Python基礎學習總結(八）

10.檔案和例外

　　學習處理文件，讓程式快速的分析大量數據，學習處理錯誤，避免程式在面對意外時崩潰。學習異常，異常是python創建的特殊對象，用於管理程式運行時出現的錯誤，提高程式的適用性，可用性，和穩定性。

　　學習模組json，json可以用來保存使用者數據，避免程式意外停止執行時遺失。

　　學習處理文件和保存數據，可以讓程式使用起來更容易，用戶可以選擇輸入什麼類型的數據，並選擇在什麼時候輸入，並且可以在使用程序處理一些事後關閉程序，下次在繼續做。

　　學習處理異常，幫助應對文件不存在的情況，以及處理各種可能讓程式崩潰的問題，讓程式面對各種錯誤時更健壯，不管這些錯誤資料源自於無意識的錯誤，還是源自破壞程序的惡意企圖。

10.1從檔案讀取資料

　　讀取文件可以一次讀取整個文件，也可以逐行讀取文件。取決於檔案的大小自行選擇讀取方法。

10.1.1讀取整個檔案

　　在 Python 中，讀寫檔案有 3 個步驟：

　　1．呼叫 open()函數，傳回一個 File 物件。

　　2．呼叫 File 物件的 read()或 write()方法。

　　3．呼叫 File 物件的 close()方法，關閉該檔案。

　　用 open()函數開啟檔案 

#　　with open(檔名) as file_object:

             contents = file_object.read()   #沒有呼叫關閉方法，with自動關閉檔案。

　　會在檔案目前目錄下尋找檔案開啟。

　　read()方法讀取檔案內容

　　File 物件的 read()方法：

#>>> helloContent = helloFile.read()

>>> helloContent

'Hello world!'

#

　　可以使用 readlines()方法，從該檔案取得一個字串的清單。列表中的每個字串就是文字中的每一行。

10.1.2檔案路徑

　　注意斜線、Windows 上的倒斜線以及 OS X 和 Linux 上的正斜線。

　　with open('text_files\filename.txt') as file_object。

　　有兩種方法指定一個檔案路徑。

• 　　“絕對路徑”， 總是從根資料夾開始。
• 　　“相對路徑”，它相對於程式的目前工作目錄。

　　絕對檔案路徑

　　Win:

　　file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt’

　　with open(file_path) as file_object:

 

　　Linux和OS：

#　　file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'

　　with open(file_path) as file_object:

 

　　還有點（.）和點點（..）資料夾。它們不是真正的資料夾，而是可以在路徑中使用的特殊名稱。單一的句點（“點”）用作資料夾目名稱時，是“這個目錄”的縮寫。兩個句點（「點點」）意思是父資料夾。

　　處理絕對路徑與相對路徑

#　　1.os.path 模組提供了一些函數，傳回一個相對路徑的絕對路徑，以及檢查給定的路徑是否為絕對路徑。

　　2.呼叫 os.path.abspath(path)將傳回參數的絕對路徑的字串。這是將相對路徑轉換為絕對路徑的簡單方法。

　　3.呼叫 os.path.isabs(path)，如果參數是絕對路徑，就回傳 True，如果參數是 一個相對路徑，就回傳 False。

　　4.呼叫 os.path.relpath(path, start)將傳回從 start 路徑到 path 的相對路徑的字串。

　　5.如果沒有提供 start，就使用目前工作目錄作為開始路徑。

10.1.3逐行讀取檔案資料

　　for line in lines:

　　replace()替換函數

#　　file.replace(‘dog’, ‘cat’)

10.2寫入檔案

10.2.1寫入空檔

　　open(‘file’, ‘w’)提供兩個實參，檔案名稱和運算

　　1.讀取模式 ’r’

　　2.寫入模式 ‘w’

　　3.附加模式 ‘a’

　　4.讀取與寫入模式 ‘r+’

#　　5.如果省略模式實參，python將只能預設唯讀模式開啟檔案。

　　6.如果檔案不存在，open將自動產生檔案。

　　7.輸入是Input，輸出是Output，因此，我們把輸入輸出統稱為Input/Output，或者簡寫為IO。

　　8.輸入密碼時，如果想要不可見，需要利用getpass 模組中的 getpass方法。

　　注意，如果以寫入模式 ‘w’ 打開，如果檔案已經存在，將清空檔案。

　　如果傳遞給 open()的檔案名稱不存在，寫入模式和新增模式都會建立一個新的空檔案。在讀取或寫入檔案後，呼叫 close()方法，然後才能再次開啟該檔案。

　　Python只能將字串寫入文字文件，要儲存數值資料進入文字文件，需要用函數str將其轉換為字串格式。

#>>> baconFile = open('bacon.txt', 'w')

>>> baconFile.write('Hello world!\n')

13

 >>> baconFile.close()

>>> baconFile = open('bacon.txt', 'a')

>>> baconFile.write('Bacon is not a vegetable.')

25

>>> baconFile.close()

>>> baconFile = open('bacon.txt')

>>> content = baconFile.read()

>>> baconFile.close()

>>> print(content)

 Hello world! Bacon is not a vegetable.

#

　　首先，我們以寫入模式開啟 bacon.txt。因為還沒有 bacon.txt，Python 就創建了一 個。在開啟的檔案上呼叫 write()，並向 write()傳入字串參數'Hello world! \n'，將字串寫入文件，並傳回寫入的字元數，包括換行符號。然後關閉該文件。

　　為了將文字加入到檔案已有的內容，而不是取代我們剛剛寫入的字串，我們就以新增模式開啟該檔案。向該檔案寫入'Bacon is not a vegetable.'，並關閉它。最後，為了將文件的內容印到螢幕上，我們以預設的讀取模式開啟該文件，呼叫 read()，將得到的內容保存在 content 中，關閉該文件，並列印 content。

　　請注意，write()方法不會像 print()函數那樣，在字串的末尾自動添加換行字 符。必須自行添加該字元。

用 shelve 模組儲存變數

　　利用 shelve 模組，你可以將 Python 程式中的變數儲存到二進位的 shelf 檔案中。 這樣，程式就可以從硬碟中恢復變數的資料。 shelve 模組讓你在程式中加入「儲存」 和「開啟」功能。例如，如果執行一個程序，並輸入了一些配置設置，就可以將這 些設置保存到一個 shelf 文件，然後讓程序下一次運行時加載它們。

#>>> import shelve

>>> shelfFile = shelve.open('mydata')

>>> cats = ['Zophie', 'Pooka', 'Simon']

>>> shelfFile['cats'] = cats

>>> shelfFile.close()

#　　在 Windows 上執行前面的程式碼，你會看到在目前工作目錄下有 3 個新檔案： mydata.bak、mydata.dat 和 mydata.dir。在 OS X 上，只會建立一個 mydata.db 檔案。

 　　這些二進位檔案包含了儲存在 shelf 中的資料。這些二進位檔案的格式並不重要，你只需要知道 shelve 模組做了什麼，而不必知道它是怎麼做的。這個模組讓你不用操心如何將程式的資料儲存到檔案中。 你的程式稍後可以使用 shelve 模組，重新開啟這些檔案並取出資料。 shelf 值不必用讀取模式或寫入模式打開，因為它們在打開後，既能讀又能寫。

#>>> shelfFile = shelve.open('mydata')

>>> type(shelfFile)

>>> shelfFile['cats'] ['Zophie', 'Pooka', 'Simon']

>>> shelfFile.close()

#　　就像字典一樣，shelf 值有 keys()和 values()方法，傳回 shelf 中鍵和值的類似列表的值。因為這些方法傳回類似列表的值，而不是真正的列表，所以應該將它們傳 遞給 list()函數，以取得列表的形式。

#>>> shelfFile = shelve.open('mydata')

>>> list(shelfFile.keys())

['cats']

>>> list(shelfFile.values())

[['Zophie', 'Pooka', 'Simon']]

>>> shelfFile.close()

#　　建立檔案時，如果你需要在 Notepad 或 TextEdit 這樣的文字編輯器中讀取它們， 純文字就非常有用。但是，如果想要保存 Python 程式中的數據，那就使用 shelve 模組。

10.2.2寫入多行

　　函數write()不會在寫入的文字後面自動換行，需要自己加入換行符\n。

10.3 OS操作

10.3.1用 os.makedirs()建立新資料夾

　　程式可以用 os.makedirs()函數建立新資料夾（目錄）。

#>>> import os

>>> os.makedirs('C:\\delicious\\walnut\\waffles')

#

　　這不僅將創建 C:\delicious 資料夾，也會在 C:\delicious 下建立 walnut 資料夾， 並在 C:\delicious\walnut 中建立 waffles 資料夾。也就是說，os.makedirs()將建立所有 必要的中間資料夾，目的是確保完整路徑名存在。

10.3.2 os.path 模組

　　os.path 模組包含了許多與檔案名稱和檔案路徑相關的有用函數。

　　1.查看檔案大小與資料夾內容

• 　　一旦有辦法處理檔案路徑，就可以開始蒐集特定檔案和資料夾的資訊。 os.path 模組提供了一些函數，用於查看檔案的位元組數以及給定資料夾中的檔案和子資料夾。
• 　　呼叫 os.path.getsize(path)將傳回 path 參數中檔案的位元組數。
• 　　呼叫 os.listdir(path)將傳回檔案名稱字串的列表，包含 path 參數中的每個檔案（請注意，這個函數在 os 模組中，而不是 os.path）。
• 　　使用了 os.path.join()來連接 資料夾名稱和目前的檔案名稱。

　　2.檢查路徑有效性

• 　　如果你提供的路徑不存在，許多 Python 函數就會崩潰並報錯。 os.path 模組提 供了一些函數，用於偵測給定的路徑是否存在，以及它是檔案還是資料夾。
• 　　如果 path 參數所指的檔案或資料夾存在，呼叫 os.path.exists(path)將傳回 True， 否則傳回 False。
• 　　如果 path 參數存在，並且是一個文件，呼叫 os.path.isfile(path)將傳回 True，否 則傳回 False。
• 　　如果 path 參數存在，並且是一個資料夾，呼叫 os.path.isdir(path)將傳回 True， 否則傳回 False。

10.4組織文件

10.4.1 shutil 模組

　　shutil（或稱為 shell 工具）模組中包含一些函數，讓你在 Python 程式中複製、移動、改名和刪除檔案。要使用shutil 的函數，首先需要 import shutil。

10.4.1.1複製檔案和資料夾

　　shutil 模組提供了一些函數，用於複製檔案和整個資料夾。

　　1.呼叫shutil.copy(source, destination)，將路徑 source 處的檔案複製到路徑 destination 處的資料夾（source 和 destination 都是字串）。

　　2.如果 destination 是一個檔案名，它將 作為被複製檔案的新名字。該函數傳回一個字串，表示被複製檔案的路徑。

#>>> import shutil, os

>>> os.chdir('C:\\')

>>> shutil.copy('C:\\spam.txt','C:\\delicious')

'C:\\delicious\\spam.txt'

>>> shutil.copy('eggs.txt', 'C:\\delicious\\eggs2.txt')

'C:\\delicious\\eggs2.txt'

#10.4.1.2檔案與資料夾的移動與改名

　　呼叫 shutil.move(source, destination)，將路徑 source 處的資料夾移到路徑 destination，並傳回新位置的絕對路徑的字串。

　　如果 destination 指向一個資料夾，source 檔案將會移動到 destination 中，並保持原來的檔案名稱。

10.5異常

　　Python使用被稱為異常的特殊物件來管理程式執行時發生的錯誤。

　　每當python發生不知所措的錯誤時就會創建一個異常。

　　如果編寫了處理異常的情況，程式將會繼續進行，不然程式將會停止，並傳回trackback，包含有關異常的報告。

　　異常使用 try-except 程式碼區塊來處理。執行指定的操作，告訴python改怎麼辦。使用 try-except 程式碼區塊，即使程式遇到錯誤，也會繼續運行，顯示自己編寫的友善錯誤提示，讓使用者知道哪裡錯了。

1.ZeroDivisionError異常　

　　除數為0時，發生的異常。

2.TypeError異常

　　只允許整數和浮點數類型的參數。資料類型檢查可以用內建函數isinstance()實作

#def my_abs(x):

#    if not isinstance(x, (int, float)):

        raise TypeError('bad operand type')

    if x >= 0:

        return x

##    else:

        return -x

##ValueError異常

 

#

3.記錄錯誤

　　Python內建的logging模組可以非常容易地記錄錯誤訊息。

4.拋出錯誤

　　如果要拋出錯誤，首先根據需要，可以定義一個錯誤的class，選擇好繼承關係，然後，用raise語句拋出一個錯誤的實例。

10.6儲存資料

　　使用json模組來儲存資料。 Json資料的格式並非python專用可以和用其他程式語言的人分享。是一種輕便格式，很有用，也易於學習。

　　JSON（JavaScript Object Notation）格式最初是為JavaScript開發的，但隨後成了一種常見格式，被用與眾多語言。

　　使用json.dump() 和json.load()

　　json.dump()接受兩個實參，要儲存的資料以及可用於儲存資料的檔案物件。

1. 儲存一組數字的程式 json.dump()
2. 將數字讀取到記憶體的程式 json.load()

10.6.2儲存與讀取使用者產生的資料

　　json.dump和json.load結合使用，分別是儲存和載入資料。

10.6.3重構

　　1.程式碼可以正確運行，但可做進一步的改進－將程式碼劃分為一系列完成具體工作的函數。這樣的過程叫做重構。重構讓程式碼更清晰，易於理解，更容易擴充。

　　2.將大部分邏輯放到一個或多個函數內。

10.6.4小結

　　1.學習了讀取文件，整個文件讀取和一行讀取，操作文件，打開，讀取模式，寫入模式，附加模式，讀取加寫入模式。

　　2.異常處理try-except-else程式碼區塊的使用方法。異常類型。操作數據，保存和讀取數據，json模組的使用，dump和load的使用，學會重構程式碼。

10.7調試

1.斷言

　　凡是用print()來輔助查看的地方，都可以用斷言（assert）來取代。

#def foo(s):

    n = int(s)

    assert n != 0, 'n is zero!'

    return 10 / n

 

def main():

    foo('0')

#　　assert的意思是，表達式n != 0應該是True，否則，根據程式運行的邏輯，後面的程式碼一定會出錯。

 

　　如果斷言失敗，assert語句本身就會拋出AssertionError。

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