python语言基础 - day12~14 模块包、文件操作、json数据、异常处理
1、模块
所用文件路径
1）什么是模块
python中的每一个py文件都是一个模块，可以在一个模块中去使用另外模块的全局变量（变量、函数、类），但是需要提前导入该模块
2）如何导入模块
导入模块的方法总结起来有以下几种：
a.import 模块名 - 导入模块中没有被阻止导入的所有的全局变量：'模块名.' b.import 模块名 as 别名 - 导入模块中的所有全局变量：'别名.' c.from 模块名 import 变量名 - 导入模块中的指定变量：直接使用变量
d.from 模块名 import 变量名1 as 别名1, 变量名2, 变量名3...- 导入模块中的指定变量：直接使用变量（变量别名）
d.from 模块名 import *：导入模块中所有的全局变量
3）导入模块的原理
不管是通过import导入，还是通过from-import导入，在导入的时候，模块里的代码都会被执行（python的import自带查重功能，如果模块被导入过就不会再被重复导入，即被导入的模块只会执行一次）
以下代码导入到两次test包中的test1模块，但是只执行了一次test1中的代码
# test.test1中内容
A = 100
def func1():
print('这个是test1模块的func1函数！')
func1()
# module中执行以下代码
import test.test1
import test.test1
# 运行结果
"""
这个是test1模块的func1函数！
Process finished with exit code 0
"""
# 导入test1模块两次，但是只执行了一次test1模块中的代码（其他导入方式也是一样的效果，可以自行试验）4）阻止导入
定义模块时，通过if __name__ = "__main__"'这个if语句来阻止在导入模块时不需要执行的代码被执行（在这个if语句中的代码在导入时不会被其他模块执行，不在if中的代码在导入时会被其他模块执行）
阻止导入原理：
每个py文件都有一个__name__变量来保存当前模块的模块名，当直接执行某个模块时，这个文件的__name__值为自动变成"__main__"
# test.test1中内容
A = 100
def func1():
print('这个是test1模块的func1函数！')
def func2():
print('这个是test1模块的func2函数！')
func1()
if __name__ == '__main__':
func2()
# module中执行以下代码
import test.test1
# 运行结果
"""
这个是test1模块的func1函数！
Process finished with exit code 0
"""
# 导入test1模块，只会执行调用func1的代码，不会执行地调用func2的代码，调用func2的代码被阻止导入了2、包
1）什么是包
包就是一个含有__init__.py文件的文件夹，用来保存模块，目的是为了方便在别的地方使用
上图中的test就是一个包含两个模块的包（其中__init__.py文件是包必含的文件）
2）怎么样使用包中的模块
导入包的几种方式：
① import 包名.模块 - 包名.模块名.变量
② import 包名.模块名 as 新名 - 对’包名.模块名’重命名，通过’新名.变量’的方式使用变量
③ from 包名 import 模块名1, 模块名2, … - 模块名.变量
④ from 包名 import 模块名1 as 新模块名1, 模块名2, … - 新模块名1.变量
⑤ from 包名.模块名 import 变量名1, 变量名2, 变量名3, … - 直接使用变量
# A是test1中的一个全局变量
# 方法一
import test.test1 as test1
a = test1.A
print(a)
# 方法二
from test import test1 as t1
a = t1.A
print(a)
# 方法三
from test.test1 import A
a = A
print(a)
# 以上3种方法单独执行都输出以下内容
"""
这个是test1模块的func1函数！
100
"""3）定制包的__init__.py文件
__init__.py文件的作用，不管是以哪种方式导入包，都会先执行这个文件中的代码。不可以通过包直接导入其他文件的变量，但是可以通过包直接导入__init__.py文件中的变量。以下代码可以证明以上结论：
# test包的__init__.py文件中的代码
# 第一种
import test.test1
C = 300
# package模块中的代码
import test
# 报错：A不是test的模块，A是包的模块（test1）的变量
# print(test.A) # AttributeError: module 'test' has no attribute 'A'
print(test.C) # 300
# 输出以下内容
"""
这个是test1模块的func1函数！
300
"""3、文件操作
1）数据持久化
数据默认存储在运行内存中，运行内存中数据存在的周期是从程序运行开始到程序运行结束，要想长久保存，就需要将数据保存到磁盘中，如果想要将数据保存到磁盘中，就需要先将数据保存到一个文件中，然后将该文件保存到磁盘中。
2）文件操作
一个完整的文件操作包括：打开 -> 读/写 -> 关闭
3）python实现文件操作
① 打开文件
使用open函数 - open(path, mode, ..., encoding=None)
path - 文件路径（绝对路径、相对路径）
绝对路径 - 文件在计算机中的全路径
相对路径 - 用.来替代路径中的部分，只写部分. - 表示当前目标（当前正在写代码的文件所在的目录），一个点可以省略.. - 表示当前目标的上层目录... - 表示当前目标的上层目录的上层目录
# 绝对路径
path0 = r"E:\python\PyCharm\01、语言基础\day13 - 包文件操作和异常\04 文件操作.py" # 当前文件
path1 = r"E:\python\PyCharm\01、语言基础\day13 - 包和文件操作\files\message.txt"
pathx = r"E:\python\PyCharm\01、语言基础\day13 - 包文件操作和异常\test3\game.py"
# 相对路径
# . - 代表文件夹'day13 - 包和文件操作'
path2 = r'.\files\message.txt'
path3 = r'files\message.txt'
# .. - 代表文件夹'01、语言基础'
path4 = r'..\day13 - 包文件操作和异常\files\message.txt'
path5 = r'..\day13 - 包文件操作和异常\test3\game.py'mode - 字符串，打开方式（决定打开文件后能执行哪种操作，决定读写数据的类型）'r' - 只读操作，读取位置在文件的开头（打开一次文件，第一次读取位置在文件开头，从第二次读取开始，读取位置都做文件末尾）（默认）'w' - 只写操作（使用’w’打开文件会清空文件）'a' - 只写操作 （使用’a’打开文件不会清空文件，读取位置在文件结尾）
't' - 表示文本数据，对应 str 类型（默认）
'b' - 表示二进制数字，对应bytes类型
'rt'/'tr'/'t' - 都表示读取文本数据
'wt'/'tw'/'w' - 都表示写入文本数据
'at'/'ta'/'t' - 都表示写入文本数据
'rb'/'br'/'b' - 都表示读取二进制数据
'wb'/'bw' - 都表示写入二进制数据
'ab'/'ba'/ - 都表示写入二进制数据
注意：
1、如果一个文件不存在，以只读方式打开会报错（FileNotFoundError），以只写方式打开不会报错，并且会自动创建该文件2、如果是文本文件，打开的时候可以带’t’，也可以带’b’，如果是非文本文件，打开的时候只能带’b’
encoding - 设置文本文件的编码格式，一般使用’utf-8’
**注意：**1）打开同一个文件，读和写的方式要一致；
2）打开的时候如果带’b’，不能设置encoding
② 文件的读/写操作
读取文件：文件对象.read() 读一行：文件对象.readline() - 这种用法一般很少用（每次读一行，读了一次后读写位置会移动到末尾，要读其他行，需要用seek函数（readline只能读文本文件））
移动光标位置：文件对象.seek(0) - 将光标（读写位置）移动到文件开头，一般参数都用0，如果用其他的，因为编码方式的元素可能会出错（只能在读取文件时使用seek函数）
写入文件：文件对象.write()
# text.txt/test.txt不存在
# f = open('./files/text.txt', 'r') # 'r'方式打开不存在的文件报错 FileNotFoundError
f = open('./files/text.txt', 'wt') # 'w'方式打开不存在的文件不会报错，并且会创建text.txt文件
f = open('./files/test.txt', 'at') # 'a'方式打开不存在的文件不会报错，并且会创建test.txt文件
f = open(path1, 'ra')
re1 = f.read()
f.close()
f = open(path1, 'wb')
f.write('这是在写入')
f.close()
# 写入二进制数据
f = open(path1, 'ab')③关闭 - 文件对象.close()
**注意：**文件关闭后不能再进行读写操作，每次使用文件后要记着关闭文件
f = open(path1)
f.read()
f.close()
# f.read() # ValueError: I/O operation on closed file.**不需要手动关闭已打开文件的操作方式：**在with里面的文件操作结束后，系统会自动关闭文件
"""
with open(参数列表) as 文件名:
文件操作
"""
with open('files/text1.txt', 'w') as f:
f.write('用with方式打开文件并写入文字信息，操作结束后文件会自动关闭')
with open('files/text1.txt') as f:
re = f.read()
print(re) # 用with方式打开文件并写入文字信息，操作结束后文件会自动关闭4）with语法
使用with语法读写文件，不需要程序员手动关闭文件，with结束后系统会自动关闭文件
"""
with open(path, mode, encoding, ...) as f:
文件读写操作
"""
with open('files/data1.txt', encoding='utf-8') as f:
re1 = f.read()
with open('files/data1.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
re2 = f.write('今天是星期几？\n'+re1)
print(re1, re2, sep='\n')4、数据的持久化
怎么样做到数据持久化
1）创建一个文件来保存需要持久化的数据
2）需要这个数据的时候从文件中获取这个数据
3）如果在程序中对数据进行了修改，需要将最新的数据更新到文件中
# 练习2：添加学生
# a.每运行一次程序添加一个学生，并且打印已经添加过的所有的学生
# b.每运行一次程序添加一个学生，并且以列表的形式打印已经添加过的所有的学生
# stu1 -> stu1 ['stu1']
# stu2 -> stu1 stu2 ['stu1', 'stu2']
# 小明 -> stu1 stu2 小明 ['stu1', 'stu2', '小明']
# 直接打印已经添加过的所有的学生
name = input('请输入学生姓名：')
f = open('students1.txt')
re1 = f.read()
print(re1+name)
f = open('students1.txt', 'a')
f.write(name+' ')
f.close
# 列表形式打印（先在students2表里面给一个初始值'[]'）
name = input('请输入学生姓名：')
f = open('students2.txt')
re1 = eval（f.read())
re1.append(name)
print(re1)
f = open('students2.txt', 'w')
f.write(str(re1))
f.close5、json数据
1）什么是json
json是一种几乎所有高级语言都支持处理的通用数据格式，所以json一般用于多种语言间的数据交流（比如服务器和客户端之间的交流）
2）json的数据格式
json文件：json文件是保存 满足 json 格式要求的数据 的文件
json文件的格式要求：1、有且只有一个数据
2、这个数据必须是满足 json 支持的数据类型的数据
json支持的数据类型：
"""
① 数字（Number） - 所有数字对应的数据类型，包括整数、浮点数、科学计数法表示的数（不支持复数
② 字符串（String） - 用`""`引起来的字符集，例如："abc"，"s\nb"，"sd\u4e00"，...
③ 布尔（Bool） - 只有true和false两个值
④ 数组（Array） - 相当于python的列表
⑤ 字典（Dictionary）- 相当于python的字典（key只能是字符串）
⑥ 空值 - null，多有python中的None
"""json和python数据之间的转换是通过json模块中的函数
3）怎么将json数据转换成python数据
json.loads(json字符串)：把json格式的字符串转换成python格式的数据
"""
json -> python
数字 int、float
字符串 字符串（将`""`变成`''`）
布尔 True/False(将首字母变为大写)
数组 列表（元素自动转换）
字典 字典（元素自动转换）
空值 None
"""4）怎样将python数据转换成json数据
json.dumps(json字符串)：把指定的python格式的数据转换成json格式的字符串
"""
python -> json
int 数字
float 数字
字符串 字符串（将`''`变成`""`）
布尔 true/false(将首字母变为小写)
列表/元组 数组（元素自动转换）
字典 字典（元素自动转换，key会转换成字符串）
空值 null
"""python集合不能直接转换成 json 格式的数据
import json # 导入数据转换的模块
json1 = '[10, 1.234, "abc", true, {"1": "abc"}, ["a", 12, 3.45]]'
list1 = json.loads(json1)
print('python数据', list1) # python数据 [10, 1.234, 'abc', True, {'1': 'abc'}, ['a', 12, 3.45]]
list2 = [10, 1.234, 'abc', True, {1: 'abc'}, ['a', 12, 3.45]]
json2 = json.dumps(list2)
print('json数据', json2) # json数据 [10, 1.234, "abc", true, {"1": "abc"}, ["a", 12, 3.45]]6、异常处理
1）什么是异常
异常就是错误，程序报错就是程序程序异常
2）捕获异常
异常捕获就是程序出错时不崩溃继续执行。
注意：不是所有的异常都可以捕获，只有在明知道会产生异常，但是又不能或者不方便修改代码来避免异常，这个时候就可以对异常进行捕获（比如：某个地方代码没有问题，但是用户输入参数的不符合要求，会导致程序出错，双方的行为都是合理的，但是这个时候程序会崩溃）
3）怎么捕获异常
捕获异常的语法：
"""
语法一：
try:
需要捕获异常的代码段 - 代码段1
except 异常类型1:
捕获到指定异常后会执行的代码段
...
finally:
代码块
其他代码
语法二：
try:
需要捕获异常的代码段 - 代码段1
except (异常类型1, 异常类型2, 异常类型3, ...):
捕获到指定异常后会执行的代码段
...
finally:
代码块
其他代码
语法三：
try:
需要捕获异常的代码段 - 代码段1
except 异常类型1:
捕获到指定异常后会执行的代码段2
except 异常类型2:
捕获到指定异常后会执行的代码段3
except 异常类型3:
捕获到指定异常后会执行的代码段4
...
finally:
代码块
其他代码
其中finally中的代码块，不管前面运行的结果怎么样，finally里面的代码都会执行
(没有异常、有异常没有被捕获、有异常被捕获)
执行过程：先执行try后面的代码段，在执行过程中如果出现异常，首先程序不崩溃，马上检查是哪种异常类型，如果异常类型是指定的异常类型，就直接执行对应的except后面的代码段，执行完except后面的代码段再执行finally后面的代码段，最后再执行其他代码。如果执行try里面的代码没有出现异常，except后面的代码不会执行，直接执行finally后面的代码段，然后再执行其他代码。
"""try:
age = int(input('请输入年龄：'))
print({'a': 1}['b'])
print([2, 4, 6][100])
except ValueError:
print('输入的年龄格式不正确，只能输入数字！')
except IndexError:
print('索引错误，下标越界！')
finally:
print('finally里面的代码段')
# 执行结果
"""
请输入年龄：a
输入的年龄格式不正确，只能输入数字！
finally里面的代码段
请输入年龄：12
finally里面的代码段
Traceback (most recent call last):
File "E:/python/PyCharm/01、语言基础/day14 - json和异常/test1.py", line 4, in <module>
print({'a': 1}['b'])
KeyError: 'b'
"""4）抛出异常
作用：主动让程序崩溃
语法：raise 异常类型 - 异常类型可以是系统异常类型，也可以是自定义的异常类型
注意：异常类型必须是Exception的子类
class AgeArror(Exception):
def __str__(self):
return '年龄值的范围是：0~150'
def func2(age: int):
if age < 0 or age > 150:
raise AgeArror
if age >= 18:
print('成年人')
else:
print('未成年人')
