从 Python到Tensorflow 学习之路(五)

最近毕业设计题目是研究对抗样本,要用tensorflow来搭建神经网络,因此python必不可少,这个不是一个传统的Python学习教程只是把学习Python过程中遇到的问题和经验记录下来(基于Python3.5),如果想要一步一步学习Python建议看下面的网站。
Python学习教程

错误、调试和测试

错误处理

try...except...finally...其中finally可有可无，有的话一定会被执行

如果没有错误发生可以在except语句块后面加一个else，当没有错误发生时，会自动执行else语句

Python中所有的错误类型都继承于BaseException，所以在使用except时需要注意，它不但捕获该类型的错误，还把其子类也“一网打尽”

出错的时候，一定要分析错误的调用栈信息，才能定位错误的位置。

可以通过配置使用logging把错误记录在日志文件中

import logging


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


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


def main():
    try:
        bar('0')
    except Exception as e:
        logging.exception(e)


main()
print('END')

调试

使用断言assert的意思是表达式n!=0应该是True,否则根据程序运行逻辑，后面的代码肯定会出错。如果断言失败，assert语句本身就会抛出AssertionError

def foo(s):
    n = int(s)
    assert n != 0, 'n is zero!'
    return 10 / n


def main():
    foo('0')


main()

利用logging不会抛出错误，而且可以输出到文件。它允许你指定记录信息的级别，有debug，info，warning，error等几个级别，当我们指定level=INFO时，logging.debug就不起作用了。同理，指定level=WARNING后，debug和info就不起作用了。这样一来，你可以放心地输出不同级别的信息，也不用删除，最后统一控制输出哪个级别的信息。

import logging

logging.basicConfig(level=logging.INFO)
s = '0'
n = int(s)
logging.info('n = %d' % n)
print(10 / n)
"""
INFO:root:n = 0
Traceback (most recent call last):
  File "/home/lwp/PycharmProjects/blog_test/blog_test.py", line 10, in <module>
    print(10 / n)
ZeroDivisionError: division by zero
"""

IO编程

文件读写

使用open()函数以读文件的模式打开一个文件对象，传入文件名和标识符，如果文件不存在就会抛出错误

f = open('test.txt', 'r')
"""
Traceback (most recent call last):
  File "/home/lwp/PycharmProjects/blog_test/blog_test.py", line 4, in <module>
    f = open('test.txt', 'r')
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'test.txt'

"""

调用read()方法可以一次性读取文件的全部内容，Python把内容读到内存，用一个str对象表示

调用close()方法可以关闭文件。。文件使用完毕后必须关闭，因为文件对象会占用操作系统的资源，并且操作系统同一时间能打开的文件数量也是有限的。使用with语句来自动调用close()方法

with open('test.txt', 'r') as f:
    print(f.read())

# output:111 111
         222 222

调用read()会会一次性读取文件的全部内容，如果文件有10G，内存就爆了，所以，要保险起见，可以反复调用read(size)方法，每次最多读取size个字节的内容。另外，调用readline()可以每次读取一行内容，调用readlines()一次读取所有内容并按行返回list。由于print()函数自身会换行，所以我们需要把end参数进行修改。

with open('test.txt', 'r') as f:
    l1 = f.readline()
    l2 = f.readline()
    print(l1, end='')
    print(l2)
"""
111 111
222 222
"""

with open('test.txt', 'r') as f:
    for line in f.readlines():
        print(line.strip())

file-like Object:像open()函数返回的这种有个read()方法的对象，在Python中统称为file-like Object。除了file外，还可以是内存的字节流，网络流，自定义流等等。file-like Object不要求从特定类继承，只要写个read()方法就行。StringIO就是在内存中创建的file-like Object，常用作临时缓冲。

读取二进制文件如图片、视频等等，用'rb'模式打开文件即可

要读取非UTF-8编码的文本文件，需要给open()函数传入encoding参数。遇到有些编码不规范的文件，你可能会遇到UnicodeDecodeError，因为在文本文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况，open()函数还接收一个errors参数，表示如果遇到编码错误后如何处理。最简单的方式是直接忽略。

写文件时和读文件是一样的，唯一区别是调用open()函数时，传入标识符'w'或者'wb'表示写文本文件或写二进制文件。以'w'模式写入文件时，如果文件已存在，会直接覆盖（相当于删掉后新写入一个文件）。如果我们希望追加到文件末尾怎么办？可以传入'a'以追加（append）模式写入。

with open('test2.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello world!')

StringIO和BytesIO

数据读写不一定是文件，也可以在内存中读写。要把str写入StringIO，我们需要先创建一个StringIO，然后，像文件一样写入即可。getvalue()方法用于获得写入后的str

from io import StringIO
f = StringIO()
print(f.write('hello'))
# output: 5
print(f.write(' '))
# output: 1
print(f.write('world!'))
# output: 6
print(f.getvalue())
# output: hello world!

要读取StringIO，可以用一个str初始化StringIO，然后像文件一样读取

from io import StringIO
f = StringIO('Hello!\nHi!\nGoodbye!')
while True:
    s = f.readline()
    if s == '':
        break;
    print(s.strip())
"""
Hello!
Hi!
Goodbye!
"""

*StringIO操作的只能是str，如果要操作二进制数据，就需要使用BytesIO。BytesIO实现了在内存中读写bytes，我们创建一个BytesIO，然后写入一些bytes

from io import BytesIO
f = BytesIO()
print(f.write('你好'.encode('utf-8')))
# output: 6
print(f.getvalue())
# output:b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd'

和StringIO类似，可以用一个bytes初始化BytesIO，然后，像读文件一样读取

from io import BytesIO
f = BytesIO(b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd')
print(f.read())
# output:b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd'

操作文件和目录

环境变量：在操作系统中定义的环境变量，全部保存在os.environ这个变量中，可以直接查看。要获取某个环境变量的值，可以调用os.environ.get('key')

import os
print(os.environ)
print(os.environ.get('PATH'))

查看、创建和删除目录。把两个路径合成一个时，不要直接拼字符串，而要通过os.path.join()函数。同样的道理，要拆分路径时，也不要直接去拆字符串，而要通过os.path.split()函数，这样可以把一个路径拆分为两部分，后一部分总是最后级别的目录或文件名：

import os
# 查看当前目录的绝对路径
print(os.path.abspath('.'))
# 在某个目录下创建一个新目录，首先把新目录的完整路径表示出来:
s = os.path.join(os.path.abspath('.'), 'testdir')
#os.mkdir(s)
# 删除创建的文件夹
#os.rmdir(s)
print(os.path.split(s))
# output:('/home/lwp/PycharmProjects/blog_test', 'testdir')
print(os.path.splitext(os.path.abspath('./test.txt')))
# output:('/home/lwp/PycharmProjects/blog_test/test', '.txt')


# 对文件进行重命名
os.rename('test2.txt', 'test2.py')
# 删掉文件
os.remove('test2.py')

复制文件的函数在os模块中不存在，原因是复制文件并非由操作系统提供的系统调用。shutil模块提供了copyfile()的函数，可以在shutil模块中找到很多实用函数，它们可以看做是os模块的补充

可以利用Python的特性来过滤文件。比如我们要列出当前目录下的所有目录

import os
# 列出当前目录下的所有目录
print([x for x in os.listdir('.') if os.path.isdir(x)])
# 列出所有的.py文件
print([x for x in os.listdir('.') if os.path.isfile(x) and os.path.splitext(x)[1] == '.py'])

序列化

变量从内存中变成可存储或传输的过程称之为序列化。序列化之后，就可以把序列化后的内容写入磁盘，或者通过网络传输到别的机器上。反过来，把变量内容从序列化的对象重新读到内存里称之为反序列化，即unpickling。首先我们尝试将一个对象序列化并写入文件。pickle.dump()直接把对象序列化后写入一个file-like Object。

import pickle
d = dict(name='Bob', age=10, score=88)
print(pickle.dumps(d))
# output:b'\x80\x03}q\x00(X\x03\x00\x00\x00ageq\x01K\nX\x05\x00\x00\x00scoreq\x02KXX\x04\x00\x00\x00nameq\x03X\x03\x00\x00\x00Bobq\x04u.'
with open('testfile.txt', 'wb') as f:
    pickle.dump(d, f)

当我们要把对象从磁盘读到内存时，可以先把内容读到一个bytes，然后用pickle.loads()方法反序列化出对象，也可以直接用pickle.load()方法从一个file-like Object中直接反序列化出对象。

import pickle

with open('testfile.txt', 'rb') as f:
    d = pickle.load(f)
    print(d)
# output:{'score': 88, 'age': 10, 'name': 'Bob'}

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调试

IO编程

文件读写

StringIO和BytesIO

操作文件和目录

序列化

我们下期见！～

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