Python 文件操作與異常處理全解析

一、文件的基本概念

1. 什么是文件

2. 文件操作的核心內容

3. 文件操作的作用

二、文件的基本操作

1. 文件操作三步走

2. 打開文件：open () 函數

2.1 文件路徑

2.2 常用 mode 模式

3. 寫入文件：write () 函數

4. 關閉文件：close () 函數

5. 解決中文亂碼問題

6. 文件的讀取操作

6.1 read (size) 方法：

6.2 readlines () 方法：

6.3 readline () 方法：

三、文件備份案例

1. 案例需求

2. 實現思路

3. 代碼實現

四、文件和文件夾操作

1. os 模塊

2. 與文件操作相關的方法

3. 與文件夾操作相關的方法

4. 遞歸刪除非空文件夾

五、Python 異常處理

1. 什么是異常

2. 異常捕獲：try...except

3. 捕獲異常并輸出錯誤信息

4. 異常捕獲中的 else 語句

5. 異常捕獲中的 finally 語句

總結

在 Python 編程中，文件操作是數據持久化的核心手段，而異常處理則是保證程序健壯性的關鍵。本文將系統梳理文件操作的核心知識與異常處理的實用技巧，幫助你輕松掌握這兩項重要技能。

一、文件的基本概念

1. 什么是文件

文件是計算機中用于長久存儲數據的基本單位，它將數據組織成可管理的形式，便于檢索和使用。內存中的數據在計算機關機后會消失，而文件可以將數據保存到硬盤、U 盤等存儲設備中。

從類型上看，文件可分為文本文件（如 TXT、HTML）、圖像文件（如 JPEG、PNG）、音頻文件（如 MP3、WAV）、視頻文件（如 MP4、AVI）以及可執行文件（如 EXE、DLL）等多種類別。

2. 文件操作的核心內容

日常對文件的主要操作包括：

（1）創建文件

（2）打開文件

（3）讀寫文件

（4）文件備份

（5）關閉文件

3. 文件操作的作用

文件操作能將程序運行過程中產生的數據存儲起來，使得程序下次執行時可以直接使用這些數據，無需重新生成，極大地提高了程序的效率和實用性。

二、文件的基本操作

1. 文件操作三步走

（1）打開文件

（2）讀寫文件

（3）關閉文件

2. 打開文件：open () 函數

在 Python 中，使用open()函數打開文件，語法如下：

f = open(name, mode)

（1）name：要打開的目標文件名（可包含具體路徑）

（2）mode：打開文件的模式（訪問模式）

（3）返回值：file 文件對象，后續操作通過該對象的方法實現

2.1 文件路徑

? (1）絕對路徑：從盤符開始的完整路徑，如 Windows 系統中的C:\Python\python.txt，Linux 系統中的/usr/local/nginx/conf/nginx.conf。絕對路徑固定，但文件移動或程序遷移時較麻煩。

（2）相對路徑：以 Python 文件本身為參考點的路徑：

2.2 常用 mode 模式

- 同級關系：直接使用文件名
- 上級關系：通過../訪問（多級可使用../../等）88
- 下級關系：通過文件夾名/文件名訪問

模式	描述
r	只讀模式，文件不存在則報錯，光標在文件開頭（默認模式）
w	只寫模式，文件不存在則創建，寫入時清空原有內容，光標在開頭
a	追加模式，文件不存在則創建，在文件尾部追加內容，光標在結尾
r+	讀寫模式，光標在文件開頭
w+	讀寫模式，寫入時清空原有內容
a+	讀寫模式，光標在文件結尾，打開時為追加模式
rb、wb、ab 等	對應模式的二進制操作，適用于圖片、音頻、視頻等文件

提示：記住r（讀）、w（寫）、a（追加）三個基礎模式即可應對大部分場景，帶+的模式支持讀寫，帶b的模式用于二進制文件操作。

3. 寫入文件：write () 函數

基本語法：

f.write('要寫入的內容')  # 內容需為字符串類型

4. 關閉文件：close () 函數

f.close()  # 關閉文件，釋放資源

5. 解決中文亂碼問題

默認編碼可能導致中文亂碼，打開文件時指定encoding='utf-8'?即可：

f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')
f.write('人生苦短，我學Python！')
f.close()

6. 文件的讀取操作

6.1 read (size) 方法：

（1）讀取指定長度（size）的內容，單位為字符 / 字節

（2）不傳入 size 則讀取全部內容

f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')contents = f.read() ?# 讀取所有內容# contents = f.read(1024) ?# 讀取1024個字符print(contents)f.close()

6.2 readlines () 方法：

按行讀取整個文件內容，返回列表（每行數據為一個元素）

f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')lines = f.readlines()for line in lines:print(line, end='') ?# end=''避免重復換行f.close()

6.3 readline () 方法：

一次讀取一行內容，每次調用后光標下移一行

f = open('python.txt', encoding='utf-8')while True:content = f.readline()if not content: ?# 讀取完畢則退出循環breakprint(content, end='')f.close()

三、文件備份案例

1. 案例需求

用戶輸入當前目錄下任意文件名，程序生成該文件的備份（備份文件名為xx[備份].后綴，如test[備份].txt）。

2. 實現思路

（1）接收用戶輸入的文件名

（2）規劃備份文件名（拆分文件名和后綴，拼接備份名稱）

（3）讀取源文件內容，寫入備份文件

3. 代碼實現

# 1. 接收用戶輸入的文件名
oldname = input('請輸入要備份的文件名稱：')# 2. 規劃備份文件名
index = oldname.rfind('.')  # 從右邊查找第一個'.'的下標
if index > 0:name = oldname[:index]  # 獲取文件名postfix = oldname[index:]  # 獲取文件后綴newname = name + '[備份]' + postfix  # 拼接備份文件名# 3. 備份文件操作（使用二進制模式兼容所有文件類型）old_f = open(oldname, 'rb')new_f = open(newname, 'wb')# 循環讀取并寫入內容while True:content = old_f.read(1024)  # 每次讀取1024字節if len(content) == 0:  # 讀取完畢breaknew_f.write(content)# 關閉文件old_f.close()new_f.close()
else:print('請輸入正確的文件名稱，否則無法進行備份操作...')

四、文件和文件夾操作

1. os 模塊

Python 通過os模塊實現文件和文件夾的操作，使用前需先導入：

import os

2. 與文件操作相關的方法

函數	功能
os.rename (舊文件名，新文件名)	重命名文件
os.remove (文件名)	刪除文件

案例：

import os
import time# 重命名文件
os.rename('python.txt', 'linux.txt')
time.sleep(10)  # 休眠10秒
# 刪除文件
os.remove('linux.txt')

3. 與文件夾操作相關的方法

函數	功能
os.mkdir (文件夾名)	創建文件夾
os.getcwd()	獲取當前工作目錄
os.chdir (目錄名)	切換工作目錄
os.listdir (目錄名)	獲取指定目錄下的所有文件和文件夾，返回列表
os.rmdir (目錄名)	刪除空文件夾

案例：

import os
import time# 創建文件夾（判斷是否存在，避免報錯）
if not os.path.exists('images'):os.mkdir('images')
if not os.path.exists('images/avatar'):os.mkdir('images/avatar')# 獲取當前目錄
print(os.getcwd())# 切換目錄
os.chdir('images/avatar')
print(os.getcwd())  # 顯示當前目錄
os.chdir('../../')  # 切換回上兩級目錄# 獲取目錄下的內容
print(os.listdir())time.sleep(10)
# 刪除空文件夾
os.rmdir('images/avatar')

4. 遞歸刪除非空文件夾

使用shutil模塊的rmtree()方法可刪除非空文件夾（慎重使用！）：

import shutil# 遞歸刪除文件夾及其內容
shutil.rmtree('要刪除的文件夾路徑')

五、Python 異常處理

1. 什么是異常

當程序運行過程中檢測到錯誤時，解釋器無法繼續執行，會拋出錯誤提示，這就是異常。例如除數為 0、讀取不存在的文件等。

2. 異常捕獲：try...except

基本語法：

try:可能發生錯誤的代碼
except:如果出現異常執行的代碼

案例：

try:# 嘗試讀取文件f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()print(content)
except:# 發生異常時創建文件print("文件不存在，已創建新文件")f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')f.write('這是新創建的文件')f.close()

3. 捕獲異常并輸出錯誤信息

使用Exception as e捕獲所有異常并獲取錯誤信息：

try:f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()
except Exception as e:print("錯誤信息：", e)  # 輸出錯誤描述print("錯誤參數：", e.args)  # 輸出錯誤參數（元組）
finally:f.close()

4. 異常捕獲中的 else 語句

else語句用于執行無異常時的代碼：

try:print(1 / 2)  # 無異常
except Exception as e:print(e)
else:print("沒有發生異常，執行else語句")

5. 異常捕獲中的 finally 語句

finally語句用于無論是否發生異常都必須執行的代碼（如關閉文件）：

try:f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')content = f.readlines()
except:print("發生異常")f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')f.write('異常時創建')
else:print("無異常，內容：", content)
finally:f.close()  # 無論是否異常都關閉文件print("finally語句必執行")

總結

文件操作是 Python 處理數據持久化的基礎，掌握open()、read()、write()、close()等方法，以及os模塊的文件和文件夾操作，能讓你輕松管理計算機中的數據。而異常處理機制（try...except...else...finally）則能有效捕獲和處理程序運行中的錯誤，提高程序的穩定性和健壯性。結合兩者，可編寫更可靠、實用的 Python 程序。