Python中可靠地處理檔案

處理檔案是許多 Python 程式的基本組成部分。無論是儲存資料、讀取配置還是編寫報告，瞭解如何有效地與檔案互動都至關重要。但是，意外錯誤有時會破壞程式的流程。這時異常就派上用場了——異常是一種強大的工具，可幫助您妥善處理這些錯誤並防止程式崩潰。

在本文中，我們將深入探討 Python 中的檔案和異常。我們將學習如何：

• 有效地開啟、讀取、寫入和關閉檔案。
• 瀏覽不同的檔案格式，如文字和 CSV。
• 瞭解常見的檔案相關錯誤。
• 實現異常處理技術，使您的程式碼更加健壯和使用者友好。

1. 檔案 I/O 基礎知識
想象一下，你的 Python 程式是一個間諜，執行從秘密檔案（或者只是購物清單）中收集情報的任務。成為一名優秀的間諜需要具備基本技能，在 Python 中，這意味著掌握檔案處理：

1. 開啟檔案：這就像進入密室。你使用該open()函式，給它一個檔名，就像一個秘密程式碼。例如，open("shopping_list.txt")。
2. 閱讀檔案：進入後，您需要閱讀資訊。您可以根據需要使用不同的方法：
3. 一次讀取整個檔案：想象一下找到一張寫滿所有內容的便條。您可以使用read()它將所有內容作為一個大字串獲取。
4. 逐行讀取：想象一下購物清單，每項物品佔一行。您可以使用迴圈逐行readline()讀取每一行。

檔案模式：選擇您的訪問許可權
將檔案模式想象成一把鑰匙，它能讓你在房間裡做不同的事情：

• “r”（閱讀模式）：您只能檢視資訊，而不能更改任何內容。
• “w”（寫入模式）：小心！此模式會在寫入新內容之前擦除檔案中的所有內容。
• “a”（追加模式）：這就像在現有列表末尾新增註釋。新增新資訊而不會刪除任何內容。

檔案路徑：找到自己的路徑
有兩種方法可以告訴您的程式在哪裡找到該檔案：

• 絕對路徑：這是完整地址，就像完整的地圖參考。例如，“C:/Users/John/Documents/shopping_list.txt”。
• 相對路徑：這就像從您當前的位置給出方向。例如，“shopping_list.txt”假定該檔案與您的程式位於同一資料夾中。

2. 檔案處理技術
想象一下你是一位作家，正在創作一個引人入勝的故事。在 Python 中，你可以逐行處理文字檔案，就像這些場景一樣！
逐行閱讀：

• 想想懺悔信：你使用迴圈來readline()讀取每一行，就像一次讀一行信一樣。以下是一個例子：

with open(<font>"confession.txt", "r") as file:
  for line in file:
    print(line, end="")  # Print each line without a newline at the end

• 思考寫一個故事：您可以使用迴圈將write()行新增到檔案中，就像逐句構建您的故事一樣。

visitor_count = 0
with open(<font>"visitors.txt", "r") as file:
  for line in file:
    visitor_count += 1  # Increment the counter for each line (visitor)
print("Total Visitors:", visitor_count)

二進位制檔案：超越文字（影像、音訊）
文字檔案將資訊儲存為可讀字元。二進位制檔案（如影像 (JPEG、PNG) 或音訊 (MP3)）包含計算機可直接理解的資料。雖然 Python 無法讀取內容本身，但它可以：

• 複製和移動二進位制檔案：假設偵探需要複製一個秘密影片檔案。Python 可以複製或移動整個檔案，而無需瞭解其內容。
• 讀取/寫入二進位制資料塊：對於特定任務，您可以以較小的塊讀取或寫入資料。

CSV 檔案：逗號分隔值冠軍
逗號分隔值 (CSV) 檔案就像可以在許多程式中開啟的電子表格。每行代表一行，逗號分隔值（列）。Python 可以處理 CSV 檔案進行資料分析：

• 讀取 CSV 資料：想象一下，一名偵探正在分析包含犯罪現場詳細資訊的 CSV 檔案。諸如此類的庫csv允許您逐行讀取資料並按列號訪問特定值。
• 寫入 CSV 資料：偵探也許想根據他們的發現建立新報告。您可以使用csv它將資料寫入新的 CSV 檔案。

3.異常處理機制
以下是一些常見的與檔案相關的異常：

• FileNotFoundError：這就像偵探在檔案應該所在的位置找到了一個空房間。這意味著程式無法找到指定的檔案。
• PermissionError：假設偵探缺少開啟檔案的金鑰（許可權）。當您的程式嘗試訪問檔案但沒有必要的許可權（讀取、寫入等）時，會發生此異常。

Block try...except：你的錯誤處理鎧甲
可以將街區想象try...except成偵探用來處理意外情況的工具包。

• 塊try：這是放置可能導致錯誤的程式碼的地方，例如開啟檔案。
• 塊except：如果塊內發生錯誤try，except塊會捕獲該錯誤併為您提供適當處理該錯誤的機會。

try:
  with open(<font>"secret_message.txt", "r") as file:
    message = file.read()  # This line might cause an error
    print(message)
except FileNotFoundError:
  print("Error: File not found!")

此示例中，如果檔案“secret_message.txt”不存在，則塊FileNotFoundError將捕獲異常except，並顯示使用者友好的訊息，而不是程式崩潰。

街區finally：總是關著門（檔案）
請記住，即使出現問題，偵探也需要關閉門（檔案）。finally即使出現異常，塊也能確保檔案始終正確關閉。

try:
  with open(<font>"secret_message.txt", "r") as file:
    message = file.read()
    print(message)
except FileNotFoundError:
  print("Error: File not found!")
finally:
  # This block will always run, even if there's no error
  if file:  # Check if the file object exists
    file.close()  # Close the file to avoid issues

綜合
現在您已經掌握了基本知識，讓我們探索如何結合檔案 I/O 和異常處理來構建健壯且使用者友好的 Python 程式！

示例 1：保護檔案操作的使用者輸入
假設有一個程式允許使用者輸入檔名來讀取其內容。以下是處理潛在錯誤的方法：

def read_file(filename):
  <font>"""Reads the contents of a file and handles potential errors.
 
  Args:
      filename: The name of the file to read.
 
  Returns:
      The contents of the file as a string, or None if an error occurs.
  """
  try:
    with open(filename, "r") as file:
      return file.read()
  except FileNotFoundError:
    print(f"Error: File '{filename}' not found.")
  except PermissionError:
    print(f"Error: You don't have permission to access '{filename}'.")
  return None  # Indicate error by returning None
 
# Get user input and handle potential errors
user_input = input("Enter the file name: ")
file_contents = read_file(user_input)
 
if file_contents:
  print("File contents:", file_contents)
else:
  print("An error occurred while reading the file.")

示例 2：使用錯誤恢復將使用者資料寫入檔案
現在，讓我們建立一個程式，讓使用者輸入姓名和電子郵件並將其儲存到檔案中。以下是如何寫入資料和預測錯誤：

def save_user_data(name, email):
  <font>"""Saves user data (name and email) to a file, handling potential errors.
 
  Args:
      name: The user's name.
      email: The user's email address.
  """
  try:
    with open("user_data.txt", "a") as file:
      file.write(f"Name: {name}\nEmail: {email}\n\n")
  except PermissionError:
    print("Error: You don't have permission to write to the file.")
 
# Get user input
name = input("Enter your name: ")
email = input("Enter your email: ")
 
save_user_data(name, email)
print("User data saved successfully!")

關鍵要點：

• 預測錯誤：考慮潛在問題，例如檔案丟失或許可權問題，並使用try...except塊優雅地處理它們。
• 資訊性錯誤訊息：出現錯誤時向使用者提供清晰且資訊豐富的訊息，解釋出了什麼問題。
• 穩健性：透過結合錯誤處理，您的程式碼變得更加穩健，防止意外崩潰並確保更流暢的使用者體驗。