异常、try 语句、raise 语句、bytes和bytearr

• 昨天回顾

  • id(x) 函数

  • is / is not 运算符

  • 函数式编程

    • 高阶函数

      map(函数, 可迭代对象)  # 返回生成器对象
      filter(函数, 可迭代对象)  # 返回生成器对象（生成器对象是可迭代对象）
      sorted(可迭代对象, key=None<函数>, reverse=False)  # 返回列表
      

  • 模块

    xxx.py # xxx 就是模块名

    • 导入模块

      # 以 random 模块为例
      # 1\. 
      import random
      random.randint(1, 100)
      random.choice([1, 2, 3, 4, 5])
      # 2\. 
      from random import randint
      randint(1, 100)
      # 3\. 
      from random import *
      randint(1, 100)
      choice([1, 2, 3, 4, 5])
      

  • 预置模块

    • random 模块
    • time 模块
    • datetime 模块

异常

• 作用

  用作信号通知，通知上层调用者有错误产生需要处理

try 语句

• 语法

try:
可能发生异常的语句块
except 错误类型1 [as 变量名1]:
异常处理语句块1
except 错误类型2 [as 变量名2]:
异常处理语句块2
...
except 错误类型n [as 变量名n]:
异常处理语句块n
except:
异常处理语句块other
else:
未发生异常的语句
finally:
最终的处理语句

• 作用

  尝试捕获异常，得到异常通知，将程序由异常状态变为正常状态

• 说明

  except 子句可以有 1个或多个

  except: 不给错误类型，可以匹配全部的错误类型

  else 子句里的语句会在 没有错误发生时执行，当处于异常时不执行

  finally 子句里的语句，无论何时都执行

• 示例

  try:
      x = int(input("请输入一个整数："))
      print('x=', x)
  except ValueError:
      print('您的输入不能转成整数')
  
  print("程序结束")
  

raise 语句

• 问题

  # 写一个函数, get_score 函数，读取用户输入的整数成绩, 
  # 成绩的正常值是0~100 之间， 要求, 如果不在0~100 之间
  # 报 ValueError类型的错误
  def get_score():
      x = int(input('请输入成绩:'))
      if 0 <= x <= 100:
          return x
          raise ValueError('用户输入的成绩不在 0～100之间！')
  

• 语法

  raise 异常类型
  或
  raise 异常对象

• 作用

  • 抛出一个错误，让程序进入异常状态
  • 发送错误通知给调用者

• 说明

  • 一旦raise 语句被调用，则raise 之后的语句将不会执行。

• 示例:

  # 写一个函数, get_score 函数，读取用户输入的整数成绩,
  # 成绩的正常值是0~100 之间， 要求, 如果不在0~100 之间
  # 报 ValueError类型的错误
  def get_score():
      x = int(input('请输入成绩:'))
      if 0 <= x <= 100:
          return x
      # raise ValueError
      raise ValueError('用户输入的成绩不在 0～100 之间')
  
  try:
      score = get_score()
      print(score)
  except ValueError as err:
      print("成绩输入有误 err=", err)
  

• 异常类型的可选种类

  详见：

  >>> help(_builtins_)

字节串 bytes 和字节数组 bytearray

1 一个字节(byte)是8个二进制的位 (bit)

1个byte的取值范围是 0 ~ 255

bytes 不可变

bytearray 可变

字节串的字面值

>>> b''
>>> b""
>>> b''''''
>>> b''''''
>>> b'ABC'
>>> bytes([65, 66, 67, 68])
>>> bytes([65, 66, 67, 68, 200,255])
>>> bytes([65, 66, 67, 68, 200,255, 300])  # 300 超出了255 报错
>>> bytearray([65, 66, 67, 68, 200,255])   # 字节数组的创建必须使用bytearray函数

• 字节串的运算

  字节串是序列，运算规则同元组一样

  +   +=    *    *= 
  >   >=   <  <=   ==  !=
  in / not in
  

索引和切片

• 示例

  >>> b = bytes([65, 66, 67, 68, 200,255])
  >>> b
  b'ABCD\xc8\xff'
  >>> b[0]
  65
  >>> b[:2]
  b'AB'
  >>> b += b'123'
  >>> b
  b'ABCD\xc8\xff123'
  >>> len(b)
  9
  

• bytes 和 str 的区别

  bytes 存储的字节 (0~255 之间的数)

  str 存储的是字符的编码

• bytes 与 str 转换

  编码(encode)
  str -------------> bytes
  b = s.encode(encoding='utf-8')
  
  解码(decode)
  bytes -----------> str
  s = b.decode(encoding='utf-8')
  

  示例

  >>> s = 'hello 小张'
  >>> 
  >>> b = s.encode()  #  将字符串编码成为字节串
  >>> b
  b'hello \xe5\xb0\x8f\xe5\xbc\xa0'  # 在utf-8 编码中,1个汉字通常用3个字节进行编码
  >>> len(b)
  12
  >>> s2 = b.decode()  # 将字节串解码成为字符串
  >>> s2
  'hello 小张'
  

文件

• 什么是文件

  文件通常用来存储以字节为单位的数据

• 文件的操作流程

  1. 打开文件
  2. 读/写文件
  3. 关闭文件

• 打开文件用open 函数

  open(file, mode='rt')
  # open 函数返回文件流对象
  # 打开失败回收到异常通知
  # mode 的缺省值的 'rt'
  

  • 示例

    myfile = open('/etc/passwd', 'rt')
    s = myfile.read()  # 用 myfile  绑定的文件流对象的read()  方法，得到 文件内部的数据
    print(s)
    myfile.close()  # 关闭文件
    

• 两种操作文件的模式

  1. 直接用 字节串操作文件(内部可以存储文字，也可以存储图片等信息)

     打开模式 mode = 'b' # b是binary

  2. 用字符串操作文本文件(内部存储的都是文字)

     打开模式 mode='t' # t 是text 的首字母(默认为't')

• 示例见

  1. 用字符串操作文件

     f = open('mynote.txt', 'rt')   # 'r 代表读
     
     s = f.read()  # 在't' 模式下 ，read 返回字符串
     print(s)
     
     f.close()   # 关闭
     

  2. 用字节串操作文件

     f = open('mynote.txt', 'rb')   # 'r' 代表读 'b' 代表以二进制方式操作
     
     b = f.read()  # 在't' 模式下 ，read 返回字节串
     print(b)
     
     s = b.decode()  # 将字节串转成了字符串
     print(s)
     f.close()   # 关闭
     

• 文件的打开模式 mode

  模式	说明
  't'	以文本(字符串) 的模式操作文件(默认)
  'b'	以二进制(字节串) 的模式操作文件

• 文件的打开方式 mode

  方式	说明
  'r'	读取文件（默认)
  'w'	写和覆盖写文件(如果文件不存在则创建文件 )
  'a'	写并且追加文件内容（如果文件不存在则创建文件）

  python 文件流对象的方法

  方法名	说明
  F.close()	关闭文件
  读取文件的方法
  F.read(size=-1)	读取文件(不给出size 参数过读取全部）
  F.readline()	读取文件中的一行,以'\n' 作为行分隔符
  F.readlines()	读取文件中的全部,以'\n' 作为行分隔符， 返回行的列表
  写文件的方法
  F.write(x)	写文件: 'b'模式 x 必须是字节串, 't'模式x必须是字符串, 如果文件不存在则新建文件

• 练习

  1. 写一个程序，输入任意个正整数，当输入负数是结束输入,
  将输入的正整数写入文件data.txt 中
  如:
  请输入: 1
  请输入: 2
  请输入: 3
  请输入: 4
  请输入: -1
  文件中的内容是:
  1
  2
  3
  4

  2. 写一个程序，读入data.txt 中的数字，计算这些正整数的和并打印出来

mynote.txt 文件中的内容

我是老魏
我在 tarena

读数据

>>> f = open('mynote.txt', 'rb')
>>> f.read()  # 返回全部
b'\xe6\x88\x91\xe6\x98\xaf\xe9\xad\x8f\xe7\x9c\x80\xe6\x8b\xa9\n\xe6\x88\x91\xe5\x9c\xa8 tarena\n'
>>> f.read()  # 当到达文件尾部,返回空
b''
>>> f.close()
>>> f = open('mynote.txt', 'r')
>>> f.read()
'我是魏眀择\n我在 tarena\n'
>>> f.close()

>>> f = open('mynote.txt', 'r')
>>> f.readline()  # 返回一行
'我是魏眀择\n'
>>> f.readline()
'我在 tarena\n'
>>> f.readline()
''
>>> f.close()

>>> f = open('mynote.txt', 'r')
>>> f.readlines()  # 取出所有的行数据，返回列表
['我是魏眀择\n', '我在 tarena\n']
>>> f.close()

写数据

>>> f = open('python.log', 'w')  # 以字符串方式写文件, 如果文件文件不存在回新建一个文件
>>> f.write('该吃饭了')
4
>>> f.write('!')
1
>>> f.write('\n')  # 写一个换行
1
>>> f.write('下课')
2
>>> f.close()

• 移动文件的读写指针seek 方法

  • 在读写二进制模式打开的文件，在不关闭文件的情况下, 可以使用seek 方法移动文件的读写指针

  F.seek(偏移量, whence=相对位置)
  偏移量(整数)
  大于0 向文件末尾方向
  小于0 向文件头方向
  相对位置：
  0 代表从文件头开始偏移
  1 代表从当前的读写位置开始偏移
  2 代表从文件末尾开始偏移

• tell() 方法，返回文件的读写指针的位置

  F.tell()      # 返回整数
  

• 示例

  mynote3.txt 的内容

  1234567890ABCDE
  

  示例程序

  myfile = open('mynote2.txt', 'rb')
  
  print('刚打开文件时，文件指针的位置是：', myfile.tell())  # 0
  b = myfile.read(2)
  print(b)  # b'12'
  print('读取两个字节后，文件指针的位置是：', myfile.tell())  # 2
  # 读取 67890 这个5个字节
  # myfile.seek(5, 0)   # 0 开始位置，向后移动5个字节
  # myfile.seek(3, 1)    # 1 当前位置，向后移动3个字节
  myfile.seek(-10, 2)    # 2 文件末尾位置，向前移动10个字节
  print('myfile.seek()后，文件指针的位置是：', myfile.tell())  # 5
  b = myfile.read(5)   # b'67890'
  print('myfile.read(5)后，文件指针的位置是：', myfile.tell())  # 10
  print(b)
  
  myfile.close()
  

with 语句

通过with 语句打开文件，with 语句结束，则文件会自动关闭

• 语法

  with 表达式1 as 变量1[, 表达式2 as 变量2, ...]:
  语句块

• 示例

  # file: mynote2.txt
  # 不用with 语句
  f = open('mynote2.txt')
  s = f.read()
  print(s)
  f.close()
  
  # 用with 语句
  with open('mynote2.txt') as f:
      s = f.read()
      print(s)
  

sys模块

• Shell 的位置参数 $0 $1 $2

  • python 上获取命令行参数

    #! /usr/bin/python3
    
    # file 04_myprog.py
    import sys
    print(sys.argv)   # ['./04_myprog', '/root', 'hello']
    
    # 如下是shell 中运行的内容
    $ chmod +x myprog.py
    $ ./myprog /root hello   # $0='./04_myprog'  $1='/root'  $2='hello'
    

os 模块

• 对操作系统的访问大多使用 python 中的os 模块

文档: https://docs.python.org/zh-cn/3/library/os.html

>>> import os
>>> os.getcwd()  # 返回当前的工作路径，pwd
'/root/桌面/py02/day03_code'
>>> os.mkdir('/tmp/nsd21xx')   # mkdir /tmp/nsd21xx
>>> os.makedirs('/tmp/nsd21xx/a/b/c')  # mkdir -p /tmp/nsd21xx/a/b/c
>>> os.listdir()  # ls
['mygames.py', '.idea', 'mynote.txt', 'python.log', 'mynote2.txt', '03_file_seek.py', '04_myprog.py', '05_cp.py', '01_read_text_file_by_string.py', '02_read_text_file_by_bytes.py']
>>> os.listdir('/tmp')  # ls /tmp  # 列出所有的文件夹
[ 'nsd21xx', 'dir1', 'dir2']
>>> os.chdir('/tmp/nsd21xx')  # cd  /tmp/nsd21xx
>>> os.getcwd()   # pwd
'/tmp/nsd21xx'
>>> os.symlink('/etc/passwd', '/tmp/abc')  # ln -s /etc/passwd /tmp/abc
>>> os.mknod('/tmp/myfile.txt')    # touch /tmp/myfile.txt
>>> os.chmod('/tmp/myfile.txt', 0o755)  # chmod 755 /tmp/myfile.txt
>>> os.rename('/tmp/myfile.txt', '/tmp/a.txt')  # mv /tmp/myfile.txt /tmp/a.txt
>>> os.rmdir('/tmp/dir2')   # rmdir /tmp/dir2
>>> os.remove('/tmp/a.txt')  # rm /tmp/a.txt

• 字符串用于去掉空白字符串的方法

  空白字符是指 ' ', '\n' '\r' '\t'

  >>> s = '    \n  \t hello world      \n'
  >>> s.strip()      # 去掉左右两侧的空白字符
  'hello world'
  >>> s.lstrip()   # 去掉左侧的空白字符
  'hello world      \n'
  >>> s.rstrip()     # 去掉右侧的空白字符
  '    \n  \t hello world'
  

os.path 模块

用于路径的操作的模块

>>> import os
>>> os.path.isabs('/root/abc.txt')   # 判断是否为绝对路径
True
>>> os.path.isdir('/tmp/nsd21xx')    # 判断是否是文件夹
True
>>> os.mknod('/tmp/b.txt')   # touch /tmp/b.txt
>>> os.path.isfile('/tmp/b.txt')     # 判断是否是文件
True
>>> os.path.islink('/tmp/abc')      # 判断是否是软连接？
True
>>> os.path.ismount('/home')       # 存在并且是挂载点
True
>>> os.path.exists('/root')       # 判断文件或文件夹是否存在
True
>>> os.path.basename('/tmp/nsd21xx/hello.py')  # 返回文件名
'hello.py'
>>> os.path.dirname('/tmp/nsd21xx/hello.py')  # 返回路径
'/tmp/nsd21xx'
>>> os.path.split('/tmp/nsd21xx/hello.py')  # 拆分 路径和文件名
('/tmp/nsd21xx', 'hello.py')
>>> os.path.join('/tmp/nsd21xx', 'world.py')  # 拼接路径
'/tmp/nsd21xx/world.py'

os.walk() 函数

遍历文件夹

[root@localhost tmp]# tree /tmp/nsd21xx/
/tmp/nsd21xx/
├── a
│ ├── aaa.txt
│ └── b
│ ├── bbb.txt
│ └── c
└── aa
└── bb
└── cc

示例

>>> for x in os.walk('/tmp/nsd21xx'):
...    print(x)
... 
#  (路径 , 路径内的所有文件夹列表 , 路径内的所有文件列表)
('/tmp/nsd21xx', ['a', 'aa'], [])
('/tmp/nsd21xx/a', ['b'], ['aaa.txt'])
('/tmp/nsd21xx/a/b', ['c'], ['bbb.txt'])
('/tmp/nsd21xx/a/b/c', [], [])
('/tmp/nsd21xx/aa', ['bb'], [])
('/tmp/nsd21xx/aa/bb', ['cc'], [])
('/tmp/nsd21xx/aa/bb/cc', [], [])

shutil 模块

文档: https://docs.python.org/zh-cn/3/library/shutil.html

>>> import shutil
>>> f1 = open('/etc/passwd', 'rb')
>>> f2 = open('/tmp/mypass.txt', 'wb')
>>> shutil.copyfileobj(f1, f2)
>>> f1.close()
>>> f2.close()
>>> 
>>> shutil.copy('/etc/passwd', '/tmp/mypass2.txt')    # cp /etc/passwd /tmp/mypass2.txt
'/tmp/mypass2.txt'
>>> shutil.copytree('/root/桌面/py02/day03_code', '/tmp/mycode')  # cp -r     /root/桌面/py02/day03_code /tmp/mycode
'/tmp/mycode'
>>> shutil.move('/tmp/mypass.txt', '/tmp/nsd21xx/a.txt')  # mv /tmp/mypass.txt /tmp/nsd21xx/a.txt
>>> shutil.rmtree('/tmp/mycode')  # rm -rf /tmp/mycode
>>> shutil.chown('/tmp/mypass.txt', user='xxx', group='yyy')  # 改属主属组

• 课后练习:

  实现 cp 命令
  $ cp /etc/passwd /root/passwd

生成器

生成器是在程序运行时生成数据，与容器不同，它通常不会在内存中保留大量的数据，而是现用现生成。

生成器可以用算法动态的生成数据

生成器有两种

1. 生成器函数
2. 生成器表达式

生成器函数

含有yield 语句的函数 是生成器函数，此函数调用回返回一个生成器对象,生成器也是可迭代对象

yield 语句的语法

yield 表达式

生成器函数示例:

# 定义一个生成器函数, 有 yield 的函数调用后回返回生成器对象
def myrange(stop):
    i = 0
    while i < stop:
        yield i    # 为 遍历次生产器的for 语句提供数据
        i += 1

for x in myrange(5):
print('x=', x)

生成器表达式

• 语法:

( 表达式 for 变量 in 可迭代对象 [if 真值表达式])

[] 内容代表可以省略

• 作用

  用推导式的形式创建一个生成器

• 示例

>>> [x ** 2 for x in range(1, 5)] # 列表解析(列表推导式)
[1, 4, 9, 16]
>>>
>>> (x ** 2 for x in range(1, 5)) # 生成器表达式
<generator object <genexpr> at 0x7f41dcd30a40>
>>> for y in (x ** 2 for x in range(1, 5)):
... print(y)
...
1
4
9
16