Python | 文件、异常模块与包

1.文件

1.1 文件编码

编码就是一种规则集合，记录了内容和二进制间进行相互转换的逻辑。

• 计算机常用编码：
  • UTF-8
  • GBK
  • Big5

UTF-8是目前全球通用的编码格式
除非有特殊需求，否则，一律以UTF-8格式进行文件编码即可。

1.2 文件的读取操作

一般，文件可以分为文本文件、视频文件、音频文件、图像文件、可执行文件等多种类别。

• 文件操作包括打开、关闭、读、写

1.2.1 文件的操作步骤

• 打开文件
• 读写文件
• 关闭文件
  可以只打开和关闭文件，不进行任何读写

1.2.2 open()打开函数

使用open()函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件。

1.2.2.1 语法

open(name,mode,encoding)

name: 是要打开的目标文件名的字符串(可以包含文件所在的具体路径)。
mode: 设置打开文件的模式(访问模式):只读、写入、追加等。
encoding: 编码格式（推荐使用UTF-8)

样例代码：

f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')

此时的f是open函数的文件对象，注意:此时的f是open函数的文件对象，对象是Python中一种特殊的数据类型，拥有属性和方法，可以使用对象.属性或对象.方法对其进行访问，后续面向对象课程会给大家进行详细的介绍。

1.2.2.2 mode常用的三种基础访问模式

模式	描述
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
w	打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
a	打并一个文件用于追加。如果该文件已存在，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。

样例代码

# 打开文件
f = open("F:/Study_Python/t.txt", "r", encoding="UTF-8")
print(type(f))

读取文件类型：

1.2.3 read()读取文件

无论是什么读取方法，都会续接上次的内容

read()方法：

文件对象.read(num)
num表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节)，如果没有传入num，那么就表示读取文件中所有的数据。

readlines()方法：

读取全部行
readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行的数据为一个元素。

# 打开文件
f = open("F:/Study_Python/t.txt", "r", encoding="UTF-8")

# 读取文件 - readline()
lines = f.readlines()  # 读取全部行，并封装到列表中
print(f"lines对象的类型：{type(lines)}")
print(f"lines的内容有：{lines}")

若多次调用read方法时，下一个read的开头会在上一个read的结尾处

样例代码文件内容：

         《悯农二首》
     作者：李绅
春种一粒粟，秋成万颗子。
四海无闲田，农夫犹饿死。
锄禾日当午，汗滴禾下土。
谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。

样例代码:

# 打开文件
f = open("F:/Study_Python/t.txt", "r", encoding="UTF-8")

# 读取文件 - read()
print(f"读取20个字节的结果：\"{f.read(20)}\"")
print(f"read读取全部内容的结果：\"{f.read()}\"")

输出结果：

readline()方法：

一次读取一行
可以使用for循环读取文件行，语法：

for line in open("F:/Study_Python/t.txt", "r", encoding="UTF-8"):
    print(line)

每一个line都是一个临时变量

1.2.4 文件关闭操作

通过close()关闭文件对象，也就是关闭对文件的占用。
！如果不调用close，同时程序没有停止运行，则这个文件就一直被Python程序占用。
语法：

f.close()

1.2.5 with open语法

自动完成关闭文件对象的操作
语法：

with open("F:/Study_Python/t.txt", "r", encoding="UTF-8") as f:
    for line in f:
        print(f"每一行数据是：{line}")

输出：

1.2.6 操作汇总

操作	功能
文件对象= open(file, mode, encoding)	打开文件获得文件对象
文件对象.read(num)	读取指定长度字节，不指定num读取文件全部
文件对象.readline()	读取一行
文件对象.readlines()	读取全部行，得到列表
for line in文件对象	for循环文件行，一次循环得到一行数据
文件对象.close()	关闭文件对象
with open() as f	通过with open语法打开文件，可以自动关闭

1.3 文件的写入操作

文件流程：

# 1.打开文件
f = open("F:/Study_Python/t.txt", "w", encoding="UTF-8")

# 2.文件写入
f.write('hello world!')   # 写入内容

# 3.内容刷新
f.flush()			# 刷新内容到硬盘中

# 4.close关闭
f.close()  # 内置了flush的功能

注意：

• 直接调用write，内容并未真正写入文件，而是会积攒在程序的内存中，称之为缓冲区
• 当调用flush的时候，内容会真正写入文件
• 这样做是避免频繁的操作硬盘，导致效率下降（攒一堆，一次性写磁盘）
• w模式：
  • 文件不存在：创建新文件，进行写
  • 文件存在：清空原文件内容，再写入

1.4 文件的追加写入操作

文件流程：

# 1.打开文件
f = open("F:/Study_Python/t.txt", "a", encoding="UTF-8")

# 2.文件写入
f.write('hello world!')

# 3.内容刷新
f.flush()

# 4.close关闭
f.close()  # 内置了flush的功能

a模式：
- 文件不存在：创建文件
- 文件存在：在文件末尾追加写入文件

2.异常模块与包

2.1 异常

程序正常执行过程中出现的不正常的情况，该情况影响了程序的正常执行。
简单案例：

# 读取一个不存在的文件
f = open("F:/Study_Python/t1.txt", "r", encoding="UTF-8")

输出结果：

2.2 异常的捕获

程序遇到异常的两种情况：

• 整个程序因为Bug停止运行
• 对Bug进行提醒，整个程序继续运行 <捕获异常>

捕获异常的作用在于:提前假设某处会出现异常，做好提前准备，当真的出现异常的时候，可以有后续手段。

2.2.1 基本语法：

try:
	可能发生错误的代码
except:
	如果出现异常执行的代码

简单案例：

try:
    f = open("F:/Study_Python/t1.txt", "r", encoding="UTF-8")
except:
    print("由于文件不存在，出现异常，修改open模式")
    f = open("F:/Study_Python/t1.txt", "w", encoding="UTF-8")

输出结果：

2.2.2 捕获指定异常

基本语法：

try:
	print(name)
except NameError as e:
	print('name变量名称未定义错误')

2.2.3 捕获多个异常

当捕获多个异常时，可以把要捕获的异常类型的名字，放到except后，并使用元组的方式进行书写。

try:
	print(1/0)
except (NameError, ZeroDivisionError):
	print('ZeroDivision错误...')

2.2.4 捕获全部异常

# 捕获全部异常
try:
    print(1 / 0)
except Exception as e:
    print(f"出现异常：{e}")

2.2.5 异常else

else表示的是如果没有异常要执行的代码。

try:
    print(1)
except Exception as e:
    print(e)
else:
    print("我是else，是没有异常的时候执行的代码")

2.2.6 异常finally

finally表示的是无论是否异常都要执行的代码，如关闭文件。

try:
    f = open("t.txt", "r")
except Exception:
    f = open("t.txt", "w")
else:
    print("我是else，是没有异常的时候执行的代码")
finally:
    print("我是finally，无论有没有异常，我都会执行的代码")
    f.close()

输出结果：

2.2.7 异常的传递性

异常是具有传递性的
当函数func01中发生异常，并且没有捕获处理这个异常的时候，异常会传递到函数func02，当func02也没有捕获处理这个异常的时候main函数会捕获这个异常，这就是异常的传递性.

图：黑马程序员

当所有函数都没有捕获异常的时候,程序就会报错

3.模块

Python模块就是一个Python文件，以 .py 结尾
模块能定义函数，类和变量，模块内也可以包含可执行的代码

3.1 模块的导入方式

• 导入语法：

[from 模块名] import [模块 | 类 | 变量 | 函数 | *] [as 别名]

• 常用的组合形式如:

  • import 模块名
  • from 模块名 import 类、变量、方法等
  • from 模块名 import *
  • import 模块名 as 别名
  • from 模块名 import 功能名 as 别名

• 基本语法：

import 模块名
import 模块名1，模块名2

模块名.功能名()

案例代码：

# # 使用import导入
# import time
#
# print("开始1")
# time.sleep(1)
# print("结束1")
#
# # 使用from导入sleep的具体功能
# from time import sleep
#
# print("开始2")
# sleep(5)
# print("结束2")

# # 使用from导入sleep的全部功能
# from time import *
# print("开始3")
# sleep(5)
# print("结束3")

# 使用as给特定功能加上别名    给特定功能改名
# from time import sleep as s
# print("开始4")
# s(5)
# print("结束4")

3.2 自定义模块

每个Python文件都可以作为一个模块，模块的名字就是文件的民资，也就是说自定义模块名必须要符合标识符命名规则

当导入多个模块时，且模块内有同名功能，当使用这个同名功能时，调用的是，后面导入的模块的功能。

3.3 __main__

当一个 Python 模块或包被导入时，__name__ 会被设为模块的名称。

调用模块时，不会执行__main__相关代码，但在执行模块本身文件时，会执行__main__相关代码

if _main_== "_main_"表示，只有当程序是直接执行的才会进入if内部，如果是被导入的，则if无法进入

3.4 __all__

如果一个模块文件中有_all_变量，当使用from xxx import()导入时，只能导入这个列表中的元素

如上代码：只能导入test_A()

4.包

包，就是里面装了一个__init__.py文件的文件夹，该文件夹可用于多个模块文件。
包的本质就是模块

步骤：

• 新建包my_package
• 新建包内模块：my_module1和my_module2
• 定义模块内代码

新建包后，包内部会自动创建_——int__.py文件，这个文件控制包的导入行为。

4.1 导入包

可使用__all__变量，控制 import *

4.1.1 方式一

import 包名.模块名
包名.模块名.目标

4.1.2 方式二

from 包名 import 模块名
模块名.目标

4.1.3 方式三

from 包名.模块名 import 目标
目标

4.2 安装第三方包

一个包，就是一堆同类型功能的集合体

在命令提示符程序内输入：
pip install 包名称
即可通过网络快速安装第三方包

4.2.1 pip的网络优化

我们可以通过如下命令，让其连接国内的网站进行包的安装:
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple 包名称