Python程序設計基礎 課件 第7、8章 訪問文件、處理異常

匯報人：WPSPython程序設計基礎第七章訪問文件目錄01文件的使用流程02文件的讀寫操作03Python生態(tài)系統(tǒng)之os庫04小試牛刀目錄05拓展實踐：根據(jù)訂單數(shù)據(jù)生成銷售報告06本章小結(jié)理解文件的作用。掌握文件使用的流程。掌握文本文件的讀取與寫入方法。了解

os庫的使用。前面雖然介紹了很多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來保存數(shù)據(jù)，但都是在內(nèi)存中，因此無法實現(xiàn)長期持久的保存數(shù)

據(jù)。要達到這一目標，就需要使用文件。本章介紹使用文件的基本流程，以及如何讀寫文本文件。學習目標PART17.1文件的使用流程相信讀者已經(jīng)習慣了程序要有變量，有各種類型的容器來保存數(shù)據(jù)。簡單如整型、浮點型、字

符串，復雜點的如列表、元組和字典等。但所有這些變量容器都是在內(nèi)存中的，內(nèi)存的弱點是一旦

意外關(guān)機、斷電，保存其中的數(shù)據(jù)就都沒有了。因此如果程序想要持久保存數(shù)據(jù)就需要使用文件。

文件一般位于磁盤上，磁盤是永久性保存數(shù)據(jù)的媒介，即使斷電也不會丟失數(shù)據(jù)。因此現(xiàn)實世界的

程序都需要有訪問磁盤文件的能力。7.1.1使用文件的原因Python

內(nèi)置的

open()函數(shù)可以打開磁盤上的文件，打開方式可以是讀取、寫入或二者均可。對

于文本文件，open()函數(shù)還可以指定使用何種編碼方式打開目標文件。按照面向?qū)ο蟮睦砟?，文件?/p>

開后open()函數(shù)會返回一個代表該文件的對象，這個文件對象具有很多操作文件的方法，調(diào)用文件

對象的這些方法就可以方便地操作文件了。例如，

假設文件對象叫

file_obj，則關(guān)閉這個文件的操作

可以通過

file_obj.close()方法來完成。文件使用完畢后一定要記得關(guān)閉，這是每次使用完文件必做的收尾工作。因為當文件被

open()

函數(shù)打開時，這個文件就被程序獨享占用，操作系統(tǒng)會保證其他的程序無法使用這個文件。如果

程序用完文件但不關(guān)閉，則程序?qū)ξ募莫毾碚加镁腿匀怀掷m(xù)著，導致其他程序無法正常使用該

文件。使用文件的基本流程如下。第一步，使用

open()函數(shù)打開文件，得到一個文件對象。第二步，調(diào)用文件對象的方法對文件進行讀寫操作。第三步，關(guān)閉文件。7.1.2使用文件的方法內(nèi)置的open()函數(shù)擁有多個參數(shù)，但常用的只有幾個。下面通過打開一個文本文件的例子演示

open()函數(shù)的使用細節(jié)。代碼

7.1

要求磁盤上和代碼文件相同目錄下有

file

文件夾，file

文件夾下有“長信宮燈.txt”文件。代碼

7.1

使用

open

函數(shù)打開文件7.1.3open()函數(shù)的使用#file_obj=open("file/長信宮燈.txt","r",encoding="utf-8")#亦可file_obj=open("file\\長信宮燈.txt","r",encoding="utf-8")forline

in

file_obj:print(line)file_obj.close()這段代碼打開指定的文本文件并將其中的內(nèi)容輸出，之后關(guān)閉文件。代碼

7.1

的運行結(jié)果如下。長信宮燈一改以往青銅器皿的神秘厚重，整個造型及裝飾風格都顯得舒展自如、輕巧華麗，是一件既實用、又美觀的燈

具珍品。宮女銅像體內(nèi)中空，其中空的右臂與衣袖形成銅燈燈罩，可以自由開合，燃燒產(chǎn)生的灰塵可以通過宮女的右臂沉積

于宮女體內(nèi)，不會大量飄散到周圍環(huán)境中，其環(huán)保理念體現(xiàn)了古代中國人民的智慧，長信宮燈被譽為“中華第一燈”。美國前國務卿基辛格來華訪問時曾參觀過長信宮燈，并感慨道：“2000

多年前中國人就懂得了環(huán)保，真了不起。”長信宮燈一直被認為是中國工藝美術(shù)品中的巔峰之作和民族工藝的重要代表而廣受贊譽。這不僅在于其獨一無二、稀有

珍貴，更在于它精美絕倫的制作工藝和巧妙獨特的藝術(shù)構(gòu)思。采取分別鑄造，然后合成一整體的方法?？脊艑W和冶金史的研

究專家一致公認，此燈設計之精巧，制作工藝水平之高，在漢代宮燈中首屈一指。1993

年被鑒定為國寶級文物。摘自《百度百科》代碼中的

open()函數(shù)用到了

3個參數(shù)，分別如下。（

1）參數(shù)

file：待打開的文件名。open()函數(shù)的第一個參數(shù)是要打開的文件名，如果文件不在當前路徑還要有路徑名。其中的路徑

分隔符在

Windows平臺下使用的是“\”，與

Python

的字符串轉(zhuǎn)義符號沖突了。因此如果想要使用

“\”作為路徑分隔符，則每個分隔路徑的斜杠要寫兩遍。如果覺得麻煩，也可以使用“/”斜杠作為

路徑分隔符，就像代碼中被注釋掉的那行一樣。（2）參數(shù)mode：文件的打開模式。打開模式通常有讀、寫、追加等幾種，表7.1

是文件的常見打開模式。其中，寫入模式和追加

模式的區(qū)別在于，如果打開的文件原來有內(nèi)容，則寫入模式會完全覆蓋掉原來的內(nèi)容，而追加模式

會在原內(nèi)容的后邊追加新的內(nèi)容。如果沒有指定打開模式，則默認為“r”模式也就是讀模式。使用“r”模式打開文件時，要求目

標文件一定要事先存在，否則會報錯。而使用“w”模式打開文件時，如果文件名指定的文件不存

在，則

open()函數(shù)會創(chuàng)建這個文件。7.1.3open()函數(shù)的使用（3）參數(shù)

encoding：針對文本文件的編碼、解碼方案。打開文件時常用到的第三個參數(shù)就是

encoding。注意，這里只是說

encoding是常用到的第三個

參數(shù)，不是說

encoding是

open()函數(shù)的第三個參數(shù)。實際上

encoding是

open()函數(shù)的第四個參數(shù)。這意味著為

encoding

參數(shù)傳值時，一般要明確寫出參數(shù)名，即像

encoding="utf-8"

這樣書寫，這和前兩個參數(shù)不同。文件名和打開模式這兩個參數(shù)在傳值時寫不寫參數(shù)名都沒問題，因為它們就是

open()函數(shù)的第一、第二個參數(shù)，按照位置對應也是沒問題的。但

encoding是

open()函數(shù)的第四個參數(shù)，如果代碼

7.1傳值時只寫"utf-8"，實際上是傳給了

open()函數(shù)的第三個參數(shù)。代碼

7.1如果去掉

encoding參數(shù)的設置就會報錯，錯誤原因是解碼方案不對，無法正確解碼。

當打開的文本文件遇到編碼錯誤時，就要了解該文件使用的是何種編碼，通過

encoding參數(shù)設置正

確的解碼方案。7.1.3open()函數(shù)的使用打開模式說明r以只讀方式打開文件，默認模式w以寫入模式打開文件a以追加模式打開文件表

7.1文件的常見打開模式PART27.2文件的讀寫操作open()函數(shù)得到的文件對象有

3個常用的讀取文件內(nèi)容的方法，分別是

read()方法、readline()方

法和

readlines()方法。下面以文本文件為例介紹這

3個方法的用法。1．read()方法這個方法可讀入指定長度的內(nèi)容，如果沒有指定長度，則默認將文本文件的內(nèi)容全部讀入。該

方法返回的是一個字符串。代碼

7.2演示了

read()方法的使用。代碼

7.2

文件對象的

read()方法代碼

7.2

的運行結(jié)果如下，只有原文的前一小部分內(nèi)容。讀者可將

read()方法括號中的

35去掉，

看一下返回的結(jié)果。7.2.1讀取文本文件file_obj=open("file/長信宮燈.txt","r",encoding="utf-8")text=file_obj.read(35)#讀取前

35個字符print(text)file_obj.close()長信宮燈一改以往青銅器皿的神秘厚重，整個造型及裝飾風格都顯得舒展自如、2．readline()方法顧名思義，readline()方法一次可以讀入文本文件的一行，如代碼

7.3所示。這段代碼要打開的文

本文件內(nèi)含納蘭性德的一首《浣溪沙》詞，整個文本內(nèi)容從標題、作者到正文被分成了幾行書寫。

每次調(diào)用readline()方法都會讀入一行文本，直到文件尾部。代碼

7.3

文件對象的

readline()方法代碼

7.3

的運行結(jié)果如下。這里有一個細節(jié)需要說明，代碼中的

print()函數(shù)通過

end

參數(shù)關(guān)閉了自帶的換行效果。這是因

為文本文件中每一行的結(jié)尾都有一個看不見的換行符，如果不對

end

參數(shù)進行設置，則每輸出一行文本會換兩次行。7.2.1讀取文本文件file_obj=open("file/浣溪沙.txt","r",encoding="utf-8")text=file_obj.readline()whiletext

!=

"":print(text,end="")text=file_obj.readline()file_obj.close()浣溪沙【清】納蘭性德誰念西風獨自涼，蕭蕭黃葉閉疏窗。沉思往事立殘陽。被酒莫驚春睡重，賭書消得潑茶香。當時只道是尋常。3．readlines()方法與

readline()方法不同，readlines()方法將文本文件的內(nèi)容以列表形式返回，文件的每一行是列表

的一個元素，如代碼

7.4所示。代碼

7.4

文件對象的

readlines()方法readlines()方法會將文件中的所有行都讀取出來，每一行文本作為一個元素保存在列表lines_lst

中，所以代碼

7.4

的運行結(jié)果如下，注意每行行尾的換行符。7.2.1讀取文本文件file_obj=open("file/浣溪沙.txt","r",encoding="utf-8")lines_lst=file_obj.readlines()print(lines_lst)file_obj.close()['浣溪沙\n','【清】納蘭性德\n','誰念西風獨自涼，蕭蕭黃葉閉疏窗。沉思往事立殘陽。\n','被酒莫驚春睡重，

賭書消得潑茶香。當時只道是尋常。\n']如果讀入文本內(nèi)容后不是簡單地從頭到尾輸出，而是有其他處理需求，則可以根據(jù)需要組合使

用多個讀入文本的方法。例如，代碼

7.5使用了

readline()和

readlines()兩個方法，將詞的標題、作者與正文分開處理。代碼

7.5

組合使用文件對象的方法7.2.1讀取文本文件file_obj.close()forline

in

lines_lst:print(line,end="")author=author[:-1]#去掉行尾的換行符title=title[:-1]msg="——{a}

·《{t}》".format(a=author,t=title)

print(msg)title=file_obj.readline()author=file_obj.readline()lines_lst=file_obj.readlines()file_obj=open("file/浣溪沙.txt","r",encoding="utf-8")#讀取詞標題

#讀取詞作者

#讀取詞正文代碼沒有按照原始書寫順序輸出，而是希望將標題與作者放到正文的后邊，并為詞的標題添加了書名號，最終的運行結(jié)果如下。誰念西風獨自涼，蕭蕭黃葉閉疏窗。沉思往事立殘陽。被酒莫驚春睡重，賭書消得潑茶香。當時只道是尋常。——【清】納蘭性德

·《浣溪沙》向文本文件寫入內(nèi)容的操作可以通過文件對象的write()方法來完成，該方法只是將指定的字符

串寫入文件，如果需要換行，則換行符也需要調(diào)用者提供。代碼

7.6

使用

write()方法向文本文件寫入

3

個“不要回答！”，因為沒有提供換行符，所以雖

然代碼分

3行調(diào)用了

3次

write()方法，但是寫入的

3個“不要回答！”會出現(xiàn)在同一行。如果希望文件中分

3行書寫，那么應該改為“不要回答！\n”。代碼

7.6使用文件對象的write()方法另外需要注意的是，上述代碼使用了“w”模式打開文件，如果使用“r”模式打開文件，那么

是無法寫入內(nèi)容的。但“w”模式意味著每次寫入內(nèi)容時都會覆蓋原來的內(nèi)容，如果想要在原來內(nèi)容的基礎上追加內(nèi)容，那么就要使用“a”模式打開文件。7.2.2寫入文本文件#文本文件如果事先不存在,則

w模式下

open()函數(shù)會自動創(chuàng)建該文件myfile=open("file/三體.txt","w")myfile.write("不要回答！")myfile.write("不要回答！")myfile.write("不要回答！")myfile.close()無論是讀取內(nèi)容還是寫入內(nèi)容，每次打開文件時都要記著使用完畢后關(guān)閉文件?？梢沁z忘了

怎么辦呢？為了確保文件用完之后關(guān)閉，也省去每次都要調(diào)用

close()方法的麻煩，Python提供了with

語句，這個語句可以進行某種情景管理。當使用open()函數(shù)打開文件得到文件對象后，把文件對象交給with

語句，with

語句會維護著使用該文件的情景，一旦程序完成了對該文件的使用，要離開

with情景時，with語句負責關(guān)閉文件，無須程序員手動書寫

close()方法了。在代碼

7.7

中，使用

open()函數(shù)打開文件后將文件對象交給

with語句，之后對文件的操作代碼

都從屬于with情景，因此會有縮進。當程序的執(zhí)行離開with語句時就意味著對該文件的操作結(jié)束了，

with語句會自動關(guān)閉該文件。代碼

7.7

使用

with語句自動關(guān)閉文件7.2.3with語句withopen("file/陶行知名言.txt","a",encoding="utf-8")asmyfile:myfile.write("人生天地間，各自有稟賦；為一大事來，做一大事去。\n")withopen("file/陶行知名言.txt","r",encoding="utf-8")asmyfile:text_lst=myfile.readlines()forline

in

text_lst:print(line[:-1])左側(cè)代碼中，open()函數(shù)返回的文件對象通過

as關(guān)鍵字起名為

myfile，在

with語句塊內(nèi)可以使

用

myfile

指代這個文件，對其進行各種操作。從下面的輸出結(jié)果可知，該文本文件在追加內(nèi)容之前，原本有一行陶先生的名言。千教萬教，教人求真；千學萬學，學做真人。人生天地間，各自有稟賦；為一大事來，做一大事去。PART37.3Python生態(tài)系統(tǒng)之os庫標準庫

os

的名稱來自

Operating

System（操作系統(tǒng)）的縮寫，它是

Python和操作系統(tǒng)打交道的

一個重要的庫。平時交互式操作計算機時，免不了要頻繁和文件系統(tǒng)打交道，如創(chuàng)建新的文件夾、

在文件夾路徑中移動位置、刪除已有的文件夾、給文件夾和文件改名等操作都是十分常見的。這些操作平時可以通過鍵盤、鼠標交互式完成，但要是在程序代碼中需要做這些操作該怎么辦呢？這時就該

os庫出馬了。os庫中有一個rename()函數(shù)可以為文件或文件夾修改名稱，如代碼

7.8所示。

代碼

7.8使用

rename()函數(shù)修改文件名7.3.1修改文件名import

oswithopen("file/test.txt","w")asmyfile:myfile.write("仕而優(yōu)則學，學而優(yōu)則仕\n")myfile.write("意思是工作后還有余力的就應該去學習進修，不斷提高自己；")myfile.write("學習、研究之余要多參與具體的工作與實踐。\n")os.rename("file/test.txt","file/論語摘錄.txt")print("改名成功")這段代碼要求

file文件夾事先存在，test.txt文件存在與否均可，因為代碼以“w”模式打開test.txt

文件，如果

file

文件夾下沒有該文件則

open()函數(shù)會創(chuàng)建這個文件。之后代碼向文件內(nèi)寫入從《論

語

·子張》中摘錄的片段及現(xiàn)代文解釋。當with語句結(jié)束時打開的文件會被關(guān)閉，對test.txt文件的占

用將被釋放，從而可以使用os庫中的rename()函數(shù)對其進行重命名，將“test.txt”改名為“論語摘錄.txt”?？梢允褂?/p>

os庫中的

remove()函數(shù)刪除文件。例如，代碼

7.9

中如果在詢問是否刪除文件時回答

“Y”，論語摘錄.txt文件將會被刪除。代碼7.9

使用

remove()函數(shù)刪除文件remove()函數(shù)在刪除文件時是直接刪除的，因此使用該函數(shù)時要謹慎，確保不會誤操作。7.3.2刪除文件import

oswithopen("file/論語摘錄.txt","w")asmyfile:myfile.write("日知其所亡，月無忘其所能，可謂好學也已矣。\n")answer=input("要刪除該文件嗎？

(Y/N)")ifanswer.upper()==

"Y":os.remove("file/論語摘錄.txt")print("文件刪除成功。")os

庫中也有多個完成文件夾操作的函數(shù)，如新建文件夾的mkdir()函數(shù)、切換當前文件夾的chdir()

函數(shù)及顯示當前路徑下文件清單的

listdir()函數(shù)等。代碼

7.10演示了這幾個函數(shù)的使用。代碼

7.10os庫中文件夾相關(guān)的函數(shù)使用示例7.3.3文件夾相關(guān)操作import

osos.mkdir("./mydir")#新建mydir

文件夾,該文件夾不能已經(jīng)存在withopen("中國小說.txt","w")as

f:f.write("《芙蓉鎮(zhèn)》《平凡的世界》《張居正》《額爾古納河右岸》《蛙》")withopen("外國小說.txt","w")as

f:f.write("《約翰·克利斯朵夫》《長日將盡》《亂世佳人》《鼠疫》")print(f"文件夾{current_path}下的文件：")forfile_name

inos.listdir():print(file_name)answer=input("os庫試驗結(jié)束，是否刪除以上文件夾與文件？

(Y/N)")

ifanswer.upper()==

"Y":forfile_name

inos.listdir():os.remove(file_name)

os.chdir("..")os.rmdir("./mydir")print("刪除完畢。")os.chdir("./mydir")current_path=os.getcwd()#刪除每一個文件

#向上一層#刪除mydir

文件夾#切換當前路徑到新建的文件夾

#獲取當前路徑代碼

7.10

的運行結(jié)果如下。文件夾

D:\代碼示例\mydir下的文件：中國小說.txt外國小說.txtos庫試驗結(jié)束，是否刪除以上文件夾與文件？

(Y/N)y刪除完畢。這段代碼首先使用

mkdir()函數(shù)在當前文件夾下新建一個mydir文件夾，“./mydir”

中的點代表

當前文件夾。然后使用

chdir()函數(shù)將當前路徑切換到新建的

mydir文件夾。而

getcwd()函數(shù)則可以獲

取當前的路徑。接下來使用

open()函數(shù)的“w”模式新建兩個文件，并各自寫入一行文本。代碼最后

通過

listdir()函數(shù)獲取當前路徑下即

mydir文件夾下的文件名清單并輸出。讀者可去磁盤上檢驗這一

切操作的結(jié)果，確認完畢后再來回答是否要刪除這些試驗中創(chuàng)建的文件。如果回答“Y”，則接下

來的代碼會將文件及文件夾都刪除。最后，為了便于記憶，表

7.2給出以上各函數(shù)名稱的含義。7.3.3文件夾相關(guān)操作函數(shù)名含義mkdir()make

directory（創(chuàng)建目錄）chdir()change

directory（修改目錄）rmdir()remove

directory

（刪除目錄）getcwd()get

current

work

directory

（獲取當前工作目錄）listdir()list

directory

（列表目錄）表

7.2os庫的常用函數(shù)PART47.4小試牛刀在掌握了文件的基本使用流程后，本章的小試牛刀環(huán)節(jié)演練幾個需要訪問文本文件的案例，感受有了文件的加持后程序功能的提升。7.4.1

保存比薩定價第

6章的小試牛刀練習了一個計算比薩價格的案例，比薩店提供

2

種尺寸的比薩（12寸、16

寸），

還有

3種調(diào)料

greenpeppers、mushrooms、extracheese。它們的定價都直接寫在了當時的代碼

中，這意味著如果老板想要調(diào)整價格就需要修改代碼，這顯然是不現(xiàn)實的。比較可行的做法是將比薩的基礎價格及各種調(diào)料的價格保存在一個文本文件中，店員可根據(jù)行情修改文本文件中的價格，程序每次要讀入文本文件中的最新價格才能正確計算訂單的最終價格。小試牛刀7.4.2去掉重復姓名數(shù)據(jù)分析是

Python非常重要的應用領(lǐng)域，很多數(shù)據(jù)在進行正式分析之前往往需要進行一些預處

理，這個過程被稱為“數(shù)據(jù)清洗”。例如，數(shù)據(jù)中的缺失、錯漏、冗余重復、格式不符等問題，都需要進行預處理。這個例子假設要分析保存在文件中的一批姓名，由于某種原因，文件中的姓名會出現(xiàn)重復，而正式的分析過程要求姓名不能重復，因此任務的目標即去掉文件姓名數(shù)據(jù)中的重復值。7.4.3文件批量重命名很多時候從網(wǎng)上下載的文件名稱很長，帶有很多前綴或后綴。例如，從

B站下載的視頻文件名

往往帶有“嗶哩嗶哩”“【1080P】”等字樣。這種過長的文件名在手機或其他屏幕空間有限的情形

下使用起來并不方便，文件名核心的文字內(nèi)容反而不易瀏覽。這個例子就是要通過程序代碼能

自動對大量這類文件進行重命名，去掉文件名中無關(guān)緊要的文字，使文件名簡短、醒目。小試牛刀PART57.5拓展訓練本案例嘗試模擬訂單的處理過程，其中會用到一種常見的文本文件——CSV（Comma-Separated

Values）文件，即內(nèi)部數(shù)據(jù)分行，每行的多個數(shù)據(jù)項之間使用逗號分隔。這種文件會被經(jīng)常使用，以至于

Python生態(tài)系統(tǒng)中專門有處理

CSV文件的庫。不過這個例子中仍然使用基本的

open()函數(shù)就可以了，畢竟

CSV文件的本質(zhì)還是文本文件。假設某圖書銷售系統(tǒng)中使用

BookList.csv

文件保存書籍的“名稱”和“單價”等有關(guān)書籍本身

的基礎信息，另一個

BookOrder.csv文件記錄著銷售訂單的情況?，F(xiàn)在希望根據(jù)以上兩個

CSV文件打造一個日銷售報告系統(tǒng)，可以報告指定日期的銷售詳情，包

括該日共有幾個訂單，每個訂單的訂貨書店、所訂書籍名稱、單價、數(shù)量及每個訂單的銷售額，最后給出該日的總銷售額。報告詳情不僅要在屏幕上輸出，還要以類似

OrderReport_日期.csv

的文件形式保存。根據(jù)訂單數(shù)據(jù)生成銷售報告PART67.6本章小結(jié)本章介紹了使用文件的基本流程，重點講解了文本文件的讀取、寫入操作；介紹了

os庫中有關(guān)文件系統(tǒng)的相關(guān)函數(shù)。通過幾個案例演示了文件在程序中的運用，并進一步實踐了使用自定義函數(shù)

組織程序代碼。小結(jié)匯報人：WPSPython程序設計基礎第八章處理異常目錄01異常的基礎知識02異常的種類03主動拋出異常04Python生態(tài)系統(tǒng)之shutil庫目錄06拓展實踐：給程序做個彩超07本章小結(jié)05小試牛刀理解異常。掌握異常處理的相關(guān)語句。了解異常的分類。了解匿名函數(shù)的使用方法。掌握

enumerate()函數(shù)的使用方法。在日常生活中每個人都希望從不生病，然而生病卻是不可避免的。在程序編寫的過程中人們也

希望不要出現(xiàn)任何異常，但異常也是不可避免的。正如生病了要治病，出現(xiàn)異常就需要處理異常。

本章將介紹什么是異常及處理異常的相關(guān)語句。學習目標PART18.1異常的基礎知識異常是程序在運行過程中由于各種硬件故障（如網(wǎng)絡中斷，文件不存在等）、軟件設計錯誤（如

引用不存在的索引）等原因?qū)е碌某绦蝈e誤，這些錯誤通常會終止程序的運行，使程序崩潰。程序員在編寫程序時當然希望避開所有的異常，但由于程序的運行環(huán)境、用戶的操作行為等因

素都不是程序員可以控制的，所以異常也是不可避免的。例如，代碼8.1

接收用戶輸入的兩個數(shù)并

輸出相除結(jié)果，但即便如此簡單的一段程序，也有可能出現(xiàn)意外情形而導致異常。代碼

8.1

認識異常在用戶完全按要求輸入時，程序可以正常執(zhí)行并輸出結(jié)果。但如果用戶輸入的不是數(shù)字而是字

母如

a，則會出現(xiàn)

ValueError異常，錯誤信息如下。如果用戶輸入的是數(shù)字，但在輸入除數(shù)時輸入了

0，則會出現(xiàn)

ZeroDivisionError異常，錯誤信

息如下。如果程序在用戶的輸入不合預期時就直接崩潰，這樣的程序太脆弱，缺乏穩(wěn)健性和可用性。為了提高程序的穩(wěn)健性，需要某種機制來對異常進行妥善的處理，使程序不會輕易崩潰。8.1.1異常的概念a=float(input('請輸入被除數(shù)：'))b=float(input('請輸入除數(shù)(非

0)：'))print("二者的商為",a/b)ValueError:couldnotconvert

stringto

float:

'a'ZeroDivisionError:floatdivisionby

zeroPython針對異常處理的基本策略是使用

try、except等關(guān)鍵字，形成如下的一個結(jié)構(gòu)。

處理異常的基本語法形式try-except結(jié)構(gòu)的工作原理如下：將有可能產(chǎn)生異常的代碼書寫在

try語句塊中，如果這段代碼執(zhí)行時一切順利，則后面的各

except語句塊就像不存在一樣。如果

try

語句塊的代碼執(zhí)行時出現(xiàn)了某種異常，則根據(jù)異常的類型會激發(fā)相應的

except分支下的代碼，或者說異常被相應的except分支捕獲。這里“捕獲”的含義是指不要將異常報告給最終用戶，從而導致程序崩潰，而是在出現(xiàn)某種異常時，

執(zhí)行對應的

except下的異常處理代碼，這段異常處理代碼負責對該類型的異常進行妥善的處理。因此

一個try

語句后可以有多個

except

語句，用來捕獲可能產(chǎn)生的多種類型的異常，如代碼

8.2所示。代碼

8.2

使用

try-except進行異常處理8.1.2異常處理的語法結(jié)構(gòu)try:可能引發(fā)異常的代碼except

異常類型名稱

1:異常處理代碼

1except

異常類型名稱

2:異常處理代碼

2try:a=float(input('請輸入被除數(shù)：'))b=float(input('請輸入除數(shù)(非

0)：'))print("二者的商為",a/b)exceptZeroDivisionError:print("除數(shù)不能為

0")exceptValueError:print("請輸入數(shù)字")經(jīng)過

try-except結(jié)構(gòu)的改造后，這段代碼在用戶輸入不合要求的數(shù)據(jù)時就不會輕易崩潰了。如果

用戶輸入字母等無法轉(zhuǎn)換為數(shù)值型的內(nèi)容，則程序會提示用戶“請輸入數(shù)字”。如果除數(shù)輸入了

0，

則程序會提示“除數(shù)不能為0”。無論哪一種情形，程序都會給出合理的交互信息而不是粗暴地崩潰，這極大地增強了程序的穩(wěn)健性。代碼

8.2

的運行結(jié)果如下所示。處理異常的

try、except語句還可以搭配

as、finally等關(guān)鍵字，形成更完備的異常處理結(jié)構(gòu)。下

面看代碼

8.3，這段代碼假設在指定位置有一個number_div.txt文件，該文件的每一行都是以冒號分隔的兩個數(shù)值，程序的目的是計算得出每一行兩個數(shù)值相除的結(jié)果。代碼在

try語句塊后面預備了

4

個

except

語句塊，并且最后還有一個

finally

語句塊。無論

try

語句塊的代碼是否出現(xiàn)異常，finally

語句塊的代碼都是要執(zhí)行的。因此

finally語句塊的代碼經(jīng)常用來做一些必需的善后工作，如代碼

8.3

中關(guān)閉已打開的文件。8.1.2異常處理的語法結(jié)構(gòu)請輸入被除數(shù)：46請輸入除數(shù)(非

0)：0除數(shù)不能為

0請輸入被除數(shù)：45ada請輸入數(shù)字代碼

8.3使用

try-except-finally結(jié)構(gòu)處理異常8.1.2異常處理的語法結(jié)構(gòu)f_obj=Nonetry:f_obj=open("file/number_div.txt","r")content=f_obj.readlines()forline

in

content:numbers=line.split(":")print(float(numbers[0])/float(numbers[1]))print("計算完畢。")exceptZeroDivisionError:print("除數(shù)不能為

0")exceptValueErrorase:err_msg=

str(e)loc=err_msg.find(":")print("文件中出現(xiàn)非數(shù)值內(nèi)容：",err_msg[loc+1:])exceptFileNotFoundErrorase:err_msg=

str(e)loc=err_msg.find(":")print(f"指定的文件

{err_msg[loc+1:]}

不存在")except:print("出現(xiàn)未知錯誤")finally:if

f_obj

!=None:f_obj.close()print("謝謝使用，再見")仔細觀察這段代碼中出現(xiàn)的

4個

except語句塊，會發(fā)現(xiàn)最后一個

except沒有指明要捕獲的異常

類型，這意味著除前

3個

except語句塊所處理的異常類型外，程序出現(xiàn)的所有其他類型異常都由最

后的

except語句塊處理。因此這樣的

except必須位于眾多

except語句塊的最后。另外，第

2和第

3個

except語句使用

as關(guān)鍵字為捕獲的異常對象命名為

e，這樣做的優(yōu)點是可

以通過名稱訪問捕獲的異常對象，從而進行更多的處理操作。例如，代碼

8.3就將捕獲的名稱為e

的異常對象通過str()函數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串，這個字符串描述了錯誤的信息，其中會出現(xiàn)一個冒號，冒

號后的文本往往是引起異常的源頭。因此程序找到這部分文本將其輸出，以便給用戶更多、更有價

值的錯誤信息。最后的

finally語句塊是無論發(fā)不發(fā)生異常或發(fā)生何種異常都要執(zhí)行的代碼段。這里用來關(guān)閉打

開的文件，防止在處理文件內(nèi)部數(shù)據(jù)的過程中出現(xiàn)異常，程序終止運行來不及關(guān)閉文件的情形發(fā)生。

但如果是由于文件路徑等問題導致

open()函數(shù)的執(zhí)行出現(xiàn)異常，文件并沒有成功打開，代碼中

f_obj

變量的值會是None，此時就無須關(guān)閉文件了。代碼

8.3

的運行結(jié)果取決于實際情形。如果指定的文件不存在，則運行效果如下。如果文件打開沒有問題，但內(nèi)部數(shù)據(jù)有非數(shù)值內(nèi)容，則運行結(jié)果如下。其中的“ad”就是文件

中引起異常的文本內(nèi)容。如果文件中的數(shù)據(jù)符合要求，一切順利，則運行結(jié)果如下。可見無論何種情形，finally的代碼都被執(zhí)行了，“謝謝使用，再見”的字樣總會出現(xiàn)在運行結(jié)

果中。如果將

try語句塊中進行類型轉(zhuǎn)換的

float()函數(shù)去掉，則會出現(xiàn)前

3個

except語句塊都無法捕獲的異常，此時就可以看到第

4個

except語句塊的效力了。8.1.2異常處理的語法結(jié)構(gòu)指定的文件'file/number_div.txt'

不存在謝謝使用，再見文件中出現(xiàn)非數(shù)值內(nèi)容：

'ad'謝謝使用，再見7.65計算完畢。謝謝使用，再見PART28.2異常的種類前面的例子涉及了幾種Python

常見的異常類型，

如ZeroDivisionError

、ValueError

及

FileNotFoundError等。它們都是

Python

內(nèi)置的異常類型，此外，Python

內(nèi)置的異常種類還有很多，

下面簡單介紹幾個。（

1

）NameError：當程序嘗試訪問一個未定義的變量時會引發(fā)NameError異常。例如，如果將

代碼

8.3

中第

1行的

f_obj定義改為注釋，當

open()函數(shù)要打開的文件不存在時，最后的

finally語句

塊中的

f_obj變量就會觸發(fā)NameError異常。（2）IndexError：當引用序列中不存在的索引時，會引發(fā)

IndexError異常。例如，在一個只有

5

個元素的列表中要訪問

5或更大的索引序號時就會觸發(fā)這種異常。（3）KeyError：當使用映射中不存在的鍵時，會引發(fā)Keyerror異常。例如，訪問字典中不存在

的鍵時，就會帶來這種問題。（4）AttributeError：當嘗試訪問未知的對象屬性時，會引發(fā)AttributeError

異常。例如，變量a

的類型是整型，在沒有將其轉(zhuǎn)換為字符串的情形下卻要調(diào)用a.find()方法，就會出現(xiàn)“AttributeError:'int'

objecthasnoattribute'find'”的錯誤信息。8.2.1內(nèi)置的常見異常種類（5）SyntaxError：當

Python解釋器發(fā)現(xiàn)語法錯誤時，會引發(fā)

SyntaxError異常。（6）FileNotFoundError：當使用

open()函數(shù)試圖打開不存在的文件時，會引發(fā)

FileNotFoundError

異常。這個異常在代碼8.3中已經(jīng)涉及了。找不到文件的原因可能是提供了錯誤的文件名，如將

readme.txt錯誤地拼寫為readwe.txt；也可能是路徑分隔符與

Python字符串的轉(zhuǎn)義符相沖突造成的。

無論是什么原因?qū)е碌?，只要?/p>

open()函數(shù)放在

try語句塊中，再配合捕獲

FileNotFoundError類型的

except語句塊即可妥善處理這類異常。Python

內(nèi)置的異常種類很多，這里無法一一講解，但它們都有共同的特征，是更廣泛意義上的

同一類對象。實際上

Python

中所有的異常都是對象，因此

except分支中可以使用

as關(guān)鍵字為捕獲

的異常對象命名。每一個異常對象都有其從屬的類別，這個類別又有大與小之分，如除數(shù)為

0

激發(fā)

的異常對象屬于

ZeroDivisionError類，也屬于更大范圍的

ArithmeticError類，當然還屬于Exception

類。這就好比一只貓是一個具體的動物，它屬于貓科，也可以說它屬于哺乳動物類，還可以說它屬于動物類。由此可見，Exception類在

Python異常的類別組成中占有重要地位。8.2.1內(nèi)置的常見異常種類實際上

Python

中“至高無上”的異常類是

BaseException類，它是所有異常的基類。它又包括

4

個子類：SystemExit、KeyboardInterrupt、GeneratorExit、Exception。其中，

最重要的是

Exception類，

它是所有常規(guī)異常的基類，之前講到的常見的異常類型都是

Exception類的子類。程序員如果要自定

義異常，則也需要以

Exception類為父類（類是面向?qū)ο缶幊痰幕靖拍睿嘘P(guān)父類、子類的含義可參閱第

10章）。雖然使用

Exception類可以捕獲所有常規(guī)異常，但是對于所有異常都使用同一段代碼處理的話，

會使對異常的處理過于粗糙。通常情況下，應該盡可能使異常處理的粒度細化，以保證每種異常有

合適的處理方式。因此在except分支中使用Exception

類捕獲異常應該作為一種后備的異常處理方式。

換句話說，在

except分支中使用

Exception類的效果類似于在

except分支中不指明異常分類。當然，

嚴格說來二者還是有區(qū)別的，畢竟不是所有的異常都屬于

Exception類。8.2.2Exception異常類盡管

Python提供了相當豐富的異常類型，但有時為了處理特定的業(yè)務邏輯，如某個軟件應用所

特有的運行錯誤，需要根據(jù)程序的邏輯在程序中自行定義需要的異常類和異常對象。Python要求程序自行定義的異常類必須繼承

Exception

類或其他某個

Exception類的子類。換句

話說，自定義異常類必須以Exception

類為基類。通常的做法是先為自己的程序創(chuàng)建一個派生自

Exception類的自定義異常類，然后從此自定義異常類派生其他異常類。這樣不但清晰明了，也方便

管理，如代碼

8.4所示。有關(guān)類的定義與繼承的語法會在第

10章中進行介紹。代碼

8.4自定義異常類示意由于大多數(shù)

Python

內(nèi)置異常的名稱都以“Error”結(jié)尾，所以自定義異常類并對類進行命名時要

遵循同樣的風格。8.2.3自定義異常類classMyError(Exception):#MyError類是

Exception類的子類passclassAError(MyError):#AError類是MyError類的子類passclassBError(MyError):#BError類是MyError類的子類passPART38.3主動拋出異常某些情形下，程序運行時也可以主動拋出異常。這種異常一般不是指發(fā)生了內(nèi)存溢出、列表索

引越界等系統(tǒng)級異常，而是程序在執(zhí)行過程中發(fā)生了不符合業(yè)務邏輯的情形，主要使用的多是用戶自定義異常。主動拋出異常一般可以使用raise語句和

assert語句。代碼

8.3從指定的文件number_div.txt

中讀取數(shù)據(jù)，然后進行相應的處理。代碼考慮了很多異常

情形，如文件不存在、除數(shù)為0、文本無法轉(zhuǎn)換為數(shù)值等。這些錯誤一旦發(fā)生，如果不加處理的話

程序就都會崩潰。如果指定文件內(nèi)部沒有任何數(shù)據(jù)呢？這時在業(yè)務邏輯上已經(jīng)與預期不一致了，但程序運行時并

不會報錯、崩潰。如果不進行顯式的處理，則很有可能會忽略這種不正常的情形。因此可以將這種

情形定義為一種異常，遇到后主動拋出異常，引起外界注意并進行后期處理。代碼8.5

演示了自定義異常類型并使用

raise語句拋出該異常，注意其中粗體顯示的代碼。8.3.1使用raise語句上報異常代碼

8.5

使用

raise語句拋出異常8.3.1寫入文本文件classNoDataError(Exception):#自定義的異常類型,當文件中沒有數(shù)據(jù)時觸發(fā)passf_obj=Nonetry:f_obj=open("file/number_div.txt","r")content=f_obj.readlines()iflen(content)==0:raiseNoDataError("文件沒有數(shù)據(jù)！")forline

in

content:numbers=line.split(":")print(float(numbers[0])/float(numbers[1]))print("計算完畢。")exceptNoDataErrorase:

#捕獲

raise語句拋出的異常print(e)exceptZeroDivisionError:print("除數(shù)不能為

0")exceptValueErrorase:err_msg=

str(e)loc=err_msg.find(":")print("文件中出現(xiàn)非數(shù)值內(nèi)容：",err_msg[loc+1:])exceptFileNotFoundErrorase:err_msg=

str(e)loc=err_msg.find(":")print(f"指定的文件

{err_msg[loc+1:]}

不存在")except:print("出現(xiàn)未知錯誤")finally:if

f_obj

!=None:f_obj.close()print("謝謝使用，再見")當指定文件為空文件時，代碼

8.5

的運行結(jié)果如下。文件沒有數(shù)據(jù)！謝謝使用，再見程序編寫完成后都要經(jīng)過大量的調(diào)試，去除各種潛藏的“bug”，這個過程被稱為

debug。在調(diào)

試過程中，如果程序運行狀態(tài)已經(jīng)與某種預期不符，則程序應該及時匯報出現(xiàn)的問題。這可以通過

assert語句實現(xiàn)。assert語句也稱為斷言語句，它可以指明程序邏輯預期應該滿足的條件，當程序?qū)?/p>

際運行沒有滿足該條件時會觸發(fā)

AssertionError異常。assert語句的用法如下。當程序應滿足的條件表達式結(jié)果為真時，不會拋出異常。當程序運行不滿足條件表達式時，會

引發(fā)

AssertionError異常。其中第

2項的描述信息是可選的，一般是一個字符串，用于描述異常信息。8.3.2使用assert語句調(diào)試程序assert

應滿足的條件表達式,不滿足時的描述信息通過設置異常信息，就可以及時發(fā)現(xiàn)程序運行與預期不符之處，從而查找原因、改進代碼。下面看代碼

8.6

的演示。代碼

8.6

使用

assert語句調(diào)試程序8.3.2使用assert語句調(diào)試程序f_obj=open("file/number_div.txt","r")content=f_obj.readlines()try:forline

in

content:numbers=line.split("：")

#中文冒號,與文件使用的英文冒號不符assertlen(numbers)==2,"數(shù)據(jù)行拆分不正確！"print(float(numbers[0])/float(numbers[1]))print("計算完畢。")exceptAssertionErrorase:print(e)f_obj.close()print("謝謝使用，再見")這段代碼在進行數(shù)據(jù)行以冒號為標志拆分時，誤將文件使用的英文冒號書寫為中文冒號，因此

會導致拆分失敗。這個小錯誤不仔細看不容易發(fā)現(xiàn)。但如果在拆分后添加assert

斷言，判斷拆分得到的

numbers列表長度是否為

2。如果不是預期的

2，就會激發(fā)

AssertionError異常，該異常的描述信息是由

assert語句的第

2個參數(shù)指定的。異常被

except語句捕獲后，異常處理語句輸出“數(shù)據(jù)行

拆分不正確！”，這樣就知道程序運行的故障在哪里，有的放矢地去改進代碼。程序最后調(diào)試完成后，這些

assert語句都應該從最終版本的程序代碼中去除。當然，即使有assert

語句，有其他各種調(diào)試功能的幫助，程序員也無法保證代碼執(zhí)行時不出現(xiàn)異常，沒有bug。用平和的心態(tài)對待異常，盡可能地預備好

except分支的代碼，設置好各種預案，異常就沒有那么可怕了。PART48.4Python生態(tài)系統(tǒng)之shutil庫為了完成下面的演示，假設代碼文件存在于子文件夾

test1和

test2

中，而

test1文件夾下有一個

read_me.txt文件。代碼

8.7演示了各種情形下

copy()函數(shù)的工作結(jié)果。其中，Windows路徑分隔符“\”

每一個都要書寫兩遍。代碼

8.7

使用

copy()函數(shù)復制文件代碼中的路徑使用的是相對路徑，點代表當前路徑。其實換成以盤符開頭的絕對路徑道理是一

樣的。關(guān)鍵在于目標位置的文件夾要事先存在，否則就會像代碼中最后一行的情形，這是因為目標

路徑的

read文件夾不存在而無法完成文件的復制。8.4.1使用copy()函數(shù)復制文件import

shutil#指明原文件,目標文件名shutil.copy('.\\test1\\read_me.txt','.\\test1\\read.txt')#目標文件名未指定,就使用原文件名shutil.copy('.\\test1\\read_me.txt','.\\test2\\')#test2

文件夾存在,但

test2

文件夾復制下沒有me

文件夾#此時me

為目標文件名,原文件被復制到

test2

文件夾下,名為me,沒有擴展名shutil.copy('.\\test1\\read_me.txt','.\\test2\\me')#目標路徑的

read

文件夾不存在,報錯shutil.copy('.\\test1\\read_me.txt','.\\read\\me')

#errorcopy()函數(shù)雖然可以將文件復制到指定的目標位置，但原文件的一些元數(shù)據(jù)（如原文件的訪問時

間、修改時間等信息）會丟失。如果不僅需要將文件中的數(shù)據(jù)復制一份，而且原文件的有關(guān)元數(shù)據(jù)

也要保留，則可以使用

copy2()函數(shù)復制文件。下面的代碼

8.8使用

copy()與

copy2()函數(shù)復制同一個文件，之后使用

os庫中的

getmtime()函數(shù)

獲取原文件與兩個復制文件的修改時間（modify

time）。其實每個文件都有創(chuàng)建時間、修改時間、

最近訪問時間等

3個常用的時間信息?？紤]到文件在復制到新位置后，創(chuàng)建時間就變成了復制動作

發(fā)生的時刻，但修改時間保持不變，因此代碼中獲取的是文件的修改時間。類似的，os庫中還有g(shù)etctime()

和

getatime()函數(shù)用于分別獲取創(chuàng)建時間和最后訪問時間。8.4.2使用copy()函數(shù)復制文件的元數(shù)據(jù)從代碼

8.8

的運行結(jié)果中顯然可見，copy2()函數(shù)復制的文件保留了原文件的修改時間，而

copy()

函數(shù)則丟掉了這項信息。代碼

8.8使用

copy2()