【成人版python基础入门】第三章 文件操作——程序员的日记本

文件操作——程序员的日记本

在与 Python 的数据结构冒险中，我们已经学会了如何使用列表和字典来管理和存储数据。现在，让我们进入一个全新的领域——文件操作。文件操作是编程中非常常见的任务，它允许你将数据保存到文件中，或者从文件中读取数据。学会文件操作，就像是拥有了一个日记本，可以随时记录和读取各种信息。

打开与关闭文件

打开文件

在 Python 中，使用 open() 方法打开文件。open() 方法需要两个参数：文件名和文件模式。模式可以是以下几种：

• 'r'：读取模式，默认模式。如果文件不存在，会抛出异常。
• 'w'：写入模式。如果文件已存在，会覆盖原有内容；如果文件不存在，会创建新文件。
• 'a'：追加模式。如果文件已存在，会在文件末尾追加内容；如果文件不存在，会创建新文件。
• 'b'：二进制模式，用于处理二进制文件。
• '+'：读写模式，用于同时读取和写入文件。

# 打开一个文件，模式为读取
file = open("diary.txt", "r")

这就像你打开了一个日记本，准备阅读里面的内容。

关闭文件

在完成文件操作后，使用 close() 方法关闭文件。关闭文件是一个好习惯，可以释放系统资源，避免不必要的错误。

# 关闭文件
file.close()

这就像你在阅读完日记后，合上了日记本，让它保持整洁和安全。

使用 with 语句

为了更安全地管理文件，Python 提供了 with 语句。使用 with 语句打开文件时，不管发生什么情况，文件都会在结束时自动关闭。

# 使用 with 语句打开文件
with open("diary.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

这就像你在阅读日记时，确保日记本在你合上它之前，内容已经被完全读取和记录。

读取文件内容

read() 方法

read() 方法用于读取文件中的全部内容，并返回一个字符串。

# 读取文件的全部内容
with open("diary.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

这就像你在日记本中一次性读取了所有的内容。

readline() 方法

readline() 方法用于读取文件中的下一行内容，并返回一个字符串。如果已经读到文件末尾，返回空字符串。

# 逐行读取文件内容
with open("diary.txt", "r") as file:
    line = file.readline()
    while line:
        print(line.strip())  # 使用 strip() 去除行末的换行符
        line = file.readline()

这就像你在日记本中逐行阅读，每读完一行再读下一行。

readlines() 方法

readlines() 方法用于读取文件中的所有行内容，并返回一个包含所有行的列表。

# 读取文件的所有行内容
with open("diary.txt", "r") as file:
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line.strip())  # 使用 strip() 去除行末的换行符

这就像你在日记本中一次性读取了所有的页面，然后逐页打印出来。

写入文件

write() 方法

write() 方法用于向文件写入字符串内容。如果文件不存在，会创建新文件；如果文件已存在，会覆盖原有内容。

# 向文件写入内容
with open("diary.txt", "w") as file:
    file.write("今天天气真好，心情也不错。\n")
    file.write("明天去游泳。\n")

这就像你在日记本中写下了当天的心情和计划。

writelines() 方法

writelines() 方法用于向文件写入多个字符串，这些字符串需要组成一个列表。

# 向文件写入多行内容
lines = ["今天天气真好，心情也不错。\n", "明天去游泳。\n"]
with open("diary.txt", "w") as file:
    file.writelines(lines)

这就像你在日记本中一次性写下了多天的内容。

异常处理

在文件操作中，经常会遇到文件不存在、权限不够等问题。使用异常处理可以让你的程序更加健壮，能够在出现错误时优雅地处理。

使用 try-except 语句

try-except 语句用于捕获和处理异常。如果 try 块中的代码抛出异常，except 块中的代码会被执行。

# 捕获文件不存在的异常
try:
    with open("nonexistent_file.txt", "r") as file:
        content = file.read()
        print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，请检查文件名和路径。")

这就像你在尝试打开一个不存在的日记本时，日记本告诉你文件名或路径可能有误。

处理多种异常

你可以捕获多种类型的异常，通过多个 except 块来处理不同类型的异常。

# 处理多种异常
try:
    with open("diary.txt", "r") as file:
        content = file.read()
        print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，请检查文件名和路径。")
except PermissionError:
    print("没有权限读取文件，请检查文件权限。")
except Exception as e:
    print("发生了一个未知错误:", e)

这就像你在尝试打开一个日记本时，可能会遇到文件不存在、权限不够等问题，日记本会告诉你具体的原因。

使用 finally 块

finally 块中的代码无论是否发生异常，都会被执行。这通常用于做一些清理工作，如关闭文件。

try:
    file = open("diary.txt", "r")
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，请检查文件名和路径。")
finally:
    file.close()
    print("文件已关闭。")

这就像你在尝试打开某个日记本时，不管成功与否，最后都会合上它，确保日记本的安全。

代码样例：创建一个日记小助手

假设你想创建一个日记小助手，记录你每天的心情，并通过文件操作实现数据的存储和读取。让我们通过一个实际的代码样例来实现这个功能。

代码实现

import os

# 定义日记文件的路径
diary_file = "my_diary.txt"

# 检查文件是否存在
if not os.path.exists(diary_file):
    with open(diary_file, "w") as file:
        file.write("这是我的日记本。\n")

# 读取日记内容
try:
    with open(diary_file, "r") as file:
        print("当前日记内容:")
        content = file.read()
        print(content)
except Exception as e:
    print("读取日记时发生错误:", e)

# 记录新的日记内容
new_entry = input("请输入你今天的心情: ")
try:
    with open(diary_file, "a") as file:
        file.write(f"\n今天的心情: {new_entry}\n")
    print("新的日记内容已记录。")
except Exception as e:
    print("记录日记时发生错误:", e)

# 读取更新后的日记内容
try:
    with open(diary_file, "r") as file:
        print("更新后的日记内容:")
        content = file.read()
        print(content)
except Exception as e:
    print("读取更新后的日记时发生错误:", e)

代码详解

1. 检查文件是否存在：

   if not os.path.exists(diary_file):
       with open(diary_file, "w") as file:
           file.write("这是我的日记本。\n")
   

   使用 os.path.exists() 函数检查日记文件是否存在。如果不存在，创建一个新的日记文件，并写入初始内容。

2. 读取日记内容：

   try:
       with open(diary_file, "r") as file:
           print("当前日记内容:")
           content = file.read()
           print(content)
   except Exception as e:
       print("读取日记时发生错误:", e)
   

   使用 try-except 语句读取日记文件的内容，并输出。如果读取过程中发生异常，会捕获并显示错误信息。

3. 记录新的日记内容：

   new_entry = input("请输入你今天的心情: ")
   try:
       with open(diary_file, "a") as file:
           file.write(f"\n今天的心情: {new_entry}\n")
       print("新的日记内容已记录。")
   except Exception as e:
       print("记录日记时发生错误:", e)
   

   使用 input() 函数获取用户输入的新日记内容，然后通过 with open(diary_file, "a") 以追加模式打开文件，将新的内容写入文件。如果写入过程中发生异常，会捕获并显示错误信息。

4. 读取更新后的日记内容：

   try:
       with open(diary_file, "r") as file:
           print("更新后的日记内容:")
           content = file.read()
           print(content)
   except Exception as e:
       print("读取更新后的日记时发生错误:", e)
   

   再次读取日记文件的内容，输出更新后的日记。如果读取过程中发生异常，会捕获并显示错误信息。

运行结果

假设你运行了上面的代码，程序会先检查日记文件是否存在，如果不存在则创建一个新的日记文件。然后，程序会读取当前的日记内容并显示。接着，你输入当天的心情，程序将其记录到日记文件中。最后，程序会读取更新后的日记内容并显示。

例如：

当前日记内容:
这是我的日记本。

请输入你今天的心情: 今天天气真好，感觉非常开心。
新的日记内容已记录。
更新后的日记内容:
这是我的日记本。

今天的心情: 今天天气真好，感觉非常开心。

摘要

通过这一篇的学习，你已经学会了如何使用 Python 进行文件操作，包括打开和关闭文件、读取文件内容、写入文件内容以及处理文件操作中的异常。文件操作就像是拥有一个日记本，可以随时记录和读取数据，这对于数据管理、日志记录、配置文件处理等任务非常有用。

• 打开与关闭文件：使用 open() 方法打开文件，使用 close() 方法关闭文件。使用 with 语句可以更安全地管理文件。
• 读取文件内容：使用 read() 方法读取全部内容，使用 readline() 方法逐行读取内容，使用 readlines() 方法读取所有行内容。
• 写入文件：使用 write() 方法写入字符串内容，使用 writelines() 方法写入多行内容。
• 异常处理：使用 try-except 语句捕获和处理文件操作中的异常，确保程序的健壮性。

希望这篇教程能为你与 Python 的旅途带来更多的乐趣和信心。文件操作是编程中不可或缺的一部分，掌握文件操作的基本技巧，将使你在处理实际问题时更加得心应手。让我们继续前行，探索更多 Python 的功能和编程技巧。✍️🔄🎉