Python基础课程 - 第五单元：文件操作与异常处理

5.1 文件操作基础

文件操作是编程中常见的任务，Python提供了简单而强大的文件操作功能。

打开文件

                            # 打开文件

                            with open("example.txt", "r") as f:
                                content = f.read()
                                print(content)
                        

使用 with 语句可以自动关闭文件，不需要手动调用 close() 方法。

文件打开模式

读取模式

r: 只读模式（默认）
rb: 二进制只读模式
r+: 读写模式

写入模式

w: 写入模式（覆盖现有文件）
wb: 二进制写入模式
w+: 读写模式（覆盖现有文件）
a: 追加模式（在文件末尾添加）
a+: 读写模式（在文件末尾添加）

5.2 文件读写操作

读取文件

                                # 读取整个文件

                                with open("example.txt", "r") as f:
                                    content = f.read()
                                    print(content)
                                

                                # 逐行读取

                                with open("example.txt", "r") as f:
                                    for line in f:
                                        print(line.strip())
                                

                                # 读取所有行到列表

                                with open("example.txt", "r") as f:
                                    lines = f.readlines()
                                    print(lines)
                            

写入文件

                                # 写入文件（覆盖）

                                with open("example.txt", "w") as f:
                                    f.write("Hello, World!\n")
                                    f.write("Welcome to Python!\n")
                                
                                # 追加到文件

                                with open("example.txt", "a") as f:
                                    f.write("This is an additional line.\n")
                                
                                # 写入多行

                                lines = ["Line 1\n", "Line 2\n", "Line 3\n"]
                                with open("example.txt", "w") as f:
                                    f.writelines(lines)

5.3 异常处理

异常是程序运行过程中发生的错误，Python提供了异常处理机制来捕获和处理这些错误。

                        # 基本异常处理

                        try:
                            # 可能引发异常的代码
                            result = 10 / 0
                        except ZeroDivisionError:
                            # 处理特定异常
                            print("除数不能为零！")
                        except Exception as e:
                            # 处理其他所有异常
                            print(f"发生错误: {e}")
                        else:
                            # 没有异常时执行
                            print("计算成功！")
                        finally:
                            # 无论是否有异常都会执行
                            print("执行完毕")
                    

常见异常类型

SyntaxError: 语法错误
NameError: 变量未定义
TypeError: 类型错误
ZeroDivisionError: 除数为零

IndexError: 索引越界
KeyError: 字典键不存在
FileNotFoundError: 文件未找到
ValueError: 值错误

5.4 综合应用：文件处理与异常处理

下面是一个综合示例，展示如何结合文件操作和异常处理来处理实际问题。

                        # 示例：读取和处理文件

                        def process_file(file_path):
                            try:
                                with open(file_path, "r") as f:
                                    lines = f.readlines()
                                    print(f"文件共有 {len(lines)} 行")
                                    
                                    for i, line in enumerate(lines, 1):
                                        print(f"第 {i} 行: {line.strip()}")
                            except FileNotFoundError:
                                print(f"错误：文件 '{file_path}' 不存在")
                            except Exception as e:
                                print(f"处理文件时发生错误: {e}")
                            else:
                                print("文件处理成功")
                        

                        # 调用函数

                        process_file("example.txt")
                    

示例：CSV文件处理

                            # 导入CSV模块

                            import csv
                            

                            # 读取CSV文件

                            def read_csv(file_path):
                                try:
                                    with open(file_path, "r", encoding="utf-8") as f:
                                        reader = csv.DictReader(f)
                                        for row in reader:
                                            print(row)
                                except Exception as e:
                                    print(f"读取CSV文件时发生错误: {e}")
                            

                            # 写入CSV文件

                            def write_csv(file_path, data):
                                try:
                                    with open(file_path, "w", newline="", encoding="utf-8") as f:
                                        fieldnames = ["name", "age", "city"]
                                        writer = csv.DictWriter(f, fieldnames=fieldnames)
                                        writer.writeheader()
                                        for row in data:
                                            writer.writerow(row)
                                except Exception as e:
                                    print(f"写入CSV文件时发生错误: {e}")
                            

                            # 测试

                            data = [
                                {"name": "Alice", "age": "25", "city": "New York"},
                                {"name": "Bob", "age": "30", "city": "London"},
                                {"name": "Charlie", "age": "35", "city": "Paris"}
                            ]
                            

                            write_csv("people.csv", data)
                            read_csv("people.csv")
                        

5.5 实践项目：学生管理系统

下面是一个综合实践项目，结合文件操作和异常处理，实现一个简单的学生管理系统。

                        class Student:
                            def __init__(self, id, name, age, grade):
                                self.id = id
                                self.name = name
                                self.age = age
                                self.grade = grade
                            
                            def __str__(self):
                                return f"ID: {self.id}, Name: {self.name}, Age: {self.age}, Grade: {self.grade}"
                        

                        class StudentManager:
                            def __init__(self, file_path):
                                self.file_path = file_path
                                self.students = []
                                self.load_students()
                            
                            def load_students(self):
                                try:
                                    with open(self.file_path, "r", encoding="utf-8") as f:
                                        for line in f:
                                            parts = line.strip().split(",")
                                            if len(parts) == 4:
                                                student = Student(parts[0], parts[1], int(parts[2]), parts[3])
                                                self.students.append(student)
                                except FileNotFoundError:
                                    print(f"文件 '{self.file_path}' 不存在，将创建新文件")
                                except Exception as e:
                                    print(f"加载学生数据时发生错误: {e}")
                            
                            def save_students(self):
                                try:
                                    with open(self.file_path, "w", encoding="utf-8") as f:
                                        for student in self.students:
                                            f.write(f"{student.id},{student.name},{student.age},{student.grade}\n")
                                except Exception as e:
                                    print(f"保存学生数据时发生错误: {e}")
                            
                            def add_student(self, student):
                                self.students.append(student)
                                self.save_students()
                            
                            def remove_student(self, student_id):
                                for i, student in enumerate(self.students):
                                    if student.id == student_id:
                                        del self.students[i]
                                        self.save_students()
                                        return True
                                return False
                            
                            def list_students(self):
                                if not self.students:
                                    print("没有学生数据")
                                else:
                                    for student in self.students:
                                        print(student)
                        

                        # 测试学生管理系统

                        if __name__ == "__main__":
                            manager = StudentManager("students.txt")
                            
                            # 添加学生

                            student1 = Student("S001", "Alice", 18, "A")
                            student2 = Student("S002", "Bob", 19, "B")
                            manager.add_student(student1)
                            manager.add_student(student2)
                            
                            # 列出学生

                            print("所有学生：")
                            manager.list_students()
                            
                            # 删除学生

                            manager.remove_student("S001")
                            
                            # 再次列出学生

                            print("删除后的学生：")
                            manager.list_students()
                    

5.1 文件操作基础

打开文件

文件打开模式

读取模式

写入模式

5.2 文件读写操作

读取文件

写入文件

5.3 异常处理

常见异常类型

5.4 综合应用：文件处理与异常处理

示例：CSV文件处理

5.5 实践项目：学生管理系统

单元小结

Python 代码运行器

运行结果：