py005_python文件、异常、模块和包-优快云博客

1. 文件介绍

**概述：**文件就是存储在磁盘上的，可以重复使用的数据或者功能集合。
- 将数据存储到磁盘中时，都会以文件为单位保存，叫做数据的持久化。
- 在内存中存储的数据，是以二进制形式存储在内存中的，不是文件。
文件操作的步骤：
- 文件操作主要分为读取和写入两类，基本步骤都包含打开文件、操作数据和关闭文件。
- 读取文件
  - 打开文件
  - 读取数据
  - 关闭文件
- 写入文件
  - 打开文件
  - 写入数据
  - 关闭文件

2. 文件的读取

文件打开：
- 使用open()函数打开文件，该函数返回一个file对象。
- 格式：
```
open(文件路径, 读写模式， 指定编码集)
```
- 读写模式：
  - r：只读模式，若文件不存在会报错。
  - w：只写模式，打开文件时会清空原有内容，若文件不存在则会创建新文件。
  - a：追加模式，文件不会被清空，会在文件末尾追加数据，若文件不存在则会创建新文件。
- 在 Windows 系统下，如果不指定编码集，默认使用 gbk 格式编码。
文件读取：
- 文件对象.read(n)：
  - 可以指定最大读写字符数，不写n表示读取全部内容。
  - 如果连续使用read读取数据，将会在前一次读取数据的结尾位置继续读取，直到全部读完后返回空字符串。
  - 如果关闭文件后再打开，会重新开始从头读取。
- 文件对象.readline()：读取一行数据，以\n为读取终点，若没有更多数据则返回空字符串。
- 文件对象.readlines()：可以一次性读取全部数据，将数据以行为单位进行分割，生成一个列表。
**文件关闭：**格式：文件对象.close()，文件关闭后不能继续操作文件。

代码示例：

file = open('./data/1.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取全部内容
# content = file.read()
# print(content)
# 读取最多3个字符的内容
# content = file.read(3)
# print(content)
# content = file.read(3)
# print(content)

# 读取一行数据
content = file.readline()
print(content)
content = file.readline()
print(content)
# 一次性读取全部数据，将数据以行为单位进行分割，生成一个列表
content = file.readlines()
print(content)
file.close()

3. 文件的写入

文件打开：
- 使用open()函数打开文件，该函数返回一个file对象。
- 格式：
```
open(文件路径, 读写模式， 指定编码集)
```
文件写入：
- 文件对象.write(要写入的内容)：将指定内容写入文件。
- 文件对象.writelines()：可将一个包含多行内容的列表写入文件。
**文件关闭：**格式：文件对象.close()，文件关闭后不能继续操作文件。

代码示例：

file = open('./data/2.txt', 'w', encoding='utf-8')
file.write("这是要写入的内容。\n")
lines = ["第一行\n", "第二行\n", "第三行\n"]
file.writelines(lines)

4. 文件的追加

代码示例：

file = open('./data/2.txt', 'a', encoding='utf-8')
file.write("追加的内容。\n")

5. 文件的读写模式

r：读取模式
- r：文本型读取模式
- rb：字节型读取模式
- r+：文本型读取模式加强，可读写
- rb+：字节型读取模式加强，可读写
w：写入模式
- w：文本型写入模式
- wb：字节型写入模式
- w+：文本型写入模式加强，可读写
- wb+：字节型写入模式加强，可读写
a：追加模式
- a：文本型追加模式
- ab：字节型追加模式
- a+：文本型追加模式加强，可读写
- ab+：字节型追加模式加强，可读写

6. 异常

**概述：**异常就是代码在执行的过程中出现的错误，会造成程序的终止（Error）。
- 异常：程序运行过程中出现的错误，会造成程序的终止运行。
- 警告：程序运行的结果可能和我们预想的不一致，不一定会造成程序的终止。
- 程序从上到下依次运行，当执行到某一行代码出现异常后，会立即终止程序，无法继续执行。
常见的异常类型：
- NameError
- TypeError
- ValueError
- KeyError
- IndexError
异常捕获：
- 在开发中，我们一般不希望异常造成程序崩溃，所以我们会使用try...except对异常进行捕获。
- 格式：
```
try:  # try必须配合except，不能单独使用
    可能出现异常的代码
except:
    try 中的代码出现异常后将会执行此代码
```
- 如果try中的代码没有出现异常，则不会执行except中的代码。
- 如果代码出现异常，程序不会崩溃，会执行except中的代码。
- try中的代码会从上到下依次运行，当代码出现异常后，不会执行try中的后续代码，而是直接执行except中的代码。

捕获指定类型的异常：

概述：在出现异常时，最后一行信息中，冒号之前的是异常类型，冒号之后的是异常信息描述。

格式：

try:
    可能会出现异常的代码
except 异常类型1:
    出现异常类型1执行的代码
except 异常类型2:
    出现异常类型2执行的代码
...
# 如果出现的异常不是我们指定的类型中的其中一个，则异常依然会造成程序终止

程序中不可能同时出现多个异常，因为一个异常出现，程序就退出了。

捕获异常描述信息：

格式：

try:
    可能会出现异常的代码
except 异常类型 as 变量名:
    print(变量名)  # 此时会输出异常信息
except 异常类型 as 变量名:
    print(变量名)  # 此时会输出异常信息

异常中的else：

格式：

try:
    可能出现异常的代码
except:
    如果try中的代码出现了异常执行的代码
else:
    如果try中的代码没有出现异常时执行的代码

异常中的finally：

格式：

try:
    可能出现异常的代码
except:
    如果try中的代码出现了异常执行的代码
else:
    如果try中的代码没有出现异常时执行的代码
finally:
    无论是否出现异常都会执行的代码

异常传递：
- 存在异常嵌套的情况下，如果内层try没有捕获到异常，可以传递到外层进行捕获，如果外层还是没有捕获到将会继续向外传递，直到程序终止为止。

代码示例：

# print(a)  # NameError: name 'a' is not defined
# print(1 + 'a')  # TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
# dict1 = {}
# print(dict1['name'])  # KeyError: 'name'

try:
    print(2 / 1)  # 会被执行
    print(1 / 0)  # 出现异常，直接去执行except中的代码
    print(1 / 2)  # 不会被执行
except ZeroDivisionError:
    print("0不能作为除数存在")

try:
    print(a)  # NameError
    print(1 + '2')  # TypeError
except NameError:
    print("NameError：出现了变量未定义错误")
except TypeError:
    print("TypeError：出现了类型不一致错误")
except Exception:
    print("出现了未知异常")

try:
    print(1 / 0)
    print(a)  # NameError
    print(1 + '2')  # TypeError
except (NameError, TypeError):
    print("出现了NameError或者TypeError")
except Exception as error:
    print(f"出现了未知异常,{error}")

try:
    print(a)  # NameError
    print(1 + '2')  # TypeError
except NameError as error:
    print(error)
except TypeError as error:
    print(error)
except Exception as error:
    print(error)

try:
    print(1 / 0)
except:
    print("出现异常时执行")
else:
    print("未出现异常时执行")

try:
    print(1 / 0)
    print(1 / 2)
except:
    print("出现异常时执行")
else:
    print("未出现异常时执行")
finally:
    print("无论是否出现异常都会执行")

try:
    print('外层异常')
    try:
        print('内层异常')
        print(1 + '2')
    except NameError:
        print('变量没有被定义')
except TypeError:
    print('数据类型错误')

7. 模块

**概述：**别人或自己已经写好的功能或者代码，可以通过导入模块的手段进行调用。
作用：
- 增加代码的复用率，同一个模块中的功能可以在不同文件或工程中使用。
- 通过简单的调用实现复杂的功能，降低开发门槛。
- 是多人协同开发的基础。
导入方式：
- 全部导入：一次性将模块中所有可以被导入的功能全部导入进去。
  - 导入格式：import 模块名称
  - 调用格式：模块名称.功能名
- 局部导入：
  - 导入格式：from 模块名 import 功能名
  - 调用格式：功能名
  - 这种方式只能使用导入的功能，未导入的功能不能使用。
- 局部导入：
  - 导入格式：from 模块名 import *
  - 调用格式：功能名
  - 这种方式还是属于局部导入，因为被导入的功能我们可以手动控制。
给模块或功能起别名：
- 概述：导入模块或者功能时，有些模块名称过长，或者功能层级过多，可以起别名，简化调用过程。
- 给模块起别名：import 模块 as 别名
- 给功能起别名：from 模块 import 功能名 as 别名
- 起别名后在当前文件中只能使用别名，原名称失效。
自定义模块：
- 自己写的.py文件，在导入其他文件内部时，可以直接使用该文件中的功能，这个就是自定义模块。
- 模块名称必须符合标识符命名规则。
__all__变量：
- 在模块中可以在模块开始位置，增加一个__all__变量。
- 在这个变量中，存储一个列表，写入到列表中的功能名称，就可以使用from ... import *的形式进行一次性导入。
- 如果我们不在模块中书写__all__，则使用from ... import *可以导入全部功能。
- 如果我们在模块中书写__all__ = []，则使用from ... import *无法导入任何功能。
- 如果我们在模块中书写__all__ = [功能1, 功能2]，则仅可以使用from ... import *导入功能1和功能2。
- __all__的值不影响全部导入的方式。
- __all__的值不影响局部导入中指定功能的方式。

代码示例：

# import random

# 调用
# print(random.randint(1, 10))
# print(random.random())

# from random import randint

# print(randint(1, 100))
# print(random())  # NameError: name 'random' is not defined. Did you forget to import 'random'?

# from random import *
#
# print(randint(1, 100))
# print(random())

# import random as rd

# print(rd.randint(1, 10))
# print(random.randint(1, 10))  # NameError: name 'random' is not defined.

# from random import randint as rdt
# from random import randint as rdt, random as rd
# print(rdt(1, 10))

import my_module_01

print(my_module_01.age)
my_module_01.func1()
my_module_01.func2()

8. 包

**概述：**包是一种管理 Python 模块命名空间的方式，采用目录形式组织模块。包目录下必须包含 __init__.py 文件（Python 3.3 之后不是必需的，但为了兼容性建议保留），该文件可以为空，也可包含包的初始化代码或定义 __all__ 变量。
包的导入：
- 导入整个包
```
import 包名
```
  - 使用包中的模块时，需使用完整的模块路径：包名.模块名.功能名。
- 导入包中的模块
```
from 包名 import 模块名
```
  - 使用模块中的功能时，直接使用 模块名.功能名。
- 导入包中模块的功能
```
from 包名.模块名 import 功能名
```
  - 使用功能时，直接使用 功能名。
__init__.py文件的作用：
- 标识该目录是一个 Python 包。
- 可以在 __init__.py 中编写初始化代码，当包被导入时，这些代码会被执行。
- 可以在 __init__.py 中定义 __all__ 变量，控制使用 from 包名 import * 时导入的模块。

代码示例：

假设包名为 my_package，包含 module1.py 和 module2.py 两个模块。

my_package/__init__.py：

# 可在这里编写初始化代码
__all__ = ['module1', 'module2']

my_package/module1.py：

def func1():
    print("这是 module1 中的 func1 函数。")

my_package/module2.py：

def func2():
    print("这是 module2 中的 func2 函数。")

在主程序中使用：

# 导入整个包
import my_package
my_package.module1.func1()

# 导入包中的模块
from my_package import module2
module2.func2()

# 导入包中模块的功能
from my_package.module1 import func1
func1()