一 文件操作

1.1 文件的基本操作

1.1.1 创建和打开文件

在 Python 中，想要操作文件需要先创建或者打开已存在的文件并创建文件对象，可以通过内置的 open() 函数实现。

open() 函数的基本语法格式如下：

file = open(file_name, mode)

• file_name：是文件的名称（包括路径）。

• mode：是打开文件的模式，可选参数，它默认为 'r' 表示以文本模式读取。

• file：返回值，是一个文件对象。

mode 参数的参数值说明，如下表所示：

参数值	描述
'r'	读取模式（默认）。
'w'	写入模式，如果文件存在则覆盖，不存在则创建。
'a'	追加模式，如果文件存在则在文件末尾添加内容，不存在则创建。
'x'	独占创建模式，如果文件已存在则失败。
'b'	二进制模式。
't'	文本模式（默认）。
'+'	读写模式。

上表中的模式可以组合使用，比如：

• 'r+'：读写模式，文件必须存在。

• 'w+'：读写模式，文件存在则覆盖，不存在则创建。

• 'a+'：读写模式，文件存在会在末尾追加内容，不存在则创建。

• 'rb'：读取二进制文件，比如图片、视频、音频文件等。

• 'wb'：写入二进制文件，文件存在则覆盖，不存在则创建。

1.1.2 操作文件

使用 open() 函数打开文件，它返回一个文件对象，然后可以使用该文件对象进行读取或写入操作。

操作文件的经典三部曲是：打开文件、读写文件、关闭文件，代码如下：

# 文件操作
# 经典三部曲（不推荐）f = open('demo.txt', 'w', encoding='utf-8') # 打开文件f.write('Hello World')  # 读取或写入文件f.close()   # 关闭文件

在 Python 中上面这种写法不推荐，我们推荐使用 with 语句来自动管理文件的打开和关闭，即使在读取或写入时发生异常也能确保文件正确关闭，代码如下：

# 文件操作
# 现代安全写法（推荐）使用with语句打开文件with open('demo.txt', 'r') as file:    content = file.read()    print(content)# 文件在这里会自动关闭

输出结果：

Hello World

文件对象的常用方法如下：

• read(size=-1)：读取整个文件或指定大小的数据。

• readline()：读取一行。

• readlines()：读取所有行并返回一个列表，每行作为列表的一个元素。

• write(string)：将字符串写入文件。

• writelines(lines)：将一个字符串列表写入文件。

• seek(offset, whence=0)：改变当前文件操作指针的位置。

• tell()：返回当前文件操作指针的位置。

• flush()：刷新文件内部缓冲区。

• close()：关闭文件。

我们以具体的示例来看下如何通过文件对象的这些方法来操作文件：

（1）写入文件

要写入文件，可以使用 open 函数，并以写入模式（'w'）打开文件。如果你想要追加内容到文件，可以使用追加模式（'a'）。

示例1，写入文件，代码如下：

# 文件操作
# 写入模式，如果文件不存在会自动创建with open('test.txt', 'w') as file:    file.write("Hello, world!\n")    file.write("这是第二行。\n")

运行后，test.txt 文件的内容如下：

Hello, world!这是第二行。

还可以使用 writelines() 函数，将字符串列表的内容写入文件，代码如下：

# 使用 writelines 方法将字符串列表写入文件lines = ['First line\n', 'Second line\n', 'Third line\n']with open('example.txt', 'w') as file:    file.writelines(lines)

在上面的示例中，我们将字符串列表中的多个字符串写入文件。在字符串的尾部添加了“\n”，写入换行符。

示例2，追加内容到文件，代码如下：

# 文件操作
# 追加模式，如果文件不存在会自动创建with open('test.txt', 'a') as file:    file.write("这是追加的内容。\n")

运行后，test.txt 文件的内容如下：

​​​​​​​

Hello, world!这是第二行。这是追加的内容。

（2）读取文件

要读取文件，你可以使用 open 函数，并以读取模式（'r'）打开文件。你可以使用 read() 方法读取整个文件或指定大小的数据，也可以使用 readline() 方法逐行读取，或者使用 readlines() 方法读取所有行到一个列表中。

示例1，读取整个文件，代码如下：

​​​​​​​

# 文件操作
with open('test.txt', 'r') as file:    content = file.read()   # 读取整个文件    print(content)

输出结果：

​​​​​​​

Hello, world!这是第二行。这是追加的内容。

示例2，读取特定数量的字符（读取前5个字符），代码如下：

​​​​​​​

# 文件操作
with open('test.txt', 'r') as file:    content = file.read(5)   # 读取前5个字符    print(content)

输出结果：

Hello

示例3，逐行读取文件，有两种方式：使用 for 循环和使用 readline() 函数，代码如下：

​​​​​​​

# 文件操作
# 使用 for 循环读取每一行，并显示with open('test.txt', 'r') as file:    for line in file:        print(line.strip())  # 使用strip()移除行尾的换行符

​​​​​​​

# 文件操作
# 使用 readline 读取每一行，并显示with open('test.txt', 'r') as file:    while True:        line = file.readline()  # 使用readline读取一行        if not line:            break        print(line.strip()) # 使用 strip 移除行尾的换行符

以上两种方式，输出结果都一样：

​​​​​​​

Hello, world!这是第二行。这是追加的内容。

示例4，读取所有行到一个列表中，使用 readlines() 函数，代码如下：

​​​​​​​

# 文件操作
# 读取每一行并处理with open('test.txt', 'r') as file:    lines = file.readlines()    for line in lines:        print(line.strip())  # 使用strip()移除行尾的换行符

读取文件注意事项：

在读取大文件时，直接使用 Python 的 read() 或 readlines() 方法读取所有内容，可能会消耗大量内存，因为它会一次性将文件的全部内容加载到内存中。对于非常大的文件，更好的做法是逐行读取文件，这样可以显著减少内存的使用。

（3）二进制文件的读写

对于非文本文件，比如，图片、音频或视频文件，我们需要以二进制模式读写文件。

对于二进制文件的操作，只需在打开文件时添加'b'模式。例如，读取二进制文件，以图片为例，代码如下：

​​​​​​​

with open('python-logo.png', 'rb') as file:    content = file.read()  # 读取二进制数据到内存中，例如图片数据。

写入二进制数据，代码如下：

with open('image_copy.png', 'wb') as file:    file.write(content)  # 写入二进制数据，例如图片数据。确保content是二进制格式。

（4）文件指针（位置）操作

文件指针（File Pointer）的概念在文件操作中非常重要，尤其是在需要精确控制文件读写位置时。文件指针通常指的是当前操作的文件位置（即读写位置的索引），它可以帮助我们定位到文件的特定部分进行操作。

当你打开一个文件进行读取或写入时，Python 会自动管理文件指针的位置。对于文本文件，每次读取或写入操作后，文件指针会自动移动到下一个字符或行。对于二进制文件，每次操作后，文件指针会根据读取或写入的数据量相应移动。

可以使用 seek() 方法来移动文件指针到文件的特定位置。例如：

with open('test.txt', 'r') as file:    file.seek(10)  # 将文件指针移动到第11个字节的位置（因为计数从0开始）

使用 tell() 方法可以获取当前文件指针的位置：

position = file.tell()  # 获取当前文件指针的位置

示例1，读取内容后文件指针位置，代码如下：

​​​​​​​

# 文件指针with open('test.txt', 'r') as file:    content = file.read(10)  # 读取前10个字符    print(content)    position = file.tell()  # 获取当前位置    print(f'当前位置: {position}')  # 输出当前位置

输出结果：

​​​​​​​

Hello, wor当前位置: 10

示例2，写入内容后文件指针位置，代码如下：

​​​​​​​

# 文件指针with open('test.txt', 'a') as file: # 打开文件用于追加    file.write('Hello, Python!')  # 写入字符串    position = file.tell()  # 获取当前位置（注意：对于文本模式，tell()返回的是下一个字符的索引，而非最后一个字符的索引）    print(f'当前位置: {position}')  # 输出当前位置

输出结果：

当前位置: 61

代码执行后，文件内容变为：

​​​​​​​

Hello, world!这是第二行。这是追加的内容。Hello, Python!

1.1.3 文件编码

在 Python 中处理文本文件时，正确地处理编码是非常重要的，尤其是当你需要读写非 ASCII 字符（如中文等）的文件时。

Python 提供的 open 函数用来打开文件时可以指定编码方式（可选参数encoding），常用编码：

• UTF-8：广泛使用的编码，支持大多数语言的字符。

• ASCII：仅支持英文字符。

• ISO-8859-1：西欧语言的标准编码。

• GBK：用于简体中文。

• GB2312：早期简体中文标准。

• UTF-16：Unicode的一种实现方式，使用两个字节表示一个字符。

读取文件时，可以使用 open 函数的 encoding 参数来指定编码方式。例如，读取一个 UTF-8 编码的文本文件：

​​​​​​​

with open('encode.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:    content = file.read()    print(content)

写入文件时，同样可以指定编码。例如，将内容写入一个 UTF-8 编码的文本文件：

​​​​​​​

with open('encode.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:    file.write("这是一些文本。")

编码（encoding）决定了文件内容的字符如何被解释和转换成字节。如果在读取含中文的文本文件时出现乱码，多半是因为编码的问题，比如 gbk 编码写入的内容，用 utf-8 读取，就会出错，读取和写入要使用相同的编码规则。

注意：对于二进制的文件操作则不需要指定编码。

1.1.4 文件删除和重命名

文件删除和重命名可以使用 os 或 pathlib 模块中的函数来实现，代码如下：

​​​​​​​

import osfrom pathlib import Path  # 同时可以使用pathlib进行删除和重命名操作，但需要转换为str或使用Path对象的方法。
# 删除文件（使用os模块）os.remove('example.txt')  # 或者使用 Path('example.txt').unlink()（pathlib）
# 重命名文件（使用os模块）os.rename('oldname.txt', 'newname.txt')  # 或者使用 Path('oldname.txt').rename('newname.txt')（pathlib）

1.2 目录的操作

在 Python 中，对目录（文件夹）的操作是非常常见的任务。Python 提供了几个内置的模块来帮助你执行这些操作，其中最常用的是 os 模块和 pathlib 模块。下面会分别介绍如何使用这两个模块来进行目录的操作。

1.2.1 使用 os 模块

在 Python 中，os模块提供了许多用于处理文件和目录路径的函数。这些函数可以帮助你执行诸如创建目录、删除目录、更改当前工作目录、列出目录内容等操作。以下是一些与目录相关的常用os模块函数：

（1）获取当前工作目录

os.getcwd()：返回当前工作目录的路径。

（2）更改当前工作目录

os.chdir(path)：更改当前工作目录到指定的路径。

（3）创建目录

• os.mkdir(path)：创建一个目录。如果上级目录不存在，则会抛出FileNotFoundError。如果要创建的目录已经存在，则会抛出FileExistsError。

• os.makedirs(path)：创建一个多级目录，如果上级目录不存在，会自动创建上级目录。

（4）删除目录

• os.rmdir(path)：删除一个空目录。如果目录不为空，则会抛出OSError。

• os.removedirs(path)：删除一个目录，如果该目录为空且所有上级目录也都是空的，则一并删除它们。如果目录不为空，则会抛出OSError。os.removedirs() 更适合用于删除嵌套的空目录结构。

（5）列出目录内容

• os.listdir(path='.')：返回指定路径下的文件和目录名列表。如果不指定路径，默认为当前工作目录。

• os.scandir(path='.')：返回一个迭代器，迭代器中的每个元素都是一个os.DirEntry对象，提供了比os.listdir()更详细的信息（例如文件类型）。

（6）检查路径是否存在

• os.path.exists(path)：检查路径是否存在。

• os.path.isdir(path)：检查路径是否存在且是否为目录。

• os.path.isfile(path)：检查路径是否存在且是否为文件。

（7）路径操作

• os.path.join(path, *paths)：将多个路径组件合并成一个路径。

• os.path.abspath(path)：返回路径的绝对版本。

• os.path.basename(path)：返回路径的基本名称（最后一部分）。

• os.path.dirname(path)：返回路径的目录名称（最后一部分之前的部分）。

• os.path.split(path)：将路径分割成目录名和文件名元组。

• os.path.splitext(path)：将路径分割成文件名和扩展名元组。

我们通过示例代码来看下这些函数的具体用法，代码如下：

​​​​​​​

# 使用 os 模块中的函数操作目录import os   # 导入os模块 # 获取当前工作目录print("当前工作目录:", os.getcwd()) # 更改当前工作目录（确保路径存在）# os.chdir('E:/PythonCode1') # 创建目录os.mkdir('new_directory1')os.makedirs('new_directory2/sub_directory/dir1')os.mkdir('new_directory3') # 列出当前工作目录内容print("当前目录内容:", os.listdir()) # 检查路径是否存在及类型print("检查路径:", os.path.exists('new_directory2/sub_directory/dir1'))print("是目录吗?", os.path.isdir('new_directory2/sub_directory'))print("是文件吗?", os.path.isfile('new_directory3')) # 合并路径print("合并路径:", os.path.join('dir1', 'dir2', 'filename.txt'))# 删除目录os.rmdir('new_directory3')# 列出当前工作目录内容print("当前目录内容:", os.listdir())

输出结果：

​​​​​​​

当前工作目录: E:\PythonCode当前目录内容: ['demo16.py', 'new_directory1', 'new_directory2', 'new_directory3', 'utils.py', '__pycache__']检查路径: True是目录吗? True是文件吗? False合并路径: dir1\dir2\filename.txt当前目录内容: ['demo16.py', 'new_directory1', 'new_directory2', 'utils.py', '__pycache__']

这些函数提供了强大的工具来处理文件和目录，使得Python脚本能够有效地管理文件系统中的对象。

1.2.2 使用 pathlib 模块

在 Python 中，pathlib 模块提供了一个面向对象的文件系统路径操作方法，它旨在替代旧的 os.path 模块。pathlib 模块提供了许多用于处理文件和目录的便捷方法。以下是一些与目录相关的常用函数和方法：

（1）创建目录

Path.mkdir(mode=0o777, parents=False, exist_ok=False)

• parents 参数如果为True，则会创建所有必需的父目录。

• exist_ok 参数如果为True，则如果目录已存在，不会抛出异常。

代码示例如下：

​​​​​​​

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 # 创建一级目录 dir_path1 = Path('new_directory1')dir_path1.mkdir(parents=True, exist_ok=True)
# 创建多级目录dir_path2 = Path('new_directory2/sub1/sub2')dir_path2.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

（2）列出目录内容

• Path.iterdir()：返回目录中的文件和子目录的迭代器。

• Path.glob(pattern)：根据模式查找文件或目录。

• Path.rglob(pattern)：递归地查找匹配模式的所有文件或目录。

代码示例如下：

​​​​​​​

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 dir_path = Path('new_directory1')print('new_directory1目录下的所有内容：')for entry in dir_path.iterdir():    print(entry) # 使用glob查找所有.txt文件print('\nnew_directory1目录下的所有txt文件：')for txt_file in dir_path.glob('*.txt'):    print(txt_file)

输出结果：

​​​​​​​

new_directory1目录下的所有内容：new_directory1\1.txtnew_directory1\ReadME.txtnew_directory1\统计报表.xlsx       
new_directory1目录下的所有txt文件：new_directory1\1.txtnew_directory1\ReadME.txt

（3）检查路径是否存在

• Path.exists()：检查路径是否存在。

• Path.is_dir()：检查路径是否为目录。

• Path.is_file()：检查路径是否为文件。

代码示例如下：

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 dir_path = Path('new_directory1')if dir_path.exists() and dir_path.is_dir():    print("Directory exists.")

（4）删除目录

• Path.rmdir()：删除空目录。如果目录非空，将引发异常。

• Path.unlink(missing_ok=False)：删除文件或符号链接。如果要删除目录，需要先删除其内容或将missing_ok设置为True。

代码示例如下：

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 dir_path = Path('new_directory2/sub1/sub2')dir_path.rmdir()

执行以上代码后，如果 sub2 目录为空，则被删除，否则引发异常。

（5）重命名/移动目录

• Path.rename(target)：重命名文件或目录，也可以用于移动文件或目录到不同位置。

• Path.replace(target)：重命名文件或目录，如果目标已存在，则替换它。

代码示例如下：

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 src = Path('new_directory2')dst = Path('new_directory3')src.rename(dst)  # 这会重命名或移动目录，取决于目标路径。

以上代码中，new_directory2 目录被重命名为 new_directory3。

（6）获取绝对路径和当前工作目录

• Path.absolute()：获取绝对路径。

• Path.cwd()：获取当前工作目录的Path对象。等价于Path('.')或Path('./')。

Path() 构造函数可以直接从当前工作目录开始构建路径。例如，Path('subdir')等同于当前工作目录下的subdir。

代码示例如下：

# 使用 pathlib 模块中的函数操作目录from pathlib import Path    # 导入pathlib模块 current_dir = Path.cwd()  # 获取当前工作目录的Path对象print(current_dir)  # 打印当前工作目录的绝对路径或相对路径（取决于如何调用）
relative_path = Path('new_directory1/1.txt')absolute_path = relative_path.absolute()print('new_directory1/1.txt 的绝对路径为：', absolute_path)  # 输出绝对路径

输出结果：

E:\PythonCodenew_directory1/1.txt 的绝对路径为： E:\PythonCode\new_directory1\1.txt

二 异常处理

2.1 什么是异常

异常‌是指在程序运行过程中发生的错误或意外情况，这些情况会导致程序无法按照预期的方式继续执行。

异常是 Python 中的一个对象，表示一个错误。一般情况下，在 Python 无法正常处理程序时就会发生一个异常，例如正在进行网络文件传输，突然断网了，这就是个异常，是个意外情况，因此，异常是不可避免的。当发生异常时需要捕获并处理它，否则程序会终止执行。

2.2 常见的异常

Python 提供了强大的异常处理机制，对程序在执行过程中出现的异常正确捕获并处理后，可以使程序继续执行下去。

Python 中常见的异常如下表所示：

异常名称	描述
ZeroDivisionError	除以 0 时引发。
FileNotFoundError	尝试打开一个不存在的文件时引发‌。
TypeError	类型不匹配时引发‌。
KeyError	尝试访问字典中不存在的键引发。
IndexError	索引超出序列的范围引发。
NameError	尝试访问一个尚未被定义的名字引发。
ValueError	传递给函数的参数值不正确引发。
SyntaxError	语法错误。
IndentationError	缩进错误。

在 Python 编程中，经常会遇到各种异常。除了以上表格中的几种外，Python 还提供了很多内置异常，遇到时可通过查询官方文档处理，了解这些异常并知道如何处理它们是提高代码质量和稳定性的关键。

2.3 处理异常

开发过程中，遇到异常我们应该如何处理呢？

在 Python 中，异常处理是通过 try、except、else 和 finally 这几个关键字来实现的。这种机制允许你在程序执行过程中捕获并处理错误，从而避免程序因为一个未处理的异常而完全崩溃。

异常处理语句的基本语法如下：

try:    # 尝试执行的代码块    可能引发异常的代码except SomeException:    # 如果try块中的代码引发了SomeException异常，则执行这里的代码    处理异常的代码else:    # 如果try块中的代码没有引发异常，则执行这里的代码    没有异常时的代码finally:    # 无论是否发生异常，这里的代码都会被执行    总是要执行的代码

（1）基本用法

下面我们以实际代码，来看下 try-except 语句的用法，代码如下：

try:    num = int(input("请输入整数："))    result = 10 / numexcept ValueError:    print("输入的不是整数！")except ZeroDivisionError:    print("不能除以0！")else:    print("结果是：", result)  # 无异常时执行finally:    print("程序执行完毕。")    # 无论是否异常都会执行

当我们输入整数 3 时，没有发生异常，则执行 else 语句中的代码，输出结果：

请输入整数：3结果是： 3.3333333333333335程序执行完毕。

当我们输入字母 a 时，由于 a 不是整数，引发了 ValueError 异常，则执行 except ValueError: 中的代码，输出结果：

输入整数：a输入的不是整数！程序执行完毕。

当我们输入数字 0 时，引发了 ZeroDivisionError 异常，则执行 except ZeroDivisionError: 中的代码，输出结果：

输入整数：0不能除以0！程序执行完毕。

从以上代码，我们看出，当执行 try 子句中的代码，如果出现异常，我们可以使用 except 子句来捕获并处理具体的异常；如果没有异常，则执行 else 子句；无论是否发生异常，finally 子句都会执行。

几点注意事项：

• 在使用 except 捕获异常时，尽量捕获具体的异常类型而不是使用 Exception，除非你确定需要捕获所有类型的异常。这有助于保持代码的清晰性和维护性。

• finally 块用于执行清理工作，例如关闭文件、网络连接等，无论是否发生异常，finally 块中的代码都会被执行。

• 使用 else 块可以在没有异常发生时执行特定的代码。这在某些情况下非常有用，比如当你需要验证某些操作是否成功完成时。

（2）捕获所有异常

如果你想捕获所有类型的异常，可以使用 Exception 类。但是，通常不推荐这样做，因为它会捕获所有异常，包括编程错误（如语法错误），这可能会掩盖真正的 bug。

示例代码如下：

try:    result = 10 / 0except Exception as e:  # 捕获所有异常类型    print("发生了一个异常: ", e)

输出结果：

发生了一个异常:  division by zero

（3）使用 raise 关键字重新抛出异常

在 Python 中，可以使用 raise 关键字来手动抛出异常。例如，你可以在某个条件不满足时抛出一个自定义的异常。例如：raise ValueError("无效的值")。

raise 的语法格式如下：

raise [ExceptionName[(reason)]]

其中，ExceptionName[(reason)] 为可选参数，用于指定抛出的异常名称以及异常信息的相关描述。如果省略，就会把当前的错误原样抛出。

说明：ExceptionName(reason) 参数中的“(reason)”也可以省略，如果省略，则在抛出异常时，不附带任何描述信息。

示例代码如下：

def check_age(age):    if age < 0:        raise ValueError("年龄不能为负数！")    return age
try:    check_age(-5)except ValueError as e:    print(e)  # 输出：年龄不能为负数！

输出结果：

年龄不能为负数！

以上代码中，check_age 函数检测 age 小于 0 时，会手动抛出一个 ValueError 异常，异常的描述信息是："年龄不能为负数！"。

如果你觉得文章还不错，请大家 点赞、分享、留言 下，因为这将是我持续输出更多优质文章的最强动力！

最后这里免费分享给大家一份Python全套学习资料，包含视频、源码。课件，希望能帮到那些不满现状，想提升自己却又没有方向的朋友，也可以和我一起来学习交流呀。

编程资料、学习路线图、源代码、软件安装包等！【点击这里】领取！
① Python所有方向的学习路线图，清楚各个方向要学什么东西
② 100多节Python课程视频，涵盖必备基础、爬虫和数据分析
③ 100多个Python实战案例，学习不再是只会理论
④ 华为出品独家Python漫画教程，手机也能学习
⑤ 历年互联网企业Python面试真题,复习时非常方便