1.文件的打开与关闭
想一想：
如果想用word编写一份简历，应该有哪些流程呢？
打开word软件，新建一个word文件
写入个人简历信息
保存文件
关闭word软件
同样，在操作文件的整体过程与使用word编写一份简历的过程是很相似的
打开文件，或者新建立一个文件
读/写数据
关闭文件
1.1 打开文件
在python，使用open函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件
open(文件路径，访问模式)
示例如下：
f = open('test.txt', 'w')说明:
文件路径
文件的路径分为相对路径和绝对路径两种。
-
绝对路径：指的是绝对位置，完整地描述了目标的所在地，所有目录层级关系是一目了然的。
-
例如：
C:/Users/chris/AppData/Local/Programs/Python/Python37/python.exe，从电脑的盘符开始，表示的就是一个绝对路径。
-
-
相对路径：是从当前文件所在的文件夹开始的路径。
-
test.txt，是在当前文件夹查找test.txt文件 -
./test.txt，也是在当前文件夹里查找test.txt文件，./表示的是当前文件夹。 -
../test.txt，从当前文件夹的上一级文件夹里查找test.txt文件。../表示的是上一级文件夹 -
demo/test.txt，在当前文件夹里查找demo这个文件夹，并在这个文件夹里查找test.txt文件。
-
访问模式：
| 访问模式 | 说明 |
|---|---|
| r | 以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。如果文件不存在，则报错。这是默认模式。 |
| w | 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| a | 打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| r+ | 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| w+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| a+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
| rb | 以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。 |
| wb | 以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| ab | 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| rb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| wb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| ab+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
1.2 关闭文件
close( )
示例如下：
# 新建一个文件，文件名为:test.txt
f = open('test.txt', 'w')# 关闭这个文件
f.close()2.文件的读取和写入
2.1 文件的读写
2.1.1 写数据（write）
使用write()可以完成向文件写入数据
demo: 新建一个文件 file_write_test.py,向其中写入如下代码:
f = open('test.txt', 'w')
f.write('hello world, i am here!\n' * 5)
f.close()运行之后会在file_write_test.py文件所在的路径中创建一个文件test.txt,并写入内容，运行效果显示如下:
注意：
-
如果文件不存在，那么创建；如果存在那么就先清空，然后写入数据
2.1.2 读数据（read）
使用read(num)可以从文件中读取数据，num表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节），如果没有传入num，那么就表示读取文件中所有的数据
demo: 新建一个文件file_read_test.py，向其中写入如下代码:
f = open('test.txt', 'r')
content = f.read(5) # 最多读取5个数据
print(content)print("-"*30) # 分割线，用来测试content = f.read() # 从上次读取的位置继续读取剩下的所有的数据
print(content)f.close() # 关闭文件，这个可是个好习惯哦运行现象：
hello
------------------------------world, i am here!注意：
-
如果用open打开文件时，如果使用的"r"，那么可以省略
open('test.txt')
2.1.3 读数据（readline）
readline只用来读取一行数据。
f = open('test.txt', 'r')content = f.readline()
print("1:%s" % content)content = f.readline()
print("2:%s" % content)f.close()2.1.4 读数据（readlines）
readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行为列表的一个元素。
f = open('test.txt', 'r')
content = f.readlines()
print(type(content))for temp in content:print(temp)f.close()2.1.5 指针定位
-
tell() 方法用来显示当前指针的位置
f = open('test.txt') print(f.read(10)) # read 指定读取的字节数 print(f.tell()) # tell()方法显示当前文件指针所在的文字 f.close() -
seek(offset,whence) 方法用来重新设定指针的位置。
-
offset:表示偏移量
-
whence:只能传入012中的一个数字。
-
0表示从文件头开始
-
1表示从当前位置开始
-
2 表示从文件的末尾开始
-
f = open('test.txt','rb') # 需要指定打开模式为rb,只读二进制模式print(f.read(3)) print(f.tell())f.seek(2,0) # 从文件的开头开始，跳过两个字节 print(f.read())f.seek(1,1) # 从当前位置开始，跳过一个字节 print(f.read())f.seek(-4,2) # 从文件末尾开始，往前跳过四个字节 print(f.read())f.close() -
3.CSV文件的读写
CSV文件：Comma-Separated Values，中文叫逗号分隔值或者字符分割值，其文件以纯文本的形式存储表格数据。可以把它理解为一个表格，只不过这个表格是以纯文本的形式显示的，单元格与单元格之间，默认使用逗号进行分隔；每行数据之间，使用换行进行分隔。
name,age,score
zhangsan,18,98
lisi,20,99
wangwu,17,90
jerry,19,95Python中的csv模块，提供了相应的函数，可以让我们很方便的读写csv文件。
3.1 CSV文件的写入
import csv# 以写入方式打开一个csv文件
file = open('test.csv','w')# 调用writer方法，传入csv文件对象，得到的结果是一个CSVWriter对象
writer = csv.writer(file)# 调用CSVWriter对象的writerow方法，一行行的写入数据
writer.writerow(['name', 'age', 'score'])# 还可以调用writerows方法，一次性写入多行数据
writer.writerows([['zhangsan', '18', '98'],['lisi', '20', '99'], ['wangwu', '17', '90'], ['jerry', '19', '95']])
file.close()3.2 CSV文件的读取
import csv# 以读取方式打开一个csv文件
file = open('test.csv', 'r')# 调用csv模块的reader方法，得到的结果是一个可迭代对象
reader = csv.reader(file)# 对结果进行遍历，获取到结果里的每一行数据
for row in reader:print(row)file.close()4.将数据写入
内存中写入数据
除了将数据写入到一个文件以外，我们还可以使用代码，将数据暂时写入到内存里，可以理解为数据缓冲区。Python中提供了StringIO和BytesIO这两个类将字符串数据和二进制数据写入到内存里。
4.1 StingIO
StringIO可以将字符串写入到内存中，像操作文件一下操作字符串。
from io import StringIO# 创建一个StringIO对象
f = StringIO()
# 可以像操作文件一下，将字符串写入到内存中
f.write('hello\r\n')
f.write('good')# 使用文件的 readline和readlines方法，无法读取到数据
# print(f.readline())
# print(f.readlines())# 需要调用getvalue()方法才能获取到写入到内存中的数据
print(f.getvalue())f.close()4.2 BytesIO
如果想要以二进制的形式写入数据，可以使用BytesIO类，它的用法和StringIO相似，只不过在调用write方法写入时，需要传入二进制数据。
from io import BytesIOf = BytesIO()
f.write('你好\r\n'.encode('utf-8'))
f.write('中国'.encode('utf-8'))print(f.getvalue())
f.close()5.练习：实现文件拷贝
目标：输入文件的名字，然后程序自动完成对文件进行备份
参考代码
# 提示输入文件
file_name = input("请输入要拷贝的文件名字:")# 以读的方式打开文件
old_file = open(file_name, 'rb')# 分割文件名和后缀名
file_names =file_name.rsplit('.', maxsplit=1)# 组织新的文件名字
new_file_name = file_names[0] + '.bak.'+file_names[1]# 创建新文件
newFile = open(new_file_name, 'wb')# 把旧文件中的数据，一行一行的进行复制到新文件中
for lineContent in old_file.readlines():newFile.write(lineContent)# 关闭文件
old_file.close()
newFile.close()6.序列化和反序列化
通过文件操作，我们可以将字符串写入到一个本地文件。但是，如果是一个对象(例如列表、字典、元组等)，就无法直接写入到一个文件里，需要对这个对象进行序列化，然后才能写入到文件里。
设计一套协议，按照某种规则，把内存中的数据转换为字节序列，保存到文件，这就是序列化，反之，从文件的字节序列恢复到内存中，就是反序列化。
Python中提供了JSON和pickle两个模块用来实现数据的序列化和反序列化。
JSON模块
JSON(JavaScriptObjectNotation, JS对象简谱)是一种轻量级的数据交换格式，它基于 ECMAScript 的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。JSON的本质是字符串！
6.1 使用JSON实现列化
JSON提供了dump和dumps方法，将一个对象进行序列化。
dumps方法的作用是把对象转换成为字符串，它本身不具备将数据写入到文件的功能。
import json
file = open('names.txt', 'w')
names = ['zhangsan', 'lisi', 'wangwu', 'jerry', 'henry', 'merry', 'chris']
# file.write(names) 出错，不能直接将列表写入到文件里# 可以调用 json的dumps方法，传入一个对象参数
result = json.dumps(names)# dumps 方法得到的结果是一个字符串
print(type(result)) # <class 'str'># 可以将字符串写入到文件里
file.write(result)file.close()dump方法可以在将对象转换成为字符串的同时，指定一个文件对象，把转换后的字符串写入到这个文件里。
import jsonfile = open('names.txt', 'w')
names = ['zhangsan', 'lisi', 'wangwu', 'jerry', 'henry', 'merry', 'chris']# dump方法可以接收一个文件参数，在将对象转换成为字符串的同时写入到文件里
json.dump(names, file)
file.close()注意：如果是一个空对象，调用dumps方法转换成为一个JSON对象，得到的结果是null(JS里的空对象)
json.dumps(None) # null6.2 使用JSON实现反序列化
使用loads和load方法，可以将一个JSON字符串反序列化成为一个Python对象。
loads方法需要一个字符串参数，用来将一个字符串加载成为Python对象。
import json# 调用loads方法，传入一个字符串，可以将这个字符串加载成为Python对象
result = json.loads('["zhangsan", "lisi", "wangwu", "jerry", "henry", "merry", "chris"]')
print(type(result)) # <class 'list'>load方法可以传入一个文件对象，用来将一个文件对象里的数据加载成为Python对象。
import json# 以可读方式打开一个文件
file = open('names.txt', 'r')# 调用load方法，将文件里的内容加载成为一个Python对象
result = json.load(file)print(result)
file.close()6.3 pickle模块
和json模块类似，pickle模块也有dump和dumps方法可以对数据进行序列化，同时也有load和loads方法进行反序列化。区别在于，json模块是将对象转换成为字符串，而pickle模块是将对象转换成为二进制。
pickle模块里方法的使用和json里方法的使用大致相同，需要注意的是，pickle是将对象转换成为二进制，所以，如果想要把内容写入到文件里，这个文件必须要以二进制的形式打开。
区别(了解)
思考: json和pickle两个模块都可以将对象进行序列化和反序列化，那它们有哪些区别，在使用场景上又该如何选择？
-
json模块:
-
将对象转换成为字符串，不管是在哪种操作系统，哪种编程语言里，字符串都是可识别的。
-
json就是用来在不同平台间传递数据的。
-
并不是所有的对象都可以直接转换成为一个字符串，下标列出了Python对象与json字符串的对应关系。
-
| Python | JSON |
|---|---|
| dict | object |
| list,tuple | array |
| str | string |
| int,float | number |
| True | true |
| False | false |
| None | null |
-
如果是一个自定义对象，默认无法装换成为json字符串，需要手动指定JSONEncoder.
-
如果是将一个json串重新转换成为对象，这个对象里的方法就无法使用了。
import json class MyEncode(json.JSONEncoder):def default(self, o):# return {"name":o.name,"age":o.age}return o.__dict__class Person(object):def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef eat(self):print(self.name+'正在吃东西')p1 = Person('zhangsan', 18)# 自定义对象想要转换成为json字符串，需要给这个自定义对象指定JSONEncoder result = json.dumps(p1, cls=MyEncode) print(result) # {"name": "zhangsan", "age": 18}# 调用loads方法将对象加载成为一个对象以后，得到的结果是一个字典 p = json.loads(result) print(type(p)) -
pickle模块：
-
pickle序列化是将对象按照一定的规则转换成为二进制保存，它不能跨平台传递数据。
-
pickle的序列化会将对象的所有数据都保存。
-
7.异常处理
异常的概念
程序在运行过程中，由于我们的编码不规范，或者其他原因一些客观原因，导致我们的程序无法继续运行，此时，程序就会出现异常。如果我们不对异常进行处理，程序可能会由于异常直接中断掉。为了保证程序的健壮性，我们在程序设计里提出了异常处理这个概念。
7.1 读取文件异常
在读取一个文件时，如果这个文件不存在，则会报出FileNotFoundError错误。
7.2 try...except语句
try...except语句可以对代码运行过程中可能出现的异常进行处理。 语法结构:
try:可能会出现异常的代码块
except 异常的类型:出现异常以后的处理语句示例：
try:f = open('test.txt', 'r')print(f.read())
except FileNotFoundError:print('文件没有找到,请检查文件名称是否正确')7.3 try...else语句
咱们应该对else并不陌生，在if中，它的作用是当条件不满足时执行的实行；同样在try...except...中也是如此，即如果没有捕获到异常，那么就执行else中的事情
try: num = 100 print(num) except NameError as errorMsg: print('产生错误了:%s'%errorMsg) else: print('没有捕获到异常，真高兴') 运行结果如下:
7.4 try...finally语句
try...finally...语句用来表达这样的情况:
在程序中，如果一个段代码必须要执行，即无论异常是否产生都要执行，那么此时就需要使用finally。 比如文件关闭，释放锁，把数据库连接返还给连接池等。
try:f = open('test.txt')try:while True:content = f.readline()if len(content) == 0:breakprint(content)except:#如果在读取文件的过程中，产生了异常，那么就会捕获到#比如 按下了 ctrl+cpassfinally:f.close()print('关闭文件')
except:print("没有这个文件")说明：
我们可以观察到KeyboardInterrupt异常被触发，程序退出。但是在程序退出之前，finally从句仍然被执行，把文件关闭。
8.with关键字的使用
对于系统资源如文件、数据库连接、socket 而言，应用程序打开这些资源并执行完业务逻辑之后，必须做的一件事就是要关闭（断开）该资源。
比如 Python 程序打开一个文件，往文件中写内容，写完之后，就要关闭该文件，否则会出现什么情况呢？极端情况下会出现 "Too many open files" 的错误，因为系统允许你打开的最大文件数量是有限的。
同样，对于数据库，如果连接数过多而没有及时关闭的话，就可能会出现 "Can not connect to MySQL server Too many connections"，因为数据库连接是一种非常昂贵的资源，不可能无限制的被创建。
来看看如何正确关闭一个文件。
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普通版:
def m1():f = open("output.txt", "w")f.write("python之禅")f.close()这样写有一个潜在的问题，如果在调用 write 的过程中，出现了异常进而导致后续代码无法继续执行，close 方法无法被正常调用，因此资源就会一直被该程序占用者释放。那么该如何改进代码呢？
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进阶版:
def m2():f = open("output.txt", "w")try:f.write("python之禅")except IOError:print("oops error")finally:f.close()改良版本的程序是对可能发生异常的代码处进行 try 捕获，使用 try/finally 语句，该语句表示如果在 try 代码块中程序出现了异常，后续代码就不再执行，而直接跳转到 except 代码块。而无论如何，finally 块的代码最终都会被执行。因此，只要把 close 放在 finally 代码中，文件就一定会关闭。
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高级版:
def m3():with open("output.txt", "r") as f:f.write("Python之禅")一种更加简洁、优雅的方式就是用 with 关键字。open 方法的返回值赋值给变量 f，当离开 with 代码块的时候，系统会自动调用 f.close() 方法， with 的作用和使用 try/finally 语句是一样的。
上下文管理器
with语句实质上是一个上下文管理器，with语句后的对象都会有__enter__()和__exit__()方法。在进入到上下文时，会自动调用__enter__()方法，程序正常执行完成，或者出现异常中断的时候，都会调用__exit__()方法。
class MyContext(object):def __init__(self, name, age):self.name = nameself.age = agedef __enter__(self):print('调用了enter方法')return selfdef test(self):1 / 0print(self.name + '调用了test方法')def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):print('调用了exit方法')print(exc_type, exc_val, exc_tb)with MyContext('zhangsan', 18) as context:context.test()9.自定义异常
你可以用raise语句来引发一个异常。异常/错误对象必须有一个名字，且它们应是Error或Exception类的子类
下面是一个引发异常的例子:
class ShortInputException(Exception):'''自定义的异常类'''def __init__(self, length, atleast):#super().__init__()self.length = lengthself.atleast = atleastdef __str__(self):return '输入的长度是 %d,长度至少应是 %d'% (self.length, self.atleast))def main():try:s = input('请输入 --> ')if len(s) < 3:# raise 引发一个自定义的异常raise ShortInputException(len(s), 3)except ShortInputException as result: # x这个变量被绑定到了错误的实例print('ShortInputException:' % result)else:print('没有异常发生.')main()运行结果如下:
