Python基础教程 课件 崔鸿山 项目8-10 Python模块、Python文件操作、Python异常处理

项目八Python模块任务8.2CONTENTS目录创建模块任务8.1简单模块的使用方法任务8.1简单的模块的使用方法在Python语言中，使用import关键字可以导入整个模块，其语法格式如下：8.1.1导入整个模块import模块名［as别名］调用模块中的函数的语法格式如下：模块名.函数名示例代码如下：>>>importmath>>>math.sqrt(5)2.23606797749979当编程人员需要用到模块中特定的某个函数时，可以只导入这个函数，其语法格式如下：8.1.2导入特定的函数from模块名import函数名［as别名］【例8-2】导入模块中特定的函数。程序代码如下：frommathimportsqrt#导入模块中特定的函数fromrandomimportrandintasr #给导入的特定函数指定别名rprint("导入模块中特定函数的应用＼n")number_1=50print(sqrt(number_1))

#不需要使用模块名作为前缀a=r(1,100)

#使用函数别名print(a)Python语言允许将一个模块中的所有内容(包括函数和变量等)导入当前的程序，可以直接使用模块中的所有函数而不再使用模块名作为前缀，其语法格式如下：8.1.3导入模块中所有函数from模块名import*虽然这种方式写起来比较简单，但是一般不这样使用，因为这样做会降低代码的可读性，同时，也会导致命名空间的混乱。示例代码如下：>>>frommathimport*

#导入标准库math中的所有内容>>>pi

#常数3.141592653589793>>>e2.718281828459045

#常数>>>log2(8)

#计算以2为底的对数3.0Python解释器搜索模块位置的顺序如下：（1）搜索当前目录，如果不在当前目录，则搜索在shell变量PYTHONPATH下的每个目录。（2）如果都找不到，则Python会继续查看默认路径。搜索路径存储在sys模块中的path变量内，可以通过代码来验证，具体如下：8.1.4Python搜索路径>>>importsys>>>print(sys.path)［′′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11＼＼Lib＼＼idlelib′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11＼＼python3.11.zip′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11＼＼DLLs′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11＼＼Lib′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11′,′C：＼＼Python＼＼Python3.11＼＼Lib＼＼site-packages′］任务8.2创建模块【例8-3】编写程序，创建“test”模块，并使用模块中的函数。程序代码如下：defmin_0(x,y)：

#自定义计算较小值函数ifx>y： #如果x>y成立，则返回y的值returnyelse： #否则返回x的值returnxdefadd_0(a,b)： #自定义计算两数之和函数returna+b8.2.1模块的创建为了解决测试代码不在主调程序中执行的问题，Python语言提供了一个“name”属性。“name”属性识别程序的方式是：每个Python模块在运行时都会有一个“name”属性，如果作为模块导入，则其“name”属性的值被自动设置为模块名；如果作为程序直接运行，则其“name”属性的值被自动设置为字符串“main”。在模块被引用时，如果模块中的某一程序块不执行，则编程人员可以通过判断“name”属性的值来实现。例如，上述“test.py”文件的代码可做如下修改：8.2.2“__name__”属性defmin_0(x,y)：

#自定义计算较小值函数ifx>y： #如果x>y成立，则返回y的值returnyelse：

#否则返回x的值returnx"name"defadd_0(a,b)： #自定义计算两数之和函数returna+b#用于测试ifname==′main′： #识别当前的运行方式

print(′这是用于测试的代码′)

print("-------------------------")

r=min_0(20,15)

print(′测试20和15的较小值为：′,r)

p=add_0(20,15)

print(′测试20和15的和为：′,p)8.2.2“__name__”属性dir(［object］)8.2.3dir（）函数和reload（）函数1.dir（）函数dir（）函数的语法格式如下：示例代码如下：>>>importstring #导入内建string模块>>>dir(string)［′Formatter′,′Template′,′_ChainMap′,′all′,′builtins′,′cached′,′doc′,′file′,′loader′,′name′,′package′,′spec′,′_re′,′_sentinel_dict′,′_string′,′ascii_letters′,′ascii_lowercase′,′ascii_uppercase′,′capwords′,′digits′,′hexdigits′,′octdigits′,′printable′,′punctuation′,′whitespace′］reload(module_name)8.2.3dir（）函数和reload（）函数2.reload（）函数reload（）函数的语法格式如下：其中，module_name表示一个模块对象，其返回值也是一个模块对象。示例代码如下：>>>importsys,importlib#导入sys模块和importlib包>>>importlib.reload(sys)<module′sys′(built-in)>8.2.4Python语言中的包包是Python模块文件所在的目录，且该目录下必须存在“init.py”文件(文件内容可以为空)。常见的package_a包和package_b包结构如下：package_a|——init.py|——module_a1.py|——module_a2.py|——module_a3.pypackage_b|——init.py|——module_b1.py|——module_b2.py|——module_b3.pymain.py8.2.4Python语言中的包如果“main.py”文件需要引用package_a包中的module_a1模块，则可以使用下列语句实现：frompackage_aimportmodule_a1importpackage_a.module_a1在package_a包中，如果module_a1模块想要引入另一个package_b包，则Python解释器默认是找不到package_b包的。但是，可以在package_a包的“init.py”文件中添加“sys.path.append(′../′)”语句，并在package_a包的所有模块中都添加“*importinit”语句来实现。谢谢您的欣赏项目九Python文件操作任务9.2任务9.3CONTENTS目录读写文件文件位置任务9.4任务9.1文件的打开和关闭文件和文件夹的相关操作任务9.1文件的打开和关闭文本文件存储的是常规字符串，由若干文本行组成，通常每行以换行符‘＼n’结尾。文本文件在磁盘上是以二进制形式存储的，在读取和查看文本文件时字处理软件能自动识别，并使用正确的编码方式解码还原为字符串信息。9.1.1文件的概念二进制文件将信息以字节串（bytes）形式进行存储，无法用记事本或其他普通字处理软件直接进行编辑，也无法直接阅读和理解，需要使用与之相关的软件将其解码后才能正确地读取、显示、修改或执行。1.文本文件2.二进制文件在Python语言中，无论文本文件还是二进制文件，操作步骤基本一致，如下：（1）打开或新建文件，并创建文件对象。（2）对文件内容进行读取、写入、删除、修改等操作。（3）关闭文件并保存文件内容。9.1.2文件的打开Python语言中内建了文件对象，通过open（）函数可按照指定的打开方式打开文件，并创建文件对象。open（）函数的语法格式如下：文件对象名=open(文件名［,打开方式］)在Python语言中，虽然文件会在程序退出后自动关闭，但是考虑到数据的安全性，每次使用完文件后，都需要使用close（）函数关闭文件。close（）函数的语法格式如下：9.1.3文件的关闭例如，以只写方式打开一个名为“test.txt”的文件，然后关闭文件。程序代码如下：文件对象名.close（）file=open(′test.txt′,′w′)

#以只写方式打开一个名为“test.txt”的文件file.close（） #关闭文件在Python程序中，读写文件应优先考虑使用上下文管理语句，其语法格式如下：9.1.4上下文管理语句其中，context_expression为表达式；target(s)为对象名。当对文件内容进行读写时，可使用with语句，其语法格式如下：withcontext_expression［astarget(s)］：with-bodywithopen(文件名［，打开方式］)as文件对象名：#通过文件对象名读写文件内容语句示例代码如下：withopen(′test.txt′,′r′)assrc：src.read（）任务9.2读写文件1.read（）函数

read（）函数用于从文件中读取指定的字节数，如果未给定参数或参数为负，则读取整个文件内容，其语法格式如下：文件对象名.read(［size］)9.2.1读文件

【例9-2】使用read（）函数读取“test.txt”文件。程序代码如右：print("使用read（）函数读取“test.txt”文件＼n")#以只读方式打开“test.txt”文件withopen(′test.txt′,′r′)asfile：line=file.read(10) #读取文件中的前10字节print("读取文件的前10字节并输出")print(line) #输出文件中的前10字节print("-------------------------")#读取文件中剩余的所有内容content=file.read（）print("读取文件中剩余的所有内容并输出")print(content)

#输出文件中剩余的所有内容2.readline（）函数

readline（）函数的语法格式如下：文件对象名.readline(［size］)9.2.1读文件【例9-3】使用readline（）函数读取“test.txt”文件。程序代码如下：print("使用readline（）函数读取“test.txt”文件＼n")#以只读方式打开“test.txt”文件withopen(′test.txt′,′r′)asfile：line_1=file.readline（）

#读取第一行

print(line_1)

#输出print("-------------------------")line_2=file.readline(10) #读取第二行的前10个字符print(line_2)

#输出print("-------------------------")

3.readlines（）函数

readlines（）函数用于读取所有行(直到结束符EOF,EndOfFile)并返回列表，列表中每个元素为文件中的一行数据，其语法格式如下：文件对象名.readlines（）9.2.1读文件【例9-4】使用readlines（）函数读取“test.txt”文件。程序代码如下：print("使用readlines（）函数读取“test.txt”文件＼n")#以只读方式打开“test.txt”文件withopen(′test.txt′,′r′)asfile：content=file.readlines（）print(content)

#读取所有行并返回列表#输出列表print("----------------------------")fortempincontent： #遍历列表print(temp)1.write（）函数

write（）函数用于向文件中写入指定字符串，其语法格式如下：文件对象名.write(str)9.2.2写文件【例9-5】向“test_0.txt”文件中写入如下数据。ChineseMathEnglishPhysicsChemistryArtistGeography程序代码如下：1.write（）函数9.2.2写文件#print("使用write（）函数向“test_0.txt”文件中写入数据＼n")#file=open(′test_0.txt′,′w′)#打开名为“test_0.txt”的文件withopen(′test_0.txt′,′w′)asfile：#向文件中输入字符串file.write(′Chinese＼n′)file.write(′Math＼n′)file.write(′English＼n′)file.write(′Physics＼n′)file.write(′Chemistry＼n′)file.write(′Artist＼n′)file.write(′Geography＼n′)file.close（）

#关闭文件2.writelines（）函数

writelines（）函数用于向文件中写入一个序列字符串。这个序列字符串是由迭代对象产生的（如一个字符串列表），其语法格式如下：文件对象名.writelines(sequence)9.2.2写文件【例9-6】使用writelines（）函数向已有的“test_0.txt”文件中追加如下数据。1.HelloWorld!2.Hello!WelcometoPython!如果要向文件中追加数据，则需要以追加方式“a”打开文件。在使用writelines（）函数写入数据时，同样不会自动在列表末尾添加换行符，需要手动添加。程序代码如下：9.2.2写文件#定义列表并赋值list_0=［′1.HelloWorld!′,′2.Hello!WelcometoPython!′］#以追加方式打开原有的“test_0.txt”文件withopen(′test_0.txt′,′a′)asfile：file.writelines(list_0［0］)#向文件中追加字符串列表file.writelines(′＼n′)file.writelines(list_0［1］)file.writelines(′＼n′)file.close（） #关闭文件任务9.3文件位置tell（）函数返回文件的当前位置，即文件位置指针的当前位置，其语法格式如下：文件对象名.tell（）9.3.1获取当前读写位置【例9-8】使用tell（）函数获取文件当前的读写位置。程序代码如下：print("使用tell（）函数获取文件当前的读写位置＼n")print("-------------------------＼n")#以只读方式打开“test_0.txt”文件withopen(′test_0.txt′,′r′)asfile：line=file.read(7)#读取文件中的前7字节print(line) #输出文件中的前7字节

9.3.1获取当前读写位置

p=file.tell（）

#获取文件位置指针的当前位置

print("当前位置：",p) #输出当前位置line=file.read(5) #继续向后读取5字节print(line) #输出读取到的数据p=file.tell（） #获取文件位置指针的当前位置print("当前位置：",p) #输出当前位置file.close（）seek（）函数用于移动文件位置指针到指定位置，其语法格式如下：文件对象名.seek(offset［,whence］)9.3.2定位到某个位置【例9-9】创建“seek.txt”文件，并将“Hello!WelcometoPython!”存入文件，再读取“Python”输出到终端。程序代码如下：file_name=input(′输入新建的文件名：′)

#输入文件名withopen(file_name,′w+′)asfile：

#新建文件并以读写方式打开file.write("Hello!WelcometoPython!") #将字符串写入文件file.seek(17)

#将文件位置指针移到第17个字符处string_0=file.read(6)

#读取6个字符给变量string_0print(string_0) #输出file.close（） #关闭文件

任务9.4文件和文件夹相关操作9.4.1文件相关操作rename（）函数存放在Python语言中的os模块内，用于对文件进行重命名操作，其语法格式如下：os.rename(src,dst)1.rename（）函数其中，src表示要修改的文件名;dst表示修改后的新文件名。例如，将“file_12.txt”文件重命名为“file_20.txt”。示例代码如下：>>>importos>>>os.rename("file_12.txt","file_20.txt")9.4.1文件相关操作remove（）函数在Python中的os模块中，用于对文件进行删除操作，其语法格式如下：os.remove(path)2.remove（）函数其中，path表示指定路径下的文件。例如，删除当前路径下“file_20.txt”文件的示例代码如下：>>>importos>>>os.remove("file_20.txt")9.4.2文件夹相关操作os模块中的mkdir（）函数用于创建文件夹。示例代码如下：>>>importos>>>os.mkdir("file0")1.创建文件夹os模块中的rmdir（）函数用于删除文件夹。示例代码如下：>>>importos>>>os.rmdir("file0")2.删除文件夹9.4.2文件夹相关操作os模块中的getcwd（）函数用于获取文件夹的当前目录。示例代码如下：>>>importos>>>os.getcwd（）′C：＼＼Python＼＼Python3.11′3.获取当前目录os模块中的chdir（）函数用于改变文件夹的默认目录。例如，将文件夹的当前目录改变为上一级目录的代码如下：>>>importos>>>os.chdir("../")4.改变默认目录9.4.2文件夹相关操作os模块中的listdir（）函数用于获取文件夹的目录列表。例如，获取文件夹当前路径下的子目录列表的代码如下：>>>importos>>>os.listdir("./")5.获取目录列表9.4.3批量修改文件名【例9-11】批量修改文件名。程序代码如下：#批量在文件名前加前缀importosflag=1

#1表示添加标志，2表示删除标志os.chdir("员工信息") #将当前工作目录切换到“员工信息”目录folder_name=′./′ #获取指定路径的所有文件名dir_list=os.listdir(folder_name)

#遍历输出所有文件名fornameindir_list：print(name)ifflag==1：new_name="Bolin-"+nameelifflag==2：number=len("Bolin-")new_name=name［number：］print(new_name)os.rename(folder_name+name,folder_name+new_name)谢谢您的欣赏项目十Python异常处理任务10.2任务10.3CONTENTS目录异常处理抛出异常任务10.4任务10.1Python语言中的异常自定义异常任务10.1Python语言中的异常程序在执行过程中，由于本身编写问题或外界环境改变而引发的错误称为异常。引发异常的原因有很多，如下标越界、文件不存在、网络异常、数据类型错误等。示例代码如下：10.1.1异常的概念>>>5+"3"Traceback(mostrecentcalllast)：File"<pyshell#0>",line1,in<module>5+"3"TypeError：unsupportedoperandtype(s)for+：′int′and′str′>>>10/0Traceback(mostrecentcalllast)：File"<pyshell#1>",line1,in<module>10/0ZeroDivisionError：divisionbyzero当尝试访问未知的对象属性时，会引发AttributeError（尝试访问未知的对象属性）异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常classAnimal（）：name=′tiger′animal=Animal（）print(animal.name)print(animal.color)1.AttributeError异常Animal类没有定义color属性，在创建Animal类的实例后，访问它的color属性时，会出现AttributeError异常，如图10-1所示。10.1.2常见的异常1.AttributeError异常图10-1

AttributeError异常当尝试以只读方式打开一个不存在的文件时，会引发FileNotFoundError(找不到文件,Python3.2以前是IOError)异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常file=open(′111.txt′)2.FileNotFoundError异常在本示例中，使用open（）函数打开名为“111.txt”的文件，当该文件不存在时，会出现FileNotFoundError异常，如图10-2所示。图10-2

FileNotFoundError异常Python解释器是通过代码块的缩进来判断代码之间的逻辑关系的。当缩进错误时，会引发IndentationError（缩进错误）异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常list_1=［1,2,3,4］foriinlist_1：print(i)3.IndentationError异常由于for循环语句块没有缩进，因此导致程序出现IndentationError异常，如图10-3所示。图10-3

IndentationError异常当使用序列中不存在的索引时，会引发IndexError（索引超出序列的范围）异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常list_1=［1,2,3,4,5］print(list_1［5］)4.IndexError异常由于list_1列表中没有索引为5的元素，因此当使用索引5访问列表元素时，程序出现IndexError异常，如图10-4所示。图10-4

IndexError异常当使用字典中不存在的“键”时，会引发KeyError（字典中查找一个不存在的关键字）异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常dict_1={′one′：1,′two′：2,′three′：3}print(dict_1［′one′］)print(dict_1［′three′］)print(dict_1［′four′］)5.KeyError异常由于字典中只有“one”“two”和“three”3个键，因此当获取“four”键对应的值时，程序出现KeyError异常，如图10-5所示。10.1.2常见的异常图10-5

KeyError异常当尝试访问一个未声明的变量时，会引发NameError(尝试访问一个不存在的变量)异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常a=1c=a+bprint(c)6.NameError异常当执行程序时，由于Python解释器在任何命名空间中都没有找到变量b，因此导致程序出现NameError异常，如图10-6所示。图10-6

NameError异常当Python解释器发现语法错误时，会引发SyntaxError异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常list_1=［"a","b","c","d","e"］foriinlist_1print(i)7.SyntaxError异常由于for循环的后面缺少冒号，因此导致程序出现SyntaxError异常，如图10-7所示。图10-7

SyntaxError异常当将不同类型的数据进行运算操作时，有时会引发TypeError(不同类型间的无效操作)异常。示例代码如下：10.1.2常见的异常birth=input(′birth：′)ifbirth<2000：print("00前")else：print("00后")8.TypeError异常10.1.2常见的异常8.TypeError异常input（）函数返回的数据类型是字符串。由于字符串类型数据不能直接与数字类型数据进行比较，因此导致程序出现TypeError异常，如图10-8所示。图10-8

TypeError异常10.1.2常见的异常9.ValueError异常当传给函数的参数类型不正确时，会引发ValueError(传入无效参数)异常。示例代码如下：图10-9

ValueError异常importmathmath.sqrt（-10）由于int（）函数传入了无效的字符串类型参数，因此导致程序出现ValueError异常，如图10-9所示。10.1.2常见的异常10.ZeroDivisionError异常当除数为零时，会引发ZeroDivisionError（除数为零）异常。示例代码如下：图10-10

ZeroDivisionError异常a=100/0print(a)由于零不能作为除数，因此导致程序出现ZeroDivisionError异常，如图10-10所示。10.1.3Python语言中的其他异常表10-1

Python语言中的其他异常异常名称描述BaseException所有异常的基类ArithmeticError所有数值计算错误的基类AssertionError断言语句失败DeprecationWarning关于被弃用的特征的警告EnvironmentError操作系统错误的基类EOFError没有内建输入，到达EOF标记任务10.2异常处理1.捕获简单异常捕获简单异常的语法格式如下：try：#可能引发异常语句块exceptException：#异常处理语句块10.2.1try...except语句

其中，try语句块中包含可能引发异常的语句;except中的语句块用于捕获相应的异常；Exception为异常类的名称。2.捕获多个异常

捕获多个异常的结构类似于多分支选择结构，一旦try语句块中的语句抛出异常，就按顺序依次检测并与except语句块匹配。如果某个except语句块捕获到了异常，则其他except语句块将不再捕获异常。捕获多个异常的语法格式如下：try：#可能引发异常的语句块exceptException_1：#异常处理语句块1exceptException_2：#异常处理语句块2exceptException_3：#异常处理语句块3...10.2.1try...except语句3.捕获所有异常捕获所有异常的语法格式如下：try：#可能引发异常语句块except：#异常处理语句块10.2.1try...except语句【例10-3】捕获所有的异常。程序代码如右：print("捕获两个数相除的异常＼n")try：number_1=float(input(′请输入被除数：′))number_2=float(input(′请输入除数：′))number_3=number_1/number_2print(′两个数相除，商为：′,number_3)except：print("****************************")print(′出现异常！′)4.捕获异常的信息描述10.2.1try...except语句【例10-4】捕获异常的信息描述。程序代码如下：print("捕获两个数相除的异常＼n")try：number_1=float(input(′请输入被除数：′))number_2=float(input(′请输入除数：′))number_3=number_1/number_2print(′两个数相除，商为：′,number_3)exceptExceptionasresult：print("****************************")print("捕获到异常：%s"%result)10.2.2try...except...else语句

try...except...else语句还有一个可选的else语句块，如果要使用该语句块，则必须将其放在except语句块之后。在try语句块中的语句没有发生任何异常时，将执行该语句块。try...except...else的语法格式如下：try：#可能引发异常语句块exceptException［asresult］：#异常处理语句块else：#如果try语句块中的语句没有引发异常，则执行该语句块10.2.3try...except...finally语句

在程序执行过程中，有一种情况是，无论是否捕获到异常，程序都要执行终止行为（如关闭文件），这时可以使用finally语句块进行处理。通常情况下，finally语句块用于释放资源。try...except...finally的语法格式如下：try：#可能引发异常的语句块exceptException［asresult］：#异常处理语句块finally：#无论try语句块中的语句是否引发异常，都会执行该语句块任务10.3抛出异常格式1和格式2是对等的，都会引发指定异常类对象。格式1可以隐式地创建异常类的实例对象；格式2是最常见的，会直接提供一个异常类的实例对象；格式3用于重新引发刚发生的异常。raise异常类

#格式1，引发异常时会隐式地创建异常类对象raise异常类对象 #格式2，引发异常类对象对应的异常raise

#格式3，重新引发刚发生的异常10.3.1raise语句使用raise语句能显式地触发异常，其语法格式如下：示例代码如下：raise异常名称10.3.1raise语句使用异常名引发异常，是指当raise语句指定异常名时，会创建该类的实例对象，然后引发异常，其语法格式如下：1.使用异常名引发异常>>>raiseNameErrorTraceback(mostrecentcalllast)：File"<pyshell#0>",line1,in<module>