Книга Изучаем Python

• Название: Книга Изучаем Python
• Дата: 10.12.2022
• Размер: 4.68 Mb.
• Имя файла: Erik_Metiz_Izuchaem_Python_Programmirovanie_igr_vizualizatsia_da.pdf
• Тип: Книга; #837531
• страница: 22 из 53

ПРИМЕЧАНИЕ
Модули также можно загружать из внешних источников . Соответствующие примеры встретятся вам в части II, в которой для завершения работы над проектами мы будем использовать внешние модули .
УПРАЖНЕНИЯ
9-13 . Переработка с OrderedDict Rewrite: начните с упражнения 6-4 (с . 113), в котором стандартный словарь используется для представления глоссария . Перепишите программу с использованием класса OrderedDict и убедитесь в том, что порядок вывода совпадает с порядком добавления пар «ключ—значение» в словарь .
9-14 . Кубики: модуль random содержит функции для генерирования случайных чисел раз- ными способами . Функция randint() возвращает целое число в заданном диапазоне . Следу- ющий код возвращает число от 1 до 6:
from random import randint x = randint(1, 6)
Создайте класс Die с одним атрибутом с именем sides, который содержит значение по умол- чанию 6 . Напишите метод roll_die() для вывода случайного числа от 1 до количества сторон кубика . Создайте экземпляр, моделирующий 6-гранный кубик, и имитируйте 10 бросков .
Создайте модели 10- и 20-гранного кубика . Имитируйте 10 бросков каждого кубика .
9-15 . Модуль недели: для знакомства со стандартной библиотекой Python отлично подой- дет сайт Python Module of the Week . Откройте сайт http://pymotw .com/ и просмотрите оглав- ление . Найдите модуль, который покажется вам интересным, и прочитайте про него или изучите документацию по модулям collections и random .

184 Глава 9 • Классы
Оформление классов
В стилевом оформлении классов есть несколько моментов, о которых стоит упо- мянуть отдельно, особенно с усложнением ваших программ.
Имена классов должны записываться в «верблюжьей» схеме: первая буква каждого слова записывается в верхнем регистре, слова не разделяются пробелами. Имена экземпляров и модулей записываются в нижнем регистре с разделением слов сим- волами подчеркивания.
Каждый класс должен иметь строку документации, следующую сразу же за опреде- лением класса. Строка документации должна содержать краткое описание того, что делает класс, и в ней должны соблюдаться те же соглашения по форматированию, которые вы использовали при написании строк документации в функциях. Каждый модуль также должен содержать строку документации с описанием возможных применений классов в модуле.
Пустые строки могут использоваться для структурирования кода, но злоупотреб- лять ими не стоит. В классах можно разделять методы одной пустой строкой, а в модулях для разделения классов можно использовать две пустые строки.
Если вам потребуется импортировать модуль из стандартной библиотеки и модуль из библиотеки, написанной вами, начните с команды import для модуля стандарт- ной библиотеки. Затем добавьте пустую строку и команду import для модуля, написанного вами. В программах с несколькими командами import выполнение этого соглашения поможет понять, откуда берутся разные модули, использованные в программе.
Итоги
В этой главе вы узнали, как написать собственные классы. Вы научились хра- нить информацию в классе с использованием атрибутов и наделять свои классы нужным поведением. Вы узнали, как написать методы
__init__()
для создания экземпляров ваших классов с нужными значениями атрибутов и как изменять атрибуты экземпляров напрямую и через методы. Также было показано, что наследование может упростить создание логически связанных классов и что эк- земпляры одного класса могут использоваться как атрибуты другого класса для упрощения кода классов.
Вы узнали, что хранение классов в модулях и импортирование необходимых классов в файлы, где они будут использоваться, улучшает организацию про- ектов. Вы познакомились со стандартной библиотекой Python и рассмотрели пример, основанный на классе
OrderedDict из модуля collections
. Наконец, вы научились оформлять свои классы с использованием общепринятых соглашений
Python.
В главе 10 вы научитесь работать с файлами и сохранять результаты работы, вы- полненной в программе. Также будут рассмотрены исключения — экземпляры специального класса Python, предназначенного для передачи информации о воз- никающих ошибках.

10
Файлы и исключения
Вы уже овладели основными навыками, необходимыми для создания хорошо структурированных и удобных в использовании программ; теперь пора подумать о том, как сделать ваши программы еще более удобными и полезными. В этой главе вы научитесь работать с файлами, чтобы ваши программы могли быстро анализи- ровать большие объемы данных.
В этой главе вы научитесь обрабатывать ошибки, чтобы возникновение аномальных ситуаций не приводило к аварийному завершению ваших программ. Мы рассмо- трим исключения — специальные объекты, которые создаются для управления ошибками, возникающими во время выполнения программ Python. Также будет описан модуль json
, позволяющий сохранять пользовательские данные, чтобы они не терялись при завершении работы программы.
Работа с файлами и сохранение данных упрощают использование ваших программ.
Пользователь сам выбирает, какие данные и когда нужно вводить. Он может за- пустить вашу программу, выполнить некоторую работу, потом закрыть программу и позднее продолжить работу с того момента, на котором он прервался. Умение об- рабатывать исключения поможет справиться с такими ситуациями, как отсутствие нужных файлов, а также с другими проблемами, приводящими к сбою программ.
Обработка исключений повысит устойчивость ваших программ при работе с не- корректными данными — появившимися как из-за случайных ошибок, так и из-за злонамеренных попыток взлома ваших программ. Материал, представленный в этой главе, сделает ваши программы более практичными, удобными и надежными.
Чтение из файла
Гигантские объемы данных доступны в текстовых файлах. В них могут храниться погодные данные, социально-экономическая информация, литературные произ- ведения и многое другое. Чтение из файла особенно актуально для приложений, предназначенных для анализа данных, но оно также может пригодиться в любой ситуации, требующей анализа или изменения информации, хранящейся в фай- ле. Например, программа может читать содержимое текстового файла и пере- писывать его с форматированием, рассчитанным на отображение информации в браузере.
Работа с информацией в текстовом файле начинается с чтения данных в память.
Вы можете прочитать все содержимое файла или же читать данные по строкам.

186 Глава 10 • Файлы и исключения
Чтение всего файла
Для начала нам понадобится файл с несколькими строками текста. Пусть это будет файл с числом «пи» с точностью до 30 знаков, по 10 знаков на строку:
pi_digits.txt
3.1415926535 8979323846 2643383279
Чтобы опробовать эти примеры, либо введите данные в редакторе и сохраните файл с именем pi_digits .txt
, либо загрузите файл из ресурсов книги на странице https://
www.nostarch.com/pythoncrashcourse/. Сохраните файл в каталоге, в котором будут храниться программы этой главы.
Следующая программа открывает этот файл, читает его и выводит содержимое на экран:
file_reader.py
with open('pi_digits.txt') as file_object:
contents = file_object.read()
print(contents)
В первой строке этой программы многое заслуживает вашего внимания. Начнем с функции open()
. Чтобы выполнить любые операции с файлом — даже просто вывести его содержимое, — сначала необходимо открыть файл. Функция open()
получает один аргумент: имя открываемого файла. Python ищет файл с указанным именем в каталоге, в котором находится файл текущей программы. В данном при- мере выполняется программа file_reader .py
, поэтому Python ищет файл pi_digits .txt в каталоге, в котором хранится file_reader .py
. Функция open()
возвращает объект, представляющий файл. В данном случае open('pi_digits.txt')
возвращает объ- ект, представляющий файл pi_digits .txt
. Python сохраняет этот объект в переменной file_object
, с которой мы будем работать позднее в программе.
Конструкция с ключевым словом with закрывает файл после того, как надобность в нем отпадет. Обратите внимание: в этой программе есть вызов open()
, но нет вызова close()
. Файлы можно открывать и закрывать явными вызовами open()
и close()
; но если из-за ошибки в программе команда close()
останется невыпол- ненной, то файл не будет закрыт. На первый взгляд это не страшно, но некоррект- ное закрытие файлов может привести к потере или порче данных. А если функция close()
будет вызвана слишком рано, программа попытается работать с закрытым
(то есть недоступным) файлом, что приведет к новым ошибкам. Не всегда можно заранее определить, когда нужно закрывать файл, но с приведенной конструкцией
Python сделает это за вас. Вам остается лишь открыть файл и работать с ним так, как требуется, надеясь на то, что Python закроет его автоматически в правильный момент.
После того как в программе появится объект, представляющий файл pi_digits .txt
, во второй строке программы используется метод read()
, который читает все содер- жимое файла и сохраняет его содержимое в одной длинной строке в переменной

Чтение из файла 187
contents
. При выводе значения contents на экране появляется все содержимое файла
:
3.1415926535 8979323846 2643383279
Единственное различие между выводом и исходным файлом — лишняя пустая строка в конце вывода. Откуда она взялась? Метод read()
возвращает ее при чте- нии, если достигнут конец файла. Если вы хотите удалить лишнюю пустую строку, включите вызов rstrip()
в команду print
:
with open('pi_digits.txt') as file_object:
contents = file_object.read()
print(contents.rstrip())
Напомним, что метод rstrip()
удаляет все пропуски в конце строки. Теперь вывод точно соответствует содержимому исходного файла:
3.1415926535 8979323846 2643383279
Пути к файлам
Если передать функции open()
простое имя файла, такое как pi_digits .txt
, Python ищет файл в том каталоге, в котором находится файл, выполняемый в настоящий момент (то есть файл программы
.py
).
В некоторых случаях (в зависимости от того, как организованы ваши рабочие фай- лы) открываемый файл может и не находиться в одном каталоге с файлом програм- мы. Например, файл программы может находиться в каталоге python_work
; в ката- логе python_work создается другой каталог с именем text_files для текстовых файлов, с которыми работает программа. И хотя папка text_files находится в python_work
, простая передача open()
имени файла из text_files не подойдет, потому что Python проведет поиск файла в python_work и на этом остановится; поиск не будет продол- жен во вложенном каталоге text_files
. Чтобы открыть файлы из каталога, отличного от того, в котором хранится файл программы, необходимо указать путь — то есть приказать Python искать файлы в конкретном месте файловой системы.
Так как каталог text_files находится в python_work
, для открытия файла из text_files можно воспользоваться относительным путем. Относительный путь приказы- вает Python искать файлы в каталоге, который задается относительно каталога, в котором находится текущий файл программы. В системе Linux и OS X это вы- глядит так:
with open('text_files/имя_файла.txt') as file_object:
Эта строка означает, что файл
.txt следует искать в каталоге text_files
; она предпо- лагает, что каталог text_files находится в python_work
(так оно и есть). В системах
Windows в путях к файлам вместо слеша (
/
) используется обратный слеш (
\
):
with open('text_files\имя_файла.txt') as file_object:

188 Глава 10 • Файлы и исключения
Также можно точно определить местонахождение файла в вашей системе неза- висимо от того, где хранится выполняемая программа. Такие пути называются
абсолютными и используются в том случае, если относительный путь не работает.
Например, если каталог text_files находится не в python_work
, а в другом каталоге
(скажем, в каталоге с именем other_files
), то передать open()
путь 'text_files/
filename.txt'
не получится, потому что Python будет искать указанный каталог только внутри python_work
. Чтобы объяснить Python, где следует искать файл, не- обходимо записать полный путь.
Абсолютные пути обычно длиннее относительных, поэтому их лучше сохранять в переменных, которые затем передаются open()
. В Linux и OS X абсолютные пути выглядят так:
file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/имя_файла.txt'
with open(file_path) as file_object:
В Windows они выглядят так:
file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\имя_файла.txt'
with open(file_path) as file_object:
С абсолютными путями вы сможете читать файлы из любого каталога вашей си- стемы. Пока будет проще хранить файлы в одном каталоге с файлами программ или в каталогах, вложенных в каталог с файлами программ (таких как text_files из рассмотренного примера).
ПРИМЕЧАНИЕ
Иногда в системах семейства Windows слеш в пути к файлам интерпретируется правильно . Если вы используете Windows, но не получаете ожидаемых результатов, попробуйте использовать символы обратного слеша .
Чтение по строкам
В процессе чтения файла часто бывает нужно обработать каждую строку. Воз- можно, вы ищете некую информацию в файле или собираетесь каким-то образом изменить текст, например при чтении файла с метеорологическими данными вы обрабатываете каждую строку, у которой в описании погоды встречается слово
«солнечно». Или, допустим, в новостях вы ищете каждую строку с тегом заголовка и заменяете ее специальными элементами форматирования.
Для последовательной обработки каждой строки в файле можно воспользоваться циклом for
:
file_reader.py
 filename = 'pi_digits.txt'
 with open(filename) as file_object:
 for line in file_object:
print(line)
В точке  имя файла, из которого читается информация, сохраняется в перемен- ной filename
. Это стандартный прием при работе с файлами: так как переменная

Чтение из файла 189
filename не представляет конкретный файл (это всего лишь строка, которая со- общает Python, где найти файл), вы сможете легко заменить 'pi_digits.txt'
именем другого файла, с которым вы собираетесь работать. После вызова open()
объект, представляющий файл и его содержимое, сохраняется в переменной file_object
. Мы снова используем синтаксис with
, чтобы поручить Python открывать и закрывать файл в нужный момент. Для просмотра содержимого все строки файла перебираются в цикле for по объекту файла .
На этот раз пустых строк оказывается еще больше:
3.1415926535 8979323846 2643383279
Пустые строки появляются из-за того, что каждая строка в текстовом файле за- вершается невидимым символом новой строки. Команда print добавляет свой символ новой строки при каждом вызове, поэтому в результате каждая строка завершается двумя символами новой строки: один прочитан из файла, а другой добавлен командой print
. Вызов rstrip()
в команде print удаляет лишние пу- стые строки:
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
for line in file_object:
print(line.rstrip())
Теперь вывод снова соответствует содержимому файла:
3.1415926535 8979323846 2643383279
Создание списка строк по содержимому файла
При использовании with объект файла, возвращаемый вызовом open()
, доступен только в пределах содержащего его блока with
. Если вы хотите, чтобы содержимое файла оставалось доступным за пределами блока with
, сохраните строки файла в списке внутри блока и в дальнейшем работайте с полученным списком. Одни части файла можно обработать немедленно и отложить другие для обработки в будущем.
В следующем примере строки pi_digits .txt сохраняются в списке в блоке with
, после чего выводятся за пределами этого блока:
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
 lines = file_object.readlines()

190 Глава 10 • Файлы и исключения
 for line in lines:
print(line.rstrip())
В точке  метод readlines()
последовательно читает каждую строку из файла и сохраняет ее в списке. Список сохраняется в переменной lines
, с которой можно продолжить работу после завершения блока with
. В точке  в простом цикле for выводятся все элементы списка lines
. Так как каждый элемент lines соответствует ровно одной строке файла, вывод точно соответствует его содержимому.
Работа с содержимым файла
После того как файл будет прочитан в память, вы сможете обрабатывать данные так, как считаете нужным. Для начала попробуем построить одну строку со всеми цифрами из файла без промежуточных пропусков:
pi_string.py
filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()
 pi_string = ''
 for line in lines:
pi_string += line.rstrip()
 print(pi_string)
print(len(pi_string))
Сначала программа открывает файл и сохраняет каждую строку цифр в списке — точно так же, как это делалось в предыдущем примере. В точке  создается пере- менная pi_string для хранения цифр числа «пи». Далее следует цикл, который добавляет к pi_string каждую серию цифр, из которой удаляется символ новой строки . В точке  программа выводит строку и ее длину:
3.1415926535 8979323846 2643383279 36
Переменная pi_string содержит пропуски, которые присутствовали в начале каждой строки цифр. Чтобы удалить их, достаточно использовать strip()
вместо rstrip()
:
filename = 'pi_30_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()
pi_string = ''
for line in lines:
pi_string += line.strip()
print(pi_string)
print(len(pi_string))

Чтение из файла 191
В итоге мы получаем строку, содержащую значение «пи» с точностью до 30 знаков.
Длина строки равна 32 символам, потому что в нее также включается начальная цифра 3 и точка:
3.141592653589793238462643383279 32
ПРИМЕЧАНИЕ
Читая данные из текстового файла, Python интерпретирует весь текст в файле как строку .
Если вы читаете из текстового файла число и хотите работать с ним в числовом контек- сте, преобразуйте его в целое число функцией int() или в вещественное число функцией float() .
Большие файлы: миллион цифр
До настоящего момента мы ограничивались анализом текстового файла, который состоял всего из трех строк, но код этих примеров будет работать и с намного большими файлами. Начиная с текстового файла, содержащего значение «пи» до 1 000 000 знаков (вместо 30), вы сможете создать одну строку, которая содержит все эти цифры. Изменять программу вообще не придется — достаточно передать ей другой файл. Также мы ограничимся выводом первых 50 цифр, чтобы не пришлось ждать, пока в терминале не прокрутится миллион знаков:
pi_string.py
filename = 'pi_million_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
lines = file_object.readlines()
pi_string = ''
for line in lines:
pi_string += line.strip()
print(pi_string[:52] + "...")
print(len(pi_string))
Из выходных данных видно, что строка действительно содержит значение «пи» с точностью до 1 000 000 знаков:
3.14159265358979323846264338327950288419716939937510...
1000002
Python не устанавливает никаких ограничений на длину данных, с которыми вы можете работать. Она ограничивается разве что объемом памяти вашей системы.