)用多次write()方法。例如，將字符串“Hello,”和“World!”分別寫入文件中，代碼如下。任務(wù)5-1：操作本地文件壹（3）writelines()file.writelines(iterable)#打開文件file=open("example.txt","w")#向文件中寫入多行數(shù)據(jù)lines=["Hello\n","World\n"]file.writelines(lines)需要注意的是，writelines()方法同樣不會自動添加換行符，每個字符串都會被緊密地寫入文件中，因此在每個字符串末尾添加換行符時需要手動添加。例如，使用writelines()函數(shù)將字符串列表“["Hello\n","World\n"]”寫入名為example.txt的文件中，代碼如下。相比與write()函數(shù)，writelines()函數(shù)同樣用于實現(xiàn)內(nèi)容的寫入，但該函數(shù)用于將一個字符串列表或迭代器中的所有字符串寫入文件中，語法格式如下所示。任務(wù)5-1：操作本地文件壹（4）read()file.read(size)其中，size是要讀取的字節(jié)數(shù)或字符數(shù)，當size大于文件中剩余內(nèi)容長度時，則read()方法會一次性讀取所有剩余內(nèi)容并返回；當省略該參數(shù)，則將讀取整個文件；當指定了size參數(shù)，則read()函數(shù)會讀取指定大小的內(nèi)容并返回，若無法讀取指定大小的內(nèi)容則返回實際讀取到的內(nèi)容。在Python中，read()同樣是一個文件對象的函數(shù)，用于從文件中讀取指定字節(jié)數(shù)或字符數(shù)的數(shù)據(jù)，該方法只能用于打開文件的讀取模式（即r模式或a+模式），語法格式如下所示。任務(wù)5-1：操作本地文件壹#打開文件file=open("example.txt","r")#讀取文件中的數(shù)據(jù)data=file.read()#輸出讀取到的數(shù)據(jù)print(data)另外，每次調(diào)用read()方法時，都會從上一次讀取的位置開始讀取數(shù)據(jù)；如果多次調(diào)用read()方法，每次讀取的數(shù)據(jù)都會累加到緩沖區(qū)中，因此需要注意數(shù)據(jù)是否會超出內(nèi)存限制。例如，使用read()函數(shù)讀取名為example.txt的文件的整個內(nèi)容，代碼如下。任務(wù)5-1：操作本地文件壹file.readline(size)（5）readline()和readlines()readline()和readlines()函數(shù)同樣用于從文件中讀取內(nèi)容。其中，readline()函數(shù)用于從文本文件中讀取一行數(shù)據(jù)（包括行末換行符“\n”），語法格式如下所示。size表示要讀取的字節(jié)數(shù)或字符數(shù)，通常不需要指定，默認讀取一整行數(shù)據(jù)。例如，使用readline()函數(shù)逐行讀取名為example.txt的文件并打印每一行內(nèi)容，代碼如下。file=open('example.txt','r')line=file.readline()whileline:print(line)line=file.readline()任務(wù)5-1：操作本地文件壹file.readlines(sizehint)而readlines()函數(shù)則用于從文本文件中一次性讀取所有行數(shù)據(jù)，并返回一個包含所有行數(shù)據(jù)的列表，語法格式如下所示。sizehint是可選參數(shù)，表示要讀取的最大字節(jié)數(shù)或字符數(shù)，如果不指定sizehint或者sizehint小于等于0，則讀取文件中所有的數(shù)據(jù)。例如，使用readlines()函數(shù)從example.txt文件中讀取多行數(shù)據(jù)，代碼如下。#打開文件file=open("example.txt","r")#讀取文件中的數(shù)據(jù)并保存到列表中l(wèi)ines=file.readlines()#輸出讀取到的數(shù)據(jù)forlineinlines:print(line)任務(wù)5-1：操作本地文件壹file.close()（6）close()Python的close()方法用于關(guān)閉打開的文件。該方法應(yīng)該在完成對文件的讀取或?qū)懭氩僮骱笳{(diào)用，以確保釋放文件資源并將其保存到磁盤上。并在關(guān)閉文件之后，就不能再對其進行讀寫操作，語法格式如下所示。file=open('example.txt','r')#在這里進行文件讀取或?qū)懭氩僮鱢ile.close()例如，使用close()函數(shù)關(guān)閉名為example.txt的文件，代碼如下。需要注意的是，在使用文件對象進行讀寫操作后，一定要記得及時關(guān)閉文件以釋放相應(yīng)的系統(tǒng)資源，否則會導(dǎo)致資源的浪費和泄露，并且，如果未正確關(guān)閉文件，可能會導(dǎo)致文件損壞或數(shù)據(jù)丟失。特別是在處理大文件時，因為文件對象會占用系統(tǒng)資源，如果不及時釋放可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的性能下降。任務(wù)5-1：操作本地文件壹#使用with語句打開文件并處理數(shù)據(jù)withopen("example.txt")asfile:#讀取文件中的數(shù)據(jù)并輸出到控制臺data=file.read()print(data)另外，在Python實際編程過程中，除了使用close()方法關(guān)閉文件之外，還可以使用with語句來打開文件并處理文件中的數(shù)據(jù)，這樣可以自動調(diào)用close()方法來關(guān)閉文件，同時還可以更加簡潔和安全地處理文件對象。例如，使用with語句打開名為example.txt的文件并處理數(shù)據(jù)，代碼如下。任務(wù)5-1：操作本地文件壹2os模塊

Python的os模塊是一個提供了與操作系統(tǒng)交互的接口的標準庫。通過os模塊，可以實現(xiàn)對文件和目錄的創(chuàng)建、刪除、移動、重命名等操作，以及獲取和修改當前工作目錄、環(huán)境變量等一系列與操作系統(tǒng)相關(guān)的功能。文件和目錄操作函數(shù)提供了與文件和目錄相關(guān)的方法，如創(chuàng)建、刪除、重命名、移動、獲取屬性等，常用函數(shù)見表。函數(shù)描述os.getcwd()獲取當前工作目錄os.listdir(path)列出指定路徑下的所有文件和目錄，其中：path：文件或目錄路徑os.access(path,mode)驗證權(quán)限，其中：path：文件或目錄路徑mode：檢驗內(nèi)容，返回值為True或Falseos.chmod(path,flags)更改權(quán)限，其中：path：文件或目錄路徑flags：設(shè)置的權(quán)限os.mkdir(path,mode=0o777,dir_fd=None)創(chuàng)建指定路徑的目錄，其中：path：文件或目錄路徑mode：指定新建目錄的權(quán)限，默認為0o777（即所有用戶都有讀、寫和執(zhí)行權(quán)限）dir_fd：指定父目錄的文件描述符，若提供，則將在該指定的目錄下創(chuàng)建子目錄os.makedirs(name,mode=0o777,exist_ok=False)遞歸地創(chuàng)建一個或多個新的目錄。與mkdir()函數(shù)不同的是，該函數(shù)會依次創(chuàng)建各級父目錄，如果已存在則跳過。其中：name：要創(chuàng)建的目錄路徑mode：新建目錄的權(quán)限，默認為0o777（即所有用戶都有讀、寫和執(zhí)行權(quán)限）exist_ok：如果目標目錄已經(jīng)存在，則是否允許忽略，默認為False任務(wù)5-1：操作本地文件壹函數(shù)描述os.open(file,mode,flags)打開文件，其中：file：文件的路徑mode：打開方式flags：可選參數(shù)，用于設(shè)置權(quán)限os.read(fd,n)讀取內(nèi)容，其中：fd：文件被打開時生成的文件對象n：讀取的字節(jié)數(shù)os.close(fd)關(guān)閉文件，其中：fd：文件被打開時生成的文件對象os.remove(path,dir_fd=None)刪除指定的文件，其中：path：要刪除的文件路徑dir_fd：指定父目錄的文件描述符，若提供，則將在該指定的目錄下查找和刪除文件os.rmdir(path,dir_fd=None)刪除指定的目錄。注意，要求目錄為空。其中：path：要刪除的目錄路徑dir_fd：指定父目錄的文件描述符，若提供，則將在該指定的目錄下查找和刪除目錄。os.removedirs(path)遞歸地刪除指定目錄及其所有子目錄。與rmdir()函數(shù)不同的是，該函數(shù)會依次刪除各級子目錄，如果目錄非空則拋出異常。其中：path：要刪除的目錄路徑，可以是絕對路徑或相對路徑os.rename(src,dst,src_dir_fd=None,dst_dir_fd=None)將文件或目錄從源路徑重命名為目標路徑，其中：src：要重命名的源文件路徑或目錄路徑dst：新的文件名或目錄名src_dir_fd：指定源目錄的文件描述符，可選。若提供，則將在該指定的目錄下查找并重命名源文件或目錄dst_dir_fd：指定目標目錄的文件描述符，可選。若提供，則將在該指定的目錄下重命名文件或目錄os.path.exists(path)檢查指定的路徑是否存在，如果指定的路徑存在，則返回True；否則，返回False。其中：path：要檢查的文件或目錄路徑os.path.isfile(path)檢查指定的路徑是否為文件，其中：path：要檢查的文件或目錄路徑os.path.isdir(path)檢查指定的路徑是否為目錄，其中：path：要檢查的文件或目錄路徑os.path.join(path,*paths)將多個路徑字符串拼接成一個完整的路徑。該函數(shù)會根據(jù)操作系統(tǒng)自動添加路徑分隔符。其中：path：第一個路徑字符串*paths：零個或多個路徑字符串os.path.abspath(path)獲取指定路徑的絕對路徑，其中：path：要獲取絕對路徑的路徑字符串os.path.basename(path)獲取指定路徑中的文件名部分，其中：path：要獲取基本文件名的路徑字符串os.path.dirname(path)獲取指定路徑中的目錄部分，其中：path：要獲取父目錄路徑的路徑字符串任務(wù)5-1：操作本地文件壹其中，當mode參數(shù)表示打開方式時，可選參數(shù)值見表。參數(shù)值描述os.O_RDONLY只讀模式os.O_WRONLY寫入模式os.O_RDWR讀寫模式os.O_CREAT如果文件不存在則新建文件os.O_EXCL獨占創(chuàng)建模式os.O_TRUNC若文件已存在，則清空文件內(nèi)容os.O_APPEND追加模式而flags用于權(quán)限的設(shè)置，可選參數(shù)值見表。參數(shù)值描述stat.S_IXOTH其他用戶有執(zhí)行權(quán)stat.S_IWOTH其他用戶有寫權(quán)限stat.S_IROTH其他用戶有讀權(quán)限stat.S_IRWXO其他用戶有全部權(quán)限stat.S_IXGRP組用戶有執(zhí)行權(quán)限stat.S_IWGRP組用戶有寫權(quán)限stat.S_IRGRP組用戶有讀權(quán)限stat.S_IRWXG組用戶有全部權(quán)限stat.S_IXUSR擁有者具有執(zhí)行權(quán)限stat.S_IWUSR擁有者具有寫權(quán)限stat.S_IRUSR擁有者具有讀權(quán)限stat.S_IRWXU擁有者有全部權(quán)限stat.S_ISVTX擁有者刪除權(quán)限任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳1認識異常在Python中，異常分為內(nèi)置異常和自定義異常。內(nèi)置異常是由解釋器或運行時庫引發(fā)的異常，常見內(nèi)置異常見表。異常描述BaseException所有異常的基類Exception所有非系統(tǒng)退出或者中斷的異常的基類ArithmeticError數(shù)學(xué)運算錯誤的基類，包括除數(shù)為零、無窮大等情況SystemExit當Python解釋器接收到sys.exit()調(diào)用時引發(fā)此異常KeyboardInterrupt用戶取消程序執(zhí)行時引發(fā)的異常SyntaxError語法錯誤時引發(fā)的異常StopIteration迭代器沒有更多的元素時引發(fā)的異常AssertionError斷言失敗時引發(fā)的異常NameError嘗試訪問一個不存在的變量或函數(shù)時引發(fā)的異常TypeError操作或函數(shù)應(yīng)用于不適當類型的對象時引發(fā)的異常ValueError傳遞給函數(shù)的參數(shù)類型正確但值不合適時引發(fā)的異常IOError輸入輸出操作引發(fā)的異常，例如打開文件、讀寫文件等IndexError索引超出序列范圍時引發(fā)的異常任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳異常描述KeyError在映射中查找一個不存在的鍵時引發(fā)的異常FileNotFoundError文件不存在時引發(fā)的異常AttributeError訪問對象沒有的屬性時引發(fā)的異常ZeroDivisionError除數(shù)為零時引發(fā)的異常IndentationError縮進錯誤時引發(fā)的異常MemoryError內(nèi)存耗盡時引發(fā)的異常任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳而自定義異常則是開發(fā)人員根據(jù)具體業(yè)務(wù)需要自定義的異常類型，通常繼承自Exception類或其子類，語法格式如下所示。classCustomError(Exception):pass例如，定義一個名為MyException的自定義異常類，它繼承了標準異常類Exception。之后重寫__init__()方法以添加自定義的message屬性。最后使用raise語句拋出這個異常，并在except塊中捕獲并處理該異常，代碼如下。#自定義一個繼承自Exception的異常類classMyException(Exception):def__init__(self,message):self.message=messagetry:raiseMyException("這是我的異常")exceptMyExceptionase:print(e.message)任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳2異常處理1、try...except語句try...except是Python中用于異常處理的重要機制，可以捕獲可能出現(xiàn)的異常并執(zhí)行相應(yīng)的操作，從而保證程序的穩(wěn)定性和可靠性。其中，try代碼塊中包含可能會拋出異常的代碼，而except代碼塊則包含針對特定異常類型進行處理的代碼，try...except語句處理異常流程如圖所示。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳語法格式如下所示。try:#可能會發(fā)生異常的代碼塊except異常類型1:#處理異常類型1的代碼塊except異常類型2:#處理異常類型2的代碼塊...其中，try代碼塊中放置可能會出現(xiàn)異常的代碼，如果異常被拋出，則該塊中余下的代碼將被跳過。然后，如果異常類型與第一個except匹配，就會執(zhí)行第一個except代碼塊中的代碼；如果不匹配，則異常會傳遞到下一個except代碼塊中。如果異常沒有被任何一個except代碼塊處理，則會傳遞到上一級try代碼塊（如果有）或最終傳遞到程序外部并導(dǎo)致程序崩潰。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳例如，使用try...except語句捕獲除法計算時可能出現(xiàn)的ValueError和ZeroDivisionError異常，代碼如下。try:x=int(input("請輸入一個數(shù)："))y=10/xexceptValueError:print("無效的輸入")exceptZeroDivisionError:print("除數(shù)不能為零")任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳另外，在except語句中，還可以通過添加as關(guān)鍵字指定一個變量名來保存異常對象，之后可以使用該變量來獲取異常的信息（例如異常類型、錯誤消息等），語法格式如下所示。try:#可能會發(fā)生異常的代碼塊except異常類型as異常變量:#處理異常的代碼塊在該語法結(jié)構(gòu)中，如果try代碼塊中的代碼拋出了指定的異常類型，則會進入相應(yīng)的except代碼塊中，同時將異常的詳細信息存儲到指定的異常變量中。異常變量可以是任意有效的Python變量名，它的作用是允許在except塊中訪問有關(guān)異常的信息，例如異常類型、異常消息等。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳例如，在將字符串“abc”轉(zhuǎn)換成整數(shù)時，拋出ValueError異常并輸出異常的相關(guān)信息，代碼如下。try:x=int("abc")exceptValueErrorase:print("出現(xiàn)了ValueError異常:",e)任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳2、try...except...else語句try...except...else語句是try...except語句的升級，在try...except語句的基礎(chǔ)上增加了else語句，用于指定沒有異常發(fā)生時需要執(zhí)行的代碼塊。當try語句塊中的代碼沒有引發(fā)任何異常時，else語句塊中的代碼將被執(zhí)行。try...except...else語句處理異常流程如圖所示。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳語法格式如下所示。try:#可能會發(fā)生異常的代碼塊except異常類型1:#處理異常類型1的代碼塊except異常類型2:#處理異常類型2的代碼塊...else:#如果try代碼塊中沒有發(fā)生任何異常，則會執(zhí)行else代碼塊任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳需要注意的是，如果except代碼塊中沒有匹配到拋出的異常類型，那么程序仍會拋出異常，并且else中的代碼也不會被執(zhí)行。例如，使用try...except...else語句來處理可能出現(xiàn)的異常，代碼如下。try:x=int(input("請輸入一個整數(shù):"))y=10/xexceptValueErrorase:print("無效的輸入：",e)exceptZeroDivisionErrorase:print("除數(shù)不能為零：",e)else:print("計算結(jié)果是：",y)在上述示例中，try代碼塊中嘗試將用戶輸入的字符串轉(zhuǎn)換成整數(shù)，并計算10除以該整數(shù)。如果用戶輸入無效的字符串或者除數(shù)為零，則會拋出相應(yīng)的異常并被except代碼塊捕獲處理；否則，如果轉(zhuǎn)換及計算成功，則會執(zhí)行else代碼塊中的計算結(jié)果輸出操作。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳3、finally語句finally語句是Python中用于try...except語句的一種結(jié)構(gòu)，它在try或except代碼塊執(zhí)行完畢后必定會執(zhí)行，且無論前面的代碼是否拋出異常。通常情況下，finally語句被用來釋放資源或進行一些必要的清理工作。finally語句處理異常流程如圖所示。任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳語法格式如下所示。try:#可能會發(fā)生異常的代碼塊except異常類型1:#處理異常類型1的代碼塊except異常類型2:#處理異常類型2的代碼塊...finally:#必須執(zhí)行的代碼塊，通常用于資源的釋放和清理工作任務(wù)5-2為Python程序添加異常處理操作貳語法格式如下所示。try:#可能會發(fā)生異常的代碼塊except異常類型1:#處理異常類型1的代碼塊except異常類型2:#處理異常類型2的代碼塊...finall