python——异常处理 文件

一、异常处理机制

异常的定义：程序运行时发生的不正常事件。

一般情况下，程序遇见异常bug就会终止运行，试想一下现实世界中，程序遇见小小的bug就直接死机，可以吗？——很不好。

怎么解决呢？

使用异常处理机制，捕获异常，处理异常。

异常分为：内置异常、自定义异常。

1.1 常见的内置异常

# print(name) # NameError: name 'name' is not defined 
# print(int('100a'))
# ValueError: invalid literal for int() with base 10: '100a' 
# print('hello' + 1234) 
# TypeError: can only concatenate str (not "int") to str 
# ls = [1] # print(ls[10]) 
# IndexError: list index out of range 
# if 1: # print("我是真的") 
# IndentationError: expected an indented block after 'if' statement on line 14 
# s1 = 'hello' 
# print(s1.name) 
# AttributeError: 'str' object has no attribute 'name' 
# print(3/0) 
# ZeroDivisionError: division by zero 
# import hahaha # ModuleNotFoundError: No module named 'hahaha' 
# f = open('hahaha.txt', 'r') 
# FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'hahaha.txt'

1.2 内置异常处理

异常处理是对异常进行捕获、抛出、处理，提高程序健壮性的机制。

算法的设计要求：正确性、可读性、健壮性、高效率、低存储

使用关键字try except finally else组合成不同的处理方式，其中try和except是核心。

简单模式：

语法
try:
    代码1
except:
    代码2

例子：
try:
    print(name)
except:
    print('命名错误')

捕获多个异常结构

语法：
try:
    代码块
except XXX:
    代码2
except XXX:
    代码3
except XXX:
    代码4
    
例子：
try:
    print('hello' + 1234)
except NameError:
    print("命名错误")
except TypeError:
    print("类型错误")
except IndentationError:
    print("缩进错误")
    
try:
    print('hello' + 1234)
except (NameError, TypeError, IndentationError):#从中匹配一个
    print("有错误")
    
try:
    print('hello' + 1234)
except Exception as e:
    print(f"有{e}错误")

try...except...else结构

语法：
try:
    代码1
except:
    代码2
else:
    代码3
    
例子：
try:
    a = 3
    b = 0
    c = a/b
except Exception as f:
    print(f) #division by zero
else:
    print(c)

try...except...else...finally结构

语法：
try:
    代码1
except:
    代码2
else:
    代码3
finally:
    代码4
    
例子：
try:
    a = 3
    b = 0
    c = a/b
except Exception as f:
    print(f) #division by zero
else:
    print(c)
finally:
    print("我会一直在")

练习： 1、使用异常处理，定义一个函数func(listinfo)listinfo为列表， listinfo = [133, 88, 24, 33, 232, 44, 11, 44]， 返回列表中小于100且为偶数的数。

listinfo = [133, 88, 24, 33, 232, 44, 11, 44]
try:
    l = [i for i in listinfo if i%2==0 and i<100]
except Exception as e:
    print(e)
else:
    print(l) #[88, 24, 44, 44]
# finally:
#     print('就这样')

1.3 自定义异常

python放入内置异常已经很丰富了，但是我们还是可以自定义异常的，也就是说我们可以根据自己的实际需求做异常判断。

在学习自定义异常之前，先来看一下 raise的使用。

raise可以手动抛出异常——内置异常或者自定义异常都可以。

def sub(a, b):
#定义一个两个数商的函数（当除数为0报出错误）
def sub(a,b):
    if b == 0:
        raise Exception('除数不能等于0')
    else:
        return a/b

try:
    print(sub(2,0))
except Exception as e:
    print(e) #除数不能等于0

现在来看一下自定义异常类，自定义异常必须继承Exception类

语法格式：
class MyException(BaseException):
    def __init__(self, msg):
        self.msg = msg
    def __str__(self):
        return self.msg
        
try:
    raise MyException('异常消息字符串')
except MyException as e:
    print(e)

class error(BaseException):
    def __init__(self,num):
        self.num = num
    def __str__(self):
        return self.num


def sub(a,b):
    if a<b:
        raise error('被减数不能小于减数')
    else:
        return a-b

try:
    print(sub(2,3))
except Exception as e:
    print(e)

练习：

编写一个 Drugs 药品类，添加一个类属性，产地 place 为江中集团 添加一个类方法，方法名自定义，实现修改类属性的值，将产地修改为中国 添加构造方法，实例属性如下：name（名称），out_time（过期时间）默认值为 2024-09-16 添加查询剩余保质期的方法 get_time，输出当前时间与过期时间的差值，单位为天， 使用异常捕获差值信息，如果是大于等于 0 的话，则正常输出，如果小于 0 的话， 则抛出异常，异常信息为当前药品已过期，并捕获该异常

class Drugs:
    place = '江中集团'
    def __init__(self,name,out_time = 50):
        self.name = name
        self.out_time = out_time
    @property
    def id(self):
        return f"产地{self.__id}"
    @id.setter
    def id(self,new_id):
        self.__id = new_id
    def get_time(self,new_time):
        self.out_time-=new_time

class error(BaseException):
    def __init__(self,num):
        self.num = num
    def __str__(self):
        return self.num

n = Drugs('阿莫西林')

def a(x):
    n.get_time(x)
    if  n.out_time<0:
        raise error('已经过期不能吃了')
    else:
        print(f'药还剩{n.out_time}天')

try:
    a(60)
except error as e:
    print(e)

 

1.5 demo2：日志的简单应用

在python中，记录日志使用logging库，日志的级别从高到低分别为：

1. CRITICAL：系统崩溃级别的错误，必须立即处理
2. ERROR：运行时的错误，可能导致程序无法正常运行
3. WARNING：警告信息
4. INFO：信息性消息，程序正常运行
5. DEBUG：详细信息，通常在诊断问题时有用

import logging
# 设置日志的打印级别
# logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
logging.critical('这是一个critical信息')
logging.error('这是一个error信息')
logging.warning('这是一个warning信息')
logging.info('这是一个info信息')
logging.debug('这是一个debug信息')

# 向指定的日志文件里去打印日志信息
import logging
# logging.basicConfig(filename='./app.log')
# logging.warning('这是一个warning信息')

# logging.basicConfig(filename='./app.log', level=logging.DEBUG, filemode='a',
#                     format='%(name)s - %(levelname)s - %(message)s')
# logging.warning('这是一个warning信息')

# %(name)s    日志记录器的名字
# %(levelname)s    日志级别
# %(asctime)s    时间
# %(message)s    消息本身

二、文件操作

2.0 文件操作的重要性和应用场景

重要性

1. 数据持久化
2. 跨平台兼容性
3. 数据备份与恢复
4. 数据共享
5. 配置管理
6. 日志记录

应用场景

1. 数据分析
2. web开发
3. 文本处理

2.1 文件的基本概念

2.1.1 文件的概念

文件是一个存储在某种持久性存储介质【硬盘、光盘、磁盘等】上的数据的结合。

文件可以包含各种类型的信息：文本、图像、音频、视频、应用程序代码以及其他类型的二进制数据。

文件通常由数据、元数据、文件系统等几部分组成。

文件的属性有：文件名、位置、文件类型、文件大小、创建日期、修改日期、访问权限。

2.1.2 文件的分类

windows系统下大致分为以下几种：

1. 文本文件：包含可读字符的文件，如.txt .csv .py .html等
2. 二进制文件：包含不可直接读的原始二进制数据的文件，如.exe .jpg .mp3等
3. 可执行文件：可以被操作系统执行的文件，如.exe
4. 数据文件：用于存储应用程序数据的文件，如数据库文件、配置文件等
5. 目录/文件夹：用于组织和管理其他文件的特殊文件

在Linux系统下，有以下几种：

1. - 普通文件
2. d 目录文件
3. b 块设备文件【底层驱动文件】
4. c 字符设备文件【底层驱动文件】
5. l 链接文件【类似于快捷方式】
6. p 管道文件，用于进程间的通信
7. s 套接字文件，用于网络通信的端点

文本文件：

• 文本文件是由单一特定编码组成的文件，如UTF-8编码。
• 由于存在编码，文本文件也被看成是存储着数据的长字符串。

二进制文件：

• 直接由比特0和1组成，没有统一字符编码
• 一般都存在二进制0和1的组织结构，即文件格式

s = 'hello world!'

print("文本文件：", s)
print("二进制文件：", s.encode())

2.1.3 文件位置【路径】

在计算机系统中，路径是用来表示文件位置的一种方式。

路径又分绝对路径和相对路径。

windows系统下：

绝对路径：带有盘符的或者带有网址的

C:\Users\admin\Desktop\py_gj\py_day3

相对路径：

./py_gj/py_day3

../py_gj/py_day3

这里的点有特殊含义，一个点表示当前路径下，两个点表示上一级路径下。

path = "C:\\Users\\admin\\Desktop\\py_gj\\py_day3" print(path) 
path1 = './day3.3.py' print(path1) #本级目录
path2 = "../py_day2/day2.2.py" print(path2)#上一级目录

2.2 文件的操作

2.2.1 打开文件open

如果想用open读取文件，那么先来看一下它的语法格式：

open(file, [mode='r', buffering=-1, encoding=None]）

参数：

• file: 必需，文件路径（相对或者绝对路径）
• mode: 可选，文件打开模式，默认为r
• buffering: 可选，设置缓冲
• encoding: 可选，一般使用utf-8

返回值：一个文件对象

mode常用的模式：

打开方式	功能	文件存在时	文件不存在时
r	只读方式打开文件	打开	报错
r+	以读写方式打开文件	打开	报错
w	只写方式打开文件	打开（清空之前内容）	新建
w+	以读写方式打开文件	打开（清空之前内容）	新建
a	以追加方式打开文件（写）	打开，保留之前内容	新建
a+	以读写方式打开文件	打开，保留之前内容	新建

mode参数还可以指定以什么样的编码方式读写文本，默认情况下open是以文本形式打开文件的，比如上面的四种mode模式。

当我们需要以"字节[二进制]"形式读写文件时，只需要在mode参数的后面加 b 就可以了。

1. rb 以二进制形式打开一个文件，只读
2. wb 以二进制形式打开一个文件，只写
3. wb+ 以二进制形式打开一个文件，读写

demo1：读取文件

1. 我们在同级目录下创建一个名为111的txt文本文件，同时创建一个test.py文件，通过代码去读取其中的内容。
2. 我们在111.txt中写入两行内容： Life is short, You need Python 人生苦短，我用python
3. 然后在test.py中写入读取代码

 

2.2.2 with关键字

当我们使用open直接打开文件，进行文件操作后，需要使用close进行文件保存和关闭。但是这种方式不是最好的，为什么呢？因为在文件操作过程中一旦有报错，那么文件还能正确关闭吗？——不能

如何解决呢？——使用 with 关键字

优点：当我们操作文件的代码块结束后，文件会正确关闭，即便文件操作报错，也会正确关闭，无需手动调用close()

with open('./111.txt', encoding='utf-8') as f:
    read_data = f.read()
    print(read_data)

2.2.3 关闭文件close()

语法格式：
file.close()

2.2.4 read()方法

语法格式：
f.read(size) # f为文件对象

参数：

• size（可选）：为数字，表示从已打开文件中读取的字节计数，默认值为-1，默认情况下为读取全部。

with open('./111.txt', encoding='utf-8') as f:
    read_data = f.read(5)
    print(read_data)

2.2.5 readline()方法与readlines()方法

readline()方法

注意： readline()方法会记住上一个readline()读取的位置，接着读取下一行。 

 

readlines()方法

 

2.2.6 write()方法

在python中使用write()方法将字符串写入文件中。

f.write(str) # f为文件对象

参数：

• str代表要写入的字符串

demo：

 

2.2.7 文件指针定位

python中文件读写，定位文件读写的指针会随着不断地读写而移动。所以我们想要正确的读写，就需要控制指针的定位。

f.tell()
功能：返回文件的当前位置，即文件指针当前位置

f.seek(offset[, whence])
功能：将文件内部光标定位到指定的位置
参数：offset：开始的偏移量，也就是代表需要移动偏移的字节数
     whence：可选，默认值为 0，
	  
             0代表从文件开头开始算起
	  
             1代表从当前位置开始算起
	  
             2代表从文件末尾算起
eg:
f.seek(p,0)  移动到文件第p个字节处，绝对位置

f.seek(p,1)  移动到相对于当前位置之后的p个字节

f.seek(p,2)  移动到相对文章尾之后的p个字节


f.seek(0,0)  移动到文件开头
             

s = "Hello, world!"

with open('./binary.txt', mode='wb+') as f:
    f.write(s.encode())
    f.seek(2,0) # 从开头 偏移2个
    f.seek(2,1) # 从当前 偏移2个
    f.seek(2,2) # 从末尾 偏移2个
    f.seek(0,0)
    data = f.read(1)
    print(data)

2.3 目录的操作

import os

try:
    os.mkdir('./t1')
except Exception as e:
    print(e)

try:
    os.rmdir('./t1')
except Exception as e:
    print(e)

try:
    os.makedirs('./t1/t2')
except Exception as e:
    print(e)

练习：将 1-100 之间能被 5 整除的数保存在列表 numbers 中 1. 将 numbers 中的元素写入到文件 num.txt 中 2. 使用文件操作方式打开 num.txt 文件读取内容，并计算它们的平均数

# 将 1-100 之间能被 5 整除的数保存在列表 numbers 中
# 1. 将 numbers 中的元素写入到文件 num.txt 中
# 2. 使用文件操作方式打开 num.txt 文件读取内容，并计算它们的平均数
l = [i for i in range(1,101) if i%5==0]
with open('./num.txt',mode='w') as f:
    for i in l:
        f.write(str(i)+'\n')
with open('./num.txt',mode='r') as f:
    sum = 0
    for i in f.readlines():
       sum+=int(i)
    print(sum/len(l))#52.5