10.文件和異常

　　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。

　　學習模塊json，json可以用於保存用戶數據，避免程式意外停止運行時丟失。

　　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，並且可以在使用程式處理一些事後關閉程式，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，不管這些錯誤數據源自無意識的錯誤，還是源自破壞程式的惡意企圖。

10.1從文件中讀取數據

　　讀取文件可以一次性讀取整個文件，也可以逐行讀取文件。取決於文件的大小自行選擇讀取方法。

10.1.1讀取整個文件

　　在 Python 中，讀寫文件有 3 個步驟：

　　1．調用 open()函數，返回一個 File 對象。

　　2．調用 File 對象的 read()或 write()方法。

　　3．調用 File 對象的 close()方法，關閉該文件。

　　用 open()函數打開文件 

　　with open(文件名) as file_object:

             contents = file_object.read()   #不用調用關閉方法，with自動關閉文件。

　　會在文件當前目錄下尋找文件打開。

　　read()方法讀取文件內容

　　File 對象的 read()方法：

　　可以使用 readlines()方法，從該文件取得一個字元串的列表。列表中的每個字元串就是文本中的每一行。

10.1.2文件路徑

　　註意斜杠、Windows 上的倒斜杠以及 OS X 和 Linux 上的正斜杠。

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

　　有兩種方法指定一個文件路徑。

• 　　“絕對路徑”， 總是從根文件夾開始。
• 　　“相對路徑”，它相對於程式的當前工作目錄。

　　絕對文件路徑

　　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（..）文件夾。它們不是真正的文件夾，而是可以在路徑中使用的特殊名稱。單個的句點（“點”）用作文件夾目名稱時，是“這個目錄”的縮 寫。兩個句點（“點點”）意思是父文件夾。

　　處理絕對路徑和相對路徑

　　1.os.path 模塊提供了一些函數，返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.調用 os.path.abspath(path)將返回參數的絕對路徑的字元串。這是將相對路徑轉換為絕對路徑的簡便方法。

　　3.調用 os.path.isabs(path)，如果參數是一個絕對路徑，就返回 True，如果參數是 一個相對路徑，就返回 False。

　　4.調用 os.path.relpath(path, start)將返回從 start 路徑到 path 的相對路徑的字元串。

　　5.如果沒有提供 start，就使用當前工作目錄作為開始路徑。

10.1.3逐行讀取文件數據

　　for line in lines:

　　replace()替換函數

　　file.replace(‘dog’, ‘cat’)

10.2寫入文件

10.2.1寫入空文件

　　open(‘file’, ‘w’)提供兩個實參，文件名和操作

　　1.讀取模式 ’r’

　　2.寫入模式 ‘w’

　　3.附加模式 ‘a’

　　4.讀取和寫入模式 ‘r+’

　　5.如果省略模式實參，python將只能預設只讀模式打開文件。

　　6.如果文件不存在，open將自動生成文件。

　　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 模塊中的 getpass方法。

　　註意，如果以寫入模式 ‘w’ 打開，如果文件已經存在，將清空文件。

　　如果傳遞給 open()的文件名不存在，寫入模式和添加模式都會創建一個新的空文件。在讀取或寫入文件後，調用 close()方法，然後才能再次打開該文件。

　　Python只能將字元串寫入文本文件，要儲存數值數據進入文本文件，需要用函數str將其轉化為字元串格式。

　　首先，我們以寫模式打開 bacon.txt。因為還沒有 bacon.txt，Python 就創建了一 個。在打開的文件上調用 write()，並向 write()傳入字元串參數'Hello world! \n'，將字元串寫入文件，並返回寫入的字元個數，包括換行符。然後關閉該文件。

　　為了將文本添加到文件已有的內容，而不是取代我們剛剛寫入的字元串，我們就以添加模式打開該文件。向該文件寫入'Bacon is not a vegetable.'，並關閉它。最後，為了將文件的內容列印到屏幕上，我們以預設的讀模式打開該文件，調用 read()，將得到的內容保存在 content 中，關閉該文件，並列印 content。

　　請註意，write()方法不會像 print()函數那樣，在字元串的末尾自動添加換行字 符。必須自己添加該字元。

用 shelve 模塊保存變數

　　利用 shelve 模塊，你可以將 Python 程式中的變數保存到二進位的 shelf 文件中。 這樣，程式就可以從硬碟中恢復變數的數據。shelve 模塊讓你在程式中添加“保存” 和“打開”功能。例如，如果運行一個程式，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，然後讓程式下一次運行時載入它們。

　　在 Windows 上運行前面的代碼，你會看到在當前工作目錄下有 3 個新文件： mydata.bak、mydata.dat 和 mydata.dir。在 OS X 上，只會創建一個 mydata.db 文件。

 　　這些二進位文件包含了存儲在 shelf 中的數據。這些二進位文件的格式並不重要，你只需要知道 shelve 模塊做了什麼，而不必知道它是怎麼做的。該模塊讓你不用操心如何將程式的數據保存到文件中。 你的程式稍後可以使用 shelve 模塊，重新打開這些文件並取出數據。shelf 值不必用讀模式或寫模式打開，因為它們在打開後，既能讀又能寫。

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

　　創建文件時，如果你需要在 Notepad 或 TextEdit 這樣的文本編輯器中讀取它們， 純文本就非常有用。但是，如果想要保存 Python 程式中的數據，那就使用 shelve 模塊。

10.2.2寫入多行

　　函數write()不會在寫入的文本後面自動換行，需要自己添加換行符\n。

10.3 OS操作

10.3.1用 os.makedirs()創建新文件夾

　　程式可以用 os.makedirs()函數創建新文件夾（目錄）。

　　這不僅將創建 C:\delicious 文件夾，也會在 C:\delicious 下創建 walnut 文件夾， 併在 C:\delicious\walnut 中創建 waffles 文件夾。也就是說，os.makedirs()將創建所有 必要的中間文件夾，目的是確保完整路徑名存在。

10.3.2 os.path 模塊

　　os.path 模塊包含了許多與文件名和文件路徑相關的有用函數。

　　1.查看文件大小和文件夾內容

• 　　一旦有辦法處理文件路徑，就可以開始搜集特定文件和文件夾的信息。os.path 模塊提供了一些函數，用於查看文件的位元組數以及給定文件夾中的文件和子文件夾。
• 　　調用 os.path.getsize(path)將返回 path 參數中文件的位元組數。
• 　　調用 os.listdir(path)將返迴文件名字元串的列表，包含 path 參數中的每個文件（請註意，這個函數在 os 模塊中，而不是 os.path）。
• 　　使用了 os.path.join()來連接 文件夾名稱和當前的文件名。

　　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 模塊提 供了一些函數，用於檢測給定的路徑是否存在，以及它是文件還是文件夾。
• 　　如果 path 參數所指的文件或文件夾存在，調用 os.path.exists(path)將返回 True， 否則返回 False。
• 　　如果 path 參數存在，並且是一個文件，調用 os.path.isfile(path)將返回 True，否 則返回 False。
• 　　如果 path 參數存在，並且是一個文件夾，調用 os.path.isdir(path)將返回 True， 否則返回 False。

10.4組織文件

10.4.1 shutil 模塊

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

10.4.1.1複製文件和文件夾

　　shutil 模塊提供了一些函數，用於複製文件和整個文件夾。

　　1.調用shutil.copy(source, destination)，將路徑 source 處的文件複製到路徑 destination 處的文件夾（source 和 destination 都是字元串）。

　　2.如果 destination 是一個文件名，它將 作為被覆制文件的新名字。該函數返回一個字元串，表示被覆制文件的路徑。

10.4.1.2文件和文件夾的移動與改名

　　調用 shutil.move(source, destination)，將路徑 source 處的文件夾移動到路徑 destination，並返回新位置的絕對路徑的字元串。

　　如果 destination 指向一個文件夾，source 文件將移動到 destination 中，並保持原來的文件名。

10.5異常

　　Python使用被稱為異常的特殊對象來管理程式運行時發生的錯誤。

　　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，並返回trackback，包含有關異常的報告。

　　異常使用 try-except 代碼塊來處理。執行指定的操作，告訴python改怎麼辦。使用 try-except 代碼塊，即使程式遇到錯誤，也會繼續運行，顯示自己編寫的友好錯誤提示，讓用戶知道哪裡錯了。

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。數據類型檢查可以用內置函數isinstance()實現

3.記錄錯誤

　　Python內置的logging模塊可以非常容易地記錄錯誤信息。

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存儲數據

　　使用json模塊來存儲數據。Json數據的格式並非python專用可以和用其他編程語言的人分享。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，要存儲的數據以及可用於存儲數據的文件對象。

1. 存儲一組數字的程式 json.dump()
2. 將數字讀取到記憶體的程式 json.load()

10.6.2保存和讀取用戶生成的數據

　　json.dump和json.load結合使用，分別是存儲和載入數據。

10.6.3重構

　　1.代碼可以正確運行，但可做進一步的改進——將代碼劃分為一系列完成具體工作的函數。這樣的過程叫重構。重構讓代碼更清晰，易於理解，更容易擴展。

　　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代碼塊的使用方法。異常類型。操作數據，保存和讀取數據，json模塊的使用，dump和load的使用，學會重構代碼。

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）來替代。

　　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，後面的代碼肯定會出錯。

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