《Python编程：从入门到实践》第十章：文件和异常

10.1 从文件中读取数据
每当需要分析或修改存储在文件中的信息的时候，读取文件很有用。
10.1.1 读取整个文件
用记事本编写文件pi_digits.txt

在file_reader.py中编写

with open('pi_digits.txt') as file_object:
    contents = file_object.read()
    print(contents)

函数open()接受一个参数：要打开的文件的名称，函数open()返回一个表示文件的对象。Python将这个对象存储在我们将在后面使用的变量中。
Python在当前执行的运行的.py文件所在的目录中查找指定的文件。
关键字with在不再需要访问文件后将其关闭。也可以调用open（）和close（）来打开或者关闭文件；但是在程序存在bug的时候，导致close（）语句未执行，文件将不会关闭。未妥善的关闭文件会导致数据丢失或者受损。
使用方法read（）读取文件的内容，存储在变量contents中。
但是该输出尾部多了一个空行，因为read()到达文件末尾时返回一个空字符串，而将这个空字符串显示出来时就是一个空行。要删除多出来的空行，可在print语句中使用rstrip()

print(contents.rstrip())

10.1.2 文件路径
要让Python打开不与程序文件位于同一个目录中的文件，需要提供文件路径，它让Python到系统的特定位置去查找。

相对文件路径：
Windows系统中，在文件路径中使用反斜杠（\）而不是斜杠（/）：
with open('text_files\filename.txt') as file_object: 

绝对文件路径：
绝对路径通常比相对路径更长，因此将其存储在一个变量中，再将该变量传递给open()会有
所帮助。

而在Windows系统中，它们类似于下面这样：
file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt' 
with open(file_path) as file_object:

10.1.3 逐行读取
要以每次一行的方式检查文件，可对文件对象使用for循环：
我们将要读取的文件的名称存储在变量filename中，这是使用文件时一种常见的做法。

#10.1.3 逐行读取文件内容，可对文件进行for循环。。。
filename = 'pi_digits.txt'

with open(filename) as file_object:
    for line in file_object:
        print(line)

但是会发现有很多的空白行，这是因为在这个文件中，每行的末尾都有一个看不见的换行符，而print语句也会加上一个换行符，因此每行末尾都有两个换行符：一个来自文件，另一个来自print语句。要消除这些多余的空白行，可在print语句中使用rstrip()

10.1.4 创建一个包含文件各行内容的列表
使用关键字with时，open()返回的文件对象只在with代码块内可用。如果要在with代码块外
访问文件的内容，可在with代码块内将文件的各行存储在一个列表中，并在with代码块外使用该列表：

#10.1.4 创建一个包含文件各行内容的列表
filename = 'pi_digits.txt'

with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()

for line in lines:
    print(line.rstrip())

方法readlines()从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中，列表lines每个元素都对应于文件中的一行。
10.1.5 使用文件的内容
将文件读取到内存中后，就可以以任何方式使用这些数据了。

filename = 'pi_digits.txt'

with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines()

pi_string = ''
for line in lines:
    pi_string += line.strip()

print(pi_string)
print(len(pi_string))

变量pi_string，用于存储圆周率的值，接下来，我们使用一个循环将各行都加入pi_string，并删除每行末尾的换行符。在变量pi_string存储的字符串中，包含原来位于每行左边的空格，为删除这些空格，可使用strip()而不是rstrip()。
读取文本文件时，Python将其中的所有文本都解读为字符串。如果你读取的是数字，并
要将其作为数值使用，就必须使用函数int()将其转换为整数，或使用函数float()将其转换为浮点数。

10.1.6 包含一百万位的大型文件
10.1.7 圆周率值中包含你的生日吗

birthday = input("Enter your birthday, in the form mmddyy: ")
if birthday in pi_string:
    print("Your birthday appears in the first million digits of pi!")
else:
    print("Your birthday does not appear in the first million digits of pi.")

10.2 写入文件
10.2.1 写入空文件
要将文本写入文件，你在调用open()时需要提供另一个实参，告诉Python你要写入打开的文
件。open（）第一个实参也是要打开的文件的名称；第二个实参（‘w’）告诉Python，我们要以写入模式打开这个文件。

# 10.2.1 写入空文件
filename = 'programming.txt'

with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.")

打开文件时，可指定读取模式（‘r’）、写入模式（‘w’）、附加模式（‘a’）或让你能够读取和写入文件的模式（‘r+’）。如果你省略了模式实参，Python将以默认的只读模式打开文件。
如果要写入的文件不存在，python将会自动创建它。
以写入（‘w’）模式打开文件时千万要小心，因为如果指定的文件已经存在，Python将在返回文件对象前清空该文件。
使用文件对象的**方法write()**将一个字符串写入文件。
Python只能将字符串写入文本文件。要将数值数据存储到文本文件中，必须先使用函数
str()将其转换为字符串格式。

10.2.2 写入多行
要让每个字符串都单独占一行，需要在write()语句中包含换行符，还可以使用空格、制表符、空行等。

filename = 'programming.txt'

with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.\n")
    file_object.write("I love creating new games.\n")

10.2.3 附加到文件
如果你要给文件添加内容，而不是覆盖原有的内容，可以附加模式打开文件。如果指定的文件不存在，python将创建一个空文件。

#10.2.3 附加到文件
filename = 'programming.txt'

with open(filename, 'a') as file_object:
    file_object.write("I also love finding meaning in large datasets.\n")
    file_object.write("I love creating apps that can run in a brower.\n")

10.3 异常
Python使用被称为异常的特殊对象来管理程序执行期间发生的错误。
每当发生让Python不知所措的错误时，它都会创建一个异常对象。如果你编写了处理该异常的代码，程序将继续运行；
如果你未对异常进行处理，程序将停止，并显示一个traceback，其中包含有关异常的报告。
异常是使用try-except代码块处理的。

10.3.1 处理ZeroDivisionError异常

10.3.2 使用 try-except 代码块
当你认为可能发生了错误时，可编写一个try-except代码块来处理可能引发的异常。

#10.3.2 使用try-except代码块
try:
    print(5/0)
except ZeroDivisionError:
    print("You can't divide by zero!")

如果try代码块中的代码运行起来没有问题，Python将跳过except代码块；如果try代码块中的代码导致了错误，Python将查找这样的except代码块，并运行其中的代码，即其中指定的错误与引发的错误相同。

10.3.3 使用异常避免崩溃
发生错误时，如果程序还有工作没有完成，妥善地处理错误就尤其重要。这种情况经常会出现在要求用户提供输入的程序中；如果程序能够妥善地处理无效输入，就能再提示用户提供有效输入，而不至于崩溃。

# 创建一个只执行除法计算的简单计算器：
print("Give me two numbers,and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")

while True:
    first_number = input("\nFirst number: ")
    if first_number == 'q':
        break
    second_number = input("Second number: ")
    if second_number == 'q':
        break
    answer = int(first_number) / int(second_number)
    print(answer)

如果5/0的话，程序崩溃可不是好事。
10.3.4 else代码块
只有可能引发异常的代码才需要放在try语句中，可提高这个程序抵御错误的能力。依赖于try代码块成功执行的代码都应放到else代码块中，如果除法运算成功，我们就使用else代码块来打印结果：
except代码块告诉Python，如果它尝试运行try代码块中的代码时引发了指定的异常，该怎么办

#10.3.4 else 代码块

print("Give me two numbers,and I'll divide them.")
print("Enter 'q' to quit.")

while True:
    first_number = input("\nFirst number: ")
    if first_number == 'q':
        break
    second_number = input("Second number: ")
    try:
        answer = int(first_number) / int(second_number)
    except ZeroDivisionError:
        print("You can't divide by 0! ")
    else:
        print(answer)

10.3.5 处理FileNotFoundError异常
使用文件时，一种常见的问题是找不到文件。

# 尝试读取一个不存在的文件。

filename = 'alice.txt'

with open(filename) as f_obj:
    contents = f_obj.read()

在这个示例中，这个错误是函数open()导致的，因此要处理这个错误，必须将try语句放在包含open()的代码行之前：

filename = 'alice.txt'

try:
    with open(filename) as f_obj:
        contents = f_obj.read()
except FileNotFoundError:
    msg = "Sorry, the file " + filename + "does not exist. "
    print(msg)

如果文件不存在，这个程序什么都不做，因此错误处理代码的意义不大。

10.3.6 分析文本
你可以分析包含整本书的文本文件。本节使用的文本来自项目Gutenberg（http://gutenberg.org/）。

提取Alice in Wonderland的文本，并尝试计算它包含多少个单词。我们将使用方法split()，它根据一个字符串创建一个单词列表。
**方法split()以空格为分隔符将字符串分拆成多个部分，并将这些部分都存储到一个列表中。**结果是一个包含字符串中所有单词的列表，虽然有些单词可能包含标点。

#10.3.6 分析文本，用方法split()
else:
    #计算文件大致包含多少个单词
    words = contents.split()
    num_words = len(words)
    print("The file " + filename + "has about " + str(num_words) + "wods. ")

10.3.7 使用多个文件
不指定文件地址，但是也不会报traceback：

def count_words(filename):
    """计算一个文件大致包含多少个单词"""
    try:
        with open(filename) as f_obj:
            contents = f_obj.read()
    except FileNotFoundError:
        msg = "Sorry, the file " + filename + "does not exist. "
        print(msg)
    else:
        # 计算文件大致包含多少个单词
        words = contents.split()
        num_words = len(words)
        print("The file " + filename + "has about " + str(num_words) + "wods. ")
filenames = ['alice.txt','siddhhartha.txt','moby_dik.txt','little.txt']
for filename in filenames:
    count_words(filename)

10.3.8 失败时一声不吭
要让程序在失败时一声不吭，可像通常那样编写try代码块，但在except代码块中明确地告诉Python什么都不要做。Python有一个pass语句，可在代码块中使用它来让Python什么都不要做要让程序在失败时一声不吭，可像通常那样编写try代码块，但在except代码块中明确地告诉Python什么都不要做。Python有一个pass语句，可在代码块中使用它来让Python什么都不要做。

pass语句还充当了占位符，它提醒你在程序的某个地方什么都没有做，并且以后也许要在这里做些什么。

10.4 存储数据
用户输入某种信息，程序都把用户提供的信息存储在列表和字典等数据结构中。用户关闭程序时，你几乎总是要保存他们提供的信息；一种简单的方式是使用模块json来存储数据。
模块json让你能够将简单的Python数据结构转储到文件中，并在程序再次运行时加载该文件的数据。你还可以使用json在Python程序之间分享数据。
10.4.1 使用json.dump()和json.load()
第一个程序将使用json.dump()来存储这组数字:
函数json.dump()接受两个实参：要存储的数据以及可用于存储数据的文件对象。

import json

numbers = [2,3,5,7,11,13]

filename = 'number.json'
with open(filename,'w') as f_obj:
    json.dump(numbers,f_obj)

第二个程序: 而第二个程序将使用json.load()。
这次我们以读取方式打开这个文件，因为Python只需读取这个文件。我们使用函数json.load()加载存储在number.json中的信息，
并将其存储到变量number中。

import json

filename = 'number.json'
with open(filename) as f_obj:
    numbers = json.load(f_obj)

print(numbers)

这是一种在程序之间共享数据的简单方式。

10.4.2 保存和读取用户生成的数据
对于用户生成的数据，使用json保存它们大有裨益。
1.先来存储用户的名字：

import json

username = input("What is your name? ")

filename = 'username.json'
with open(filename,'w') as f_obj:
    json.dump(username,f_obj)
    print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")

2 . 现在编写程序，向其名字被存储的用户发出问候：

import json

filename = 'username.json'

with open(filename) as f_obj:
    username = json.load(f_obj)
    print("Welcome back, " + username + "!")

我们使用json.load()将存储在username.json中的信息读取到变量username中。
3. 我们需要将这两个程序合并到一个程序。

#尝试写一个恢复用户名的try代码块，如果这个文件不存在，，，
import json

# 如果以前存储了用户名，就加载它
#否则，就提示用户输入用户名并存储它

filename = 'username.json'
try:
    with open(filename) as f_obj:
        username = json.load(f_obj)
except FileNotFoundError:
    username = input("What is your name?")
    with open(filename,'w') as f_obj:
        json.dump(username,f_obj)
        print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")
else:
    print("Welcome back, " + username + "!")

10.4.3 重构
代码能够正确地运行，但可做进一步的改进——将代码划分为一系列完成具体工作的函数。这样的过程被称为重构。

import json

def get_stored_username():
    """如果存储了用户名，就获取它"""
    filename = 'username.json'
    try:
        with open(filename) as f_obj:
            username = json.load(f_obj)
    except FileNotFoundError:
        return None
    else:
        return username
        
def get_new_username():
    """提示用户输入用户名"""
    username = input("What is your name?")
    filename = 'username.json'
    with open(filename,'w') as f_obj:
        json.dump(username,f_obj)
    return username 

def greet_user():
    """问候用户，，并指出其名字"""
    username = get_stored_username()
    if username:
        print("Welome back," + username + "!")
    else:
        username = get_new_username()
        print("We'll remember you when you come back, " + username + "!")

greet_user()