大家好呀柬甥，今天是數(shù)據(jù)分析課程的 Python 基礎(chǔ)知識(shí)部分第 5 節(jié)饮六，主要講異常、模塊和包的相關(guān)知識(shí)苛蒲，另外還會(huì)涉及到一些文件的基本操作卤橄，因?yàn)橄鹿?jié)課我們會(huì)學(xué)習(xí)用 Python 處理 word 和 excel 文件。

這節(jié)課的主要內(nèi)容有：

1臂外、捕獲異常
2窟扑、模塊
（1）自定義模塊的使用
3、包的介紹
4漏健、文件基礎(chǔ)操作(不是重點(diǎn))
（1）文件簡介
（2）讀文件
（3）文件的打開方式
（4）字符編碼
（5）寫文件

一嚎货、捕獲異常

在各種計(jì)算機(jī)編程語言中，程序一旦出錯(cuò)蔫浆，系統(tǒng)會(huì)一級(jí)一級(jí)上報(bào)殖属，直到某個(gè)函數(shù)可以處理該錯(cuò)誤（比如，給用戶輸出一個(gè)錯(cuò)誤信息）瓦盛，才會(huì)停止洗显。所以高級(jí)語言通常都內(nèi)置了一套 try...except...finally... 的錯(cuò)誤處理機(jī)制，Python也不例外原环。舉個(gè)例子來看一下 try 的機(jī)制：

try:
    print('try...') 
    r = 10 / 0
    print('result:', r)
except ZeroDivisionError as e: 
    print('except:', e)
finally:
    print('finally...') 
print('END')

當(dāng)我們認(rèn)為某些代碼可能會(huì)出錯(cuò)時(shí)挠唆，就可以用 try 來運(yùn)行這段代碼，如果執(zhí)行出錯(cuò)扮念，則后續(xù)代碼不會(huì)繼續(xù)執(zhí)行损搬，而是直接跳轉(zhuǎn)至錯(cuò)誤處理代碼，即 except 語句塊柜与，執(zhí)行完 except 后，如果有 finally 語句塊嵌灰，則執(zhí)行 finally 語句塊弄匕，至此，執(zhí)行完畢沽瞭。

上面的代碼在計(jì)算 10 / 0 時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)除法運(yùn)算錯(cuò)誤：

try...
except: division by zero finally...
END

從輸出可以看到迁匠，當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)，后續(xù)語句 print('result:', r) 不會(huì)被執(zhí)行驹溃，except 由于捕獲到 ZeroDivisionError 城丧，因此被執(zhí)行。最后豌鹤， finally 語句被執(zhí)行亡哄。然后，程序繼續(xù)按照流程往下走布疙。

如果把除數(shù) 0 改成 2 蚊惯，則執(zhí)行結(jié)果如下：

try... 
result: 5 
finally... 
END

由于沒有錯(cuò)誤發(fā)生愿卸，所以 except 語句塊不會(huì)被執(zhí)行，但是 finally
如果有截型，則一定會(huì)被執(zhí)行（可以沒有 finally 語句）趴荸。

當(dāng)然，錯(cuò)誤有很多種類宦焦，如果發(fā)生了不同類型的錯(cuò)誤发钝，應(yīng)該由不同的 except 語句塊處理。所以我們可以用多個(gè) except 來捕獲不同類型的錯(cuò)誤：

try:
    print('try...') 
    r = 10 / int('a')
    print('result:', r) 
except ValueError as e:
    print('ValueError:', e) 
except ZeroDivisionError as e:
    print('ZeroDivisionError:', e) 
finally:
    print('finally...') 
print('END')

int() 函數(shù)可能會(huì)拋出 ValueError 波闹，所以我們用一個(gè) except 捕獲 ValueError笼平，用另一個(gè) except 捕獲 ZeroDivisionError。

此外舔痪，如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生寓调，可以在 except 語句塊后面加一個(gè) else
，當(dāng)沒有錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)锄码，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行 else 語句：

try:
    print('try...') 
    r = 10 / int('2')
    print('result:', r) 
except ValueError as e:
    print('ValueError:', e) 
except ZeroDivisionError as e:
    print('ZeroDivisionError:', e) 
else:
    print('no error!') 
finally:
    print('finally...') 
print('END')

Python 的錯(cuò)誤其實(shí)也是 class 夺英，所有的錯(cuò)誤類型都繼承自 BaseException，所以在使用 except 時(shí)需要注意的是滋捶，它不但捕獲該類型的錯(cuò)誤痛悯，還把其子類也“一網(wǎng)打盡”。比如：

try:
    foo()
except ValueError as e: 
    print('ValueError')
except UnicodeError as e: 
    print('UnicodeError')

第二個(gè) except 永遠(yuǎn)也捕獲不到 UnicodeError 重窟，因?yàn)?UnicodeError 是 ValueError 的子類载萌，如果有，也被第一個(gè) except 給捕獲了巡扇。

Python所有的錯(cuò)誤都是從 BaseException 類派生的扭仁，常見的錯(cuò)誤類型和繼承關(guān)系看這里：

https://docs.python.org/3/library/exceptions.html#exception-hierarchy

使用 try...except 捕獲錯(cuò)誤還有一個(gè)巨大的好處，就是可以跨越多層調(diào)用厅翔，比如函數(shù) main() 調(diào)用 foo() 乖坠， foo() 調(diào)用 bar() ，結(jié)果 bar() 出錯(cuò)了刀闷，這時(shí)熊泵，只要 main() 捕獲到了，就可以處理：

def foo(s):
    return 10 / int(s)

def bar(s):
    return foo(s) * 2

def main(): 
    try:
        bar('0')
    except Exception as e: 
        print('Error:', e)
    finally:
        print('finally...')

也就是說甸昏，不需要在每個(gè)可能出錯(cuò)的地方去捕獲錯(cuò)誤顽分，只要在合適的層次去捕獲錯(cuò)誤就可以了。這樣一來施蜜，就大大減少了寫 try...except...finally 的麻煩卒蘸。

python所有的標(biāo)準(zhǔn)異常類：

二、模塊

模塊： 通俗理解花墩，一個(gè) .py 文件就是一個(gè)模塊悬秉，模塊是管理功能代碼的澄步。

內(nèi)置模塊：就是 python 自己內(nèi)部自帶的不需要我們?nèi)ハ螺d的模塊， 比如：time, random 等和泌。

1村缸、自定義模塊的使用

注意： 自定義模塊名字和變量名的定義很類似，都是由字母武氓、數(shù)字梯皿、下劃線組成，但是不能以數(shù)字開頭县恕，否則無法導(dǎo)入該模塊东羹。

創(chuàng)建名為?rst_module的自定義模塊：

__all__ = ["g_num", "show"]
# 指定 all 表示 from 模塊名 import * 只能使用指定的功能代碼，而不是所有的功能代碼

# 定義全局變量
g_num = 10

# 定義函數(shù)
def show():
    print("我是一個(gè)函數(shù)")

# 定義類
class Student(object):
    def init (self, name, age): 
        self.name = name
        self.age = age 

    def show_msg(self):
        print(self.name, self.age) 
# 解決導(dǎo)入的模塊中方法沒有調(diào)用就會(huì)執(zhí)行
if __name__ == '__main__':
    show()

使用自定義的模塊：

# 導(dǎo)入模塊
import first_module 
# 使用模塊中的功能代碼
print(first_module.g_num) 
first_module.show()
stu = first_module.Student("李四", 20)
stu.show_msg()

注意：使用 __name__ 查看模塊名忠烛，執(zhí)行哪個(gè)文件属提，哪個(gè)文件中的 __name__ 輸出 __main__ , 其他導(dǎo)入模塊中的 __name__ 結(jié)果就是模塊名字。

模塊導(dǎo)入的注意點(diǎn)：

1. 自定義的模塊名不要和系統(tǒng)的模塊名重名美尸；
2. 導(dǎo)入的功能代碼不要在當(dāng)前模塊定義否則使用不了導(dǎo)入模塊的功能代碼冤议。

三、包的介紹

包：通俗理解包就是一個(gè)文件夾师坎，只不過文件夾里面有一個(gè)__init__.py 文件恕酸，包是管理模塊的，模塊是管理功能代碼的胯陋。

# -----import導(dǎo)入包里面的模塊----
import first_package.first

#-----import導(dǎo)入包里面的模塊設(shè)置別名----
import first_package.first as one

#----from導(dǎo)入包名 import 模塊名----
from first_package import second

#--- from 包名.模塊名 import 功能代碼----
from first_package.first import show    # 需要保證當(dāng)前模塊沒有導(dǎo)入模塊的功能代碼

# --- from 包名 import *, 默認(rèn)不會(huì)導(dǎo)入包里面的所有模塊蕊温，需要在 init 文件里面使用 __all__ 去指定導(dǎo)入的模塊
from first_package import *

** __init__ 文件寫法**

# 如果外界使用from 包名 import * 不會(huì)導(dǎo)入包里面的所有模塊，需要使用 all 指定
__all__ = ["first", "second"] 
# 從當(dāng)前包導(dǎo)入對(duì)應(yīng)的模塊
from . import first 
from . import second

四遏乔、文件基礎(chǔ)操作

1义矛、文件簡介

文件包括文本文件和二進(jìn)制文件（聲音，圖像按灶，視頻）症革。不過，從存儲(chǔ)方式來說鸯旁，文件在磁盤上的存儲(chǔ)方式都是二進(jìn)制形式，所以量蕊，文本文件其實(shí)也應(yīng)該算二進(jìn)制文件铺罢。

不過二者也有區(qū)別，雖然都是二進(jìn)制文件残炮，但是二進(jìn)制代表的意思不一樣韭赘。二進(jìn)制文件是將內(nèi)存里面的數(shù)據(jù)直接讀寫入文本中，而文本文件則是將數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成了字符串势就，再寫入到文本中泉瞻。

2脉漏、讀文件

要以讀文件的模式打開一個(gè)文件對(duì)象，使用 Python 內(nèi)置的 open() 函數(shù)袖牙，傳入文件名和標(biāo)示符：

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')

標(biāo)示符 r 表示讀侧巨，這樣，我們就成功地打開了一個(gè)文件鞭达。

如果文件不存在司忱，open() 函數(shù)就會(huì)拋出一個(gè) IOError 的錯(cuò)誤，并且給出錯(cuò)誤碼和詳細(xì)的信息告訴你文件不存在：

>>> f=open('/Users/michael/notfound.txt', 'r') 
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module> 
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/Users/michael/notfound.txt'

如果文件打開成功畴蹭，接下來坦仍，調(diào)用 read() 方法可以一次讀取文件的全部內(nèi)容，Python 把內(nèi)容讀到內(nèi)存叨襟，用一個(gè) str 對(duì)象表示：

>>> f.read() 'Hello, world!'

最后一步是調(diào)用 close() 方法關(guān)閉文件繁扎。文件使用完畢后必須關(guān)閉，因?yàn)槲募?duì)象會(huì)占用操作系統(tǒng)的資源糊闽，并且操作系統(tǒng)同一時(shí)間能打開的文件數(shù)量也是有限的：

>>> f.close()

由于文件讀寫時(shí)都有可能產(chǎn)生 IOError 梳玫，一旦出錯(cuò)，后面的 f.close() 就不會(huì)調(diào)用墓怀。所以汽纠，為了保證無論是否出錯(cuò)都能正確地關(guān)閉文件，我們可以使用 try... finally 來實(shí)現(xiàn)：

try:
    f = open('/path/to/file', 'r') print(f.read())
finally:
    if f:
        f.close()

但是每次都這么寫實(shí)在太繁瑣傀履，所以虱朵，Python 引入了 with 語句來自動(dòng)幫我們調(diào)用 close() 方法：

with open('/path/to/file', 'r') as f: 
    print(f.read())

這和前面的 try ... finally 是一樣的，但是代碼更加簡潔钓账，并且不必調(diào)用 f.close() 方法碴犬。

調(diào)用 read() 會(huì)一次性讀取文件的全部內(nèi)容，如果文件有10G梆暮，內(nèi)存就爆了服协，所以，要保險(xiǎn)起見啦粹，可以反復(fù)調(diào)用 read(size) 方法偿荷，每次最多讀取size個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。另外唠椭，調(diào)用 readline() 可以每次讀取一行內(nèi)容跳纳，調(diào)用 readlines() 一次讀取所有內(nèi)容并按行返回 list。因此贪嫂，要根據(jù)需要決定怎么調(diào)用寺庄。

如果文件很小， read() 一次性讀取最方便；如果不能確定文件大小斗塘，反復(fù)調(diào)用 read(size) 比較保險(xiǎn)赢织；如果是配置文件，調(diào)用 readlines() 最方便：

for line in f.readlines(): 
    print(line.strip()) # 把末尾的'\n'刪掉

3馍盟、文件的打開方式

4、字符編碼

要讀取非 UTF-8 編碼的文本文件据块，需要給 open() 函數(shù)傳入 encoding 參數(shù)码邻，例如，讀取 GBK 編碼的文件：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read() 
'測(cè)試'

遇到有些編碼不規(guī)范的文件另假，你可能會(huì)遇到 UnicodeDecodeError
像屋，因?yàn)樵谖谋疚募锌赡軍A雜了一些非法編碼的字符。遇到這種情況边篮， open() 函數(shù)還接收一個(gè) errors 參數(shù)己莺，表示如果遇到編碼錯(cuò)誤后如何處理。最簡單的方式是直接忽略：

>>> f = open('/Users/michael/gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

5戈轿、寫文件

寫文件和讀文件是一樣的凌受，唯一區(qū)別是調(diào)用 open() 函數(shù)時(shí)，傳入標(biāo)識(shí)符 w 或者 wb 表示寫文本文件或?qū)懚M(jìn)制文件：

>>> f = open('/Users/michael/test.txt', 'w')
>>> f.write('Hello, world!')
>>> f.close()

你可以反復(fù)調(diào)用 write() 來寫入文件思杯，但是務(wù)必要調(diào)用 f.close() 來關(guān)閉文件胜蛉。當(dāng)我們寫文件時(shí)挠进，操作系統(tǒng)往往不會(huì)立刻把數(shù)據(jù)寫入磁盤，而是放到內(nèi)存緩存起來誊册，空閑的時(shí)候再慢慢寫入领突。只有調(diào)用close() 方法時(shí)，操作系統(tǒng)才保證把沒有寫入的數(shù)據(jù)全部寫入磁盤案怯。忘記調(diào)用 close() 的后果是數(shù)據(jù)可能只寫了一部分到磁盤君旦，剩下的丟失了。所以嘲碱，還是用 with 語句來得保險(xiǎn)：

with open('/Users/michael/test.txt', 'w') as f: 
    f.write('Hello, world!')

要寫入特定編碼的文本文件金砍，請(qǐng)給 open() 函數(shù)傳入 encoding 參數(shù)，將字符串自動(dòng)轉(zhuǎn)換成指定編碼麦锯。

注意：
以 w 模式寫入文件時(shí)恕稠，如果文件已存在，會(huì)直接覆蓋（相當(dāng)于刪掉后新寫入一個(gè)文件）离咐。如果我們希望追加到文件末尾怎么辦谱俭？可以傳入 a 以追加（append）模式寫入。