Day-12 - json文件和异常处理（2018-10-15）

一、上周内容复习

1. 容器类型

列表：[元素]: 可变的，有序；任意类型；增删改查
字典：{键值对}：可变的，无序；key要求不可变的数据类型并且唯一，value是任意类型；增删改查
元组：(元素,): 不可变，有序;任意类型；查
x, y = (10, 20)
tuple1 = 10, 'abc', 23
x, *numbers = 20, 78, 90, 78, 87
x = (10,)
集合：{元素}：可变的，无序；要求不可变的数据类型并且唯一;数学集合运算
迭代器：无字面量；只能用next去取值，取出后值就不存在了；iter()；生成器

2. 函数

函数的声明
不定长参数：(*args, **kwargs)

函数的调用：
a. 调用过程
b. 调用函数就是为了执行函数体，并且获取返回值

匿名函数：lambda 参数列表: 返回值

函数作为变量：声明函数就是在声明一个类型是function的变量
变量的作用域：全局变量和局部变量
递归：自己调用自己；三步：a. 找临界值 b.找关系（f(n) 和 f(n-1)）的关系 c.用f(n-1)实现f(n)的功能

生成器：有yield关键字的函数；
生成式： 值1，值2 for 变量 in 序列 条件语句

3. 文件操作

打开文件 -> 操作文件 -> 关闭文件
open(文件的地址, 打开方式, encoding=编码方式) --> 返回被打开的文件对应的文件对象
./(当前目录）, ../（当前目录的上一级目录）, .../（上上一级目录）

r/rb --> 读
w/wb --> 写
a --> 写

utf-8 : 中文
gbk : English

二、文件操作

补充：打开文件的时候是以读的方式打开，如果文件不存在会报：FileNotFoundError
打开文件的时候是以写的方式打开，如果文件不存在会自动创建对应的文件

1. 打开文件和关闭文件的缩写

with open(文件路径， 打开方式， encoding=编码方式) as 文件对象:
文件操作相关代码

说明：打开文件，执行完文件操作相关的代码后，会自动关闭被打开的这个文件

# open('./files/aaa.txt', 'r')  # FileNotFoundError
# open('./files/aaa.txt', 'w')

with open('./files/aaa.txt', 'a', encoding='utf-8') as fs:
    fs.write('我是文件aaa.txt')

2. 二进制文件的读和写

常见的二进制文件：视频文件、音频文件、图片文件、压缩包等都是属于二进制文件

注意：二进制文件不能设置文件编码方式（不能给encoding赋值）

with open('./files/20180514_113207.jpg', 'rb') as f2:
    content = f2.read()
    print(type(content), content)
# <class 'bytes'> *** b'\xff\xd8\xff\xe0\x00\x10JFIF\x00\x01\x01\x01\x00H\x00H\x00\x00\xff\xe1\x14^Exif\x00\x00MM\x00*
# \x00\x00\x00\x08\x00\x0e\x01\x00\x00\x04\x00\x00\x00\x01\x00\x00\n'

with open('./files/new_photo.jpg', 'wb') as f3:
    f3.write(content)  # 将照片复制到了new_photo

三、json文件（特别重要）

json是一种特定格式的数据，主要用来在互联网上做文本数据传输。

json数据本身是文本数据，json文件就是后缀是.json的文件，并且文件内容必须满足json格式的要求，
如果不满足，会报错（写文本时文本内有红色波浪报错，用json读取时也会报错）

1. json格式

• a. 一个json对应一条数据
• b. json中的数据必须是json对应的数据类型
  数字类型(number) --> 所有的数字，包含整数和小数，例如： 100， 12.5
  字符串类型(string) --> 用双引号括起来的数据，例如："abc"
  数组(array) --> 相当于python中的列表，例如：[100, 200, 300, "abc"]
  字典(dictionary) --> 相当于python中的字典，例如：{"a": 100, "b": [1, 2, 3], "c": {}, "d": true}
  布尔 --> true和false
  null --> 相当于None，用来表示空

2. python对json的支持

python中专门提供了一个json模块，用来处理json数据
load(json文件路径) --> 将json文件的内容读出来，并且将内容转换成python对应的数据类型
dump(内容, json文件路径) --> 将指定的内容，以json格式写入到指定的json文件中

loads(json格式字符串) --> 将字符串内容是json数据的字符串转换成python对应的数据类型数据
dumps(内容) --> 将指定的内容，转换成json格式的字符串

• 1. loads()

loads(字符串) --> 要求字符串的内容必须满足json格式

import json

content1 = json.loads('100')
print(content1, type(content1))  # 100 <class 'int'>

content2 = json.loads('"abc"')
print(content2, type(content2))  # abc <class 'str'>

content3 = json.loads('[12, 12.8, "name", [1, "2a"]]')
print(content3, type(content3))  # [12, 12.8, 'name', [1, '2a']] <class 'list'>

content4 = json.loads('{"a": 1, "b": true, "c": null}')
print(content4, type(content4))  # {'a': 1, 'b': True, 'c': None} <class 'dict'>

• 2. load()

load(文件对象) --> 将文件对象中的内容转换成python数据类型。要求文件中的内容必须是json格式的数据。

with open('./files/test.txt') as f:  # 不一定要用json文件
    print(json.load(f))

• 3. dumps()

dumps(内容) ---> 内容是python数据，返回值是一个字符串，并且字符串的内容是满足json格式的

python转json:

python	json
int/float	数字
str字符串	（会将单引号变成双引号）
True/False	true/false
dict	字典
列表/元组	数组
None	null

注意：集合不能转换成json数据,除了上面列出的类型，其他类型不能直接转换成json格式的数据

print(json.dumps({'a': 100, 'b': True, 'c': 'hello'}))  # {"a": 100, "b": true, "c": "hello"}
print(json.dumps((100, 200, 'abc')))  # [100, 200, "abc"]
# print(json.dumps(range(10)))  # TypeError: Object of type 'range' is not JSON serializable

• 4. dump()

dump(内容, 文件对象) ---> 将内容以json格式写入文件中

with open('./files/test3.json', 'w') as f3:
    json.dump({'a': 100, 'b': True, 'c': 'hello'}, f3)  # [100, 200, "abc"]

四、文件的使用

数据本地化的过程：使用数据的时候从本地文件中去取数据，修改完数据后要使用新的数据取更新本地文件中的内容

例： 学生管理系统

1. 添加学生，要求之前添加过的学生，下次执行程序的时候还存在
2. 显示学生信息

学生管理数据类型 --> [学生1，学生2], {'学号1': 学生1, '学号2': 学生2}
{'username': 'aaa', 'all_student':[]}

import json


# 保存所有的学生
with open ('./files/students.json') as f:
   all_student = json.load(f)


def add_student():
   """
   添加学生
   :return:
   """
   while True:
       name = input('请输入学生的姓名：')
       age = input('请输入学生的年龄：')
       tel = input('请输入学生的电话：')
       # 创建学生对应的字典
       student = {'name': name, 'age': age, 'tel': tel}
       # 将学生添加到容器中
       all_student.append(student)
       # 将新的数据更新到本地文件中
       with open('./files/students.json', 'w') as f:
           json.dump(all_student, f)

       print('添加成功！')
       print('1.继续添加')
       print('2.返回上一层')
       input_value = input('请选择（1-2）：')
       if input_value == '1':
           continue
       else:
           break


def show_student():
   for student in all_student:
       print(student)


while True:
   print('=================')
   print('1.添加学生')
   print('2.显示学生信息')
   print('3.退出')
   print('=================')
   input_value = input('请选择（1-3）：')
   if input_value == '1':
       add_student()
   elif input_value == '2':
       show_student()
   else:
       print('退出成功')
       break

练习： 在程序中声明一个变量，用来保存当前程序执行的次数

try:
    with open('./files/count_num.json', 'r', encoding='utf-8') as fs:
        num = json.load(fs)
except FileNotFoundError:
    with open('./files/count_num.json', 'w', encoding='utf-8') as fs:
        json.dump(0, fs)
        num = 0


def count_num(num):
    print('该程序执行了%s次！' % (num))
    num += 1
    with open('./files/count_num.json', 'w', encoding='utf-8') as fs:
        json.dump(num, fs)


count_num(num)

五、异常捕获

====================抛出异常==========================

raise 异常类型

异常类型要求：必须是Exception类的子类（系统的错误类型和自定义的类型）

value = int(input('请输入一个偶数'))
if value & 1:
    raise ValueError
else:
    print('恭喜，还活着！')
# 输入 3 ，程序直接报错ValueError，并崩溃

自定义错误类型：写一个类继承Exception，重写 __str__方法定制错误提示语

class MyError(Exception):
    def __str__(self):
        return '需要一个偶数，但给了一个奇数'


number = int(input('请输入一个偶数'))
if number & 1:
    raise MyError

# 输入1，报错：__main__.MyError: 需要一个偶数，但给了一个奇数

====================异常捕获==========================

1. 报错

--> 出现异常(后面的代码不会执行，并且程序会直接结束）

print('===========')
a = 10 + 'abc'  # TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'
print('!!!!!')  # 不会打印

2. 异常捕获

出现异常，不希望程序直接崩溃，而是想要自己对这个异常进行处理，就需要捕获异常

• 格式1 （可以捕获代码段1中出现的所有类型的异常）：
  try:
  代码段1
  except:
  代码段2
  finally:
  代码段3

说明：执行代码段1，并且检测代码段1是否发生异常，如果发生异常程序不崩溃，而是直接执行代码段2

try:
    value = input('请输入数字：')
    int_value = float(value)
except:
    print('出现了异常')
    print('输入有误！')
# 输入a, 打印“出现了异常”，并打印“输入有误！”

try:
    a = [1, 2, 3][4]
    print('~~~~~~~~~~')
except:
    print('出现异常')
# 第一行出现异常后，直接打印“出现异常”，而不会打印波浪号

• 格式2：
  try:
  代码段1
  except 异常类型:
  代码段2
  finally:
  代码段3

说明：捕获代码段1中出现的指定类型的异常。

try:
    print([1, 2][3])
except IndexError:
    print('下标错误')

• 格式3：
  try:
  代码段1
  except (异常类型1，异常类型2,……):
  代码段2
  finally:
  代码段3

说明： 捕获except后的括号中所有的异常

try:
    print([1, 2][3])
    print({'a':  'abc'}['b'])
except (IndexError, KeyError):
    print('出现异常3')

• 格式4：
  try:
  代码段1
  except 异常类型1:
  代码段2
  except 异常类型2:
  代码段3
  ……
  finally:
  代码段4

try:
    print([1, 2][3])
    print({'a':  'abc'}['b'])
except IndexError:
    print('下标越界')
except KeyError:
    print('键不存在')

finally后面的代码段一定会执行（不管try里面的代码是否会出现异常，以及出现异常后异常是否可以被捕获）
(写遗书！）

try:
    f = open('./files/abcabc.txt')
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在！')
finally:
    print('最后会执行的代码')

try:
    f = open('./files/abcabc.txt')
except IndexError:
    print('文件不存在！')
finally:
    print('最后会执行的代码')

print('=========')
# 出现了FileNotFoundError异常，但是会打印“最后会执行的代码”