Python 文件读写、JSON 与异常处理，让程序从课堂练习变成可用工具

前面几篇文章里的程序，大多有一个共同问题。

数据只存在内存里。

程序一关，用户输入过什么，计算出什么结果，全都没了。

真实工具不可能这样。它需要读取文件、保存数据、处理错误，遇到问题时给出明确提示，而不是直接崩溃。

这篇文章讲三个很实用的能力：

学完之后，你就能写一个能保存数据的小工具。

文件路径先讲清楚

文件读写最容易出问题的不是语法，而是路径。

看这行：

with open("note.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
content = file.read()

note.txt 是相对路径。

它不是永远相对于代码文件所在目录，而是相对于程序运行时的当前工作目录。

这就是为什么有时候你明明把文件放在旁边，程序却说找不到。

更稳的方式是用 pathlib：

from pathlib import Path

BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent
note_path = BASE_DIR / "note.txt"

with note_path.open("r", encoding="utf-8") as file:
content = file.read()

print(content)

Path(__file__).resolve().parent 表示当前 Python 文件所在目录。

这样不管你从哪里运行程序，读取的都是代码文件旁边的 note.txt。

文件路径关系可以画成这样：

#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 svg{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 p{margin:0;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .label{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .label text,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node rect,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node circle,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node ellipse,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node polygon,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .rough-node .label text,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node .label text,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .image-shape .label,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .rough-node .label,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node .label,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .image-shape .label,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .icon-shape,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .icon-shape p,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-AcrDdo6lPxMr0gU6 :root{–mermaid-font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;}

运行命令所在目录

相对路径查找位置

代码文件所在目录

Path(__file__).parent

可能和代码目录不同

更适合定位项目内文件

文本文件怎么写

写入文件：

from pathlib import Path

note_path = Path("note.txt")

with note_path.open("w", encoding="utf-8") as file:
file.write("今天学习 Python 文件读写")

w 表示写入。文件不存在会创建，文件存在会覆盖。

追加内容：

from pathlib import Path

note_path = Path("note.txt")

with note_path.open("a", encoding="utf-8") as file:
file.write("\\n继续学习 JSON 和异常处理")

a 表示追加，不会覆盖原内容。

读取文件：

from pathlib import Path

note_path = Path("note.txt")

with note_path.open("r", encoding="utf-8") as file:
content = file.read()

print(content)

这里建议始终使用 with。

原因是 with 代码块结束后，文件会自动关闭。你不用手动写 close()，也不容易忘。

read、readline、readlines 怎么选

一次性读取全部内容：

with open("note.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
content = file.read()

逐行读取：

with open("note.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
for line in file:
print(line.strip())

读取成列表：

with open("note.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
lines = file.readlines()

print(lines)

选择标准：

小文件可以 read()。

大文件更适合逐行读取，避免一次性占用太多内存。

如果后续确实要按行组成列表，再用 readlines()。

为什么总要写 encoding="utf-8"

如果文件里有中文，编码必须认真对待。

with open("note.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
file.write("你好，Python")

不同系统默认编码可能不同。

你不写 encoding，在自己电脑上可能没事，换一台电脑就乱码。

所以中文文件统一写 encoding="utf-8"，这是一个好习惯。

如果 CSV 要给 Excel 打开，有时可以用 utf-8-sig，但普通文本和 JSON 用 utf-8 就很好。

JSON 是什么

JSON 是一种保存结构化数据的文本格式。

它长得像 Python 字典，但不是 Python 字典。

JSON 文本：

{
"name": "小明",
"age": 18,
"skills": ["Python", "AI"]
}

Python 数据：

user = {
"name": "小明",
"age": 18,
"skills": ["Python", "AI"]
}

二者可以互相转换：

#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;fill:#333;}@keyframes edge-animation-frame{from{stroke-dashoffset:0;}}@keyframes dash{to{stroke-dashoffset:0;}}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-animation-slow{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 50s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-animation-fast{stroke-dasharray:9,5!important;stroke-dashoffset:900;animation:dash 20s linear infinite;stroke-linecap:round;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .error-icon{fill:#552222;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .error-text{fill:#552222;stroke:#552222;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-thickness-normal{stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-thickness-thick{stroke-width:3.5px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-pattern-solid{stroke-dasharray:0;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-thickness-invisible{stroke-width:0;fill:none;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-pattern-dashed{stroke-dasharray:3;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edge-pattern-dotted{stroke-dasharray:2;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .marker{fill:#333333;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .marker.cross{stroke:#333333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH svg{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:16px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH p{margin:0;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .label{font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;color:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster-label text{fill:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster-label span{color:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster-label span p{background-color:transparent;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .label text,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH span{fill:#333;color:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node rect,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node circle,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node ellipse,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node polygon,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node path{fill:#ECECFF;stroke:#9370DB;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .rough-node .label text,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node .label text,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .image-shape .label,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .icon-shape .label{text-anchor:middle;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node .katex path{fill:#000;stroke:#000;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .rough-node .label,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node .label,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .image-shape .label,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .icon-shape .label{text-align:center;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node.clickable{cursor:pointer;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .root .anchor path{fill:#333333!important;stroke-width:0;stroke:#333333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .arrowheadPath{fill:#333333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edgePath .path{stroke:#333333;stroke-width:2.0px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .flowchart-link{stroke:#333333;fill:none;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edgeLabel{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edgeLabel p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .edgeLabel rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .labelBkg{background-color:rgba(232, 232, 232, 0.5);}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster rect{fill:#ffffde;stroke:#aaaa33;stroke-width:1px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster text{fill:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .cluster span{color:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH div.mermaidTooltip{position:absolute;text-align:center;max-width:200px;padding:2px;font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;font-size:12px;background:hsl(80, 100%, 96.2745098039%);border:1px solid #aaaa33;border-radius:2px;pointer-events:none;z-index:100;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .flowchartTitleText{text-anchor:middle;font-size:18px;fill:#333;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH rect.text{fill:none;stroke-width:0;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .icon-shape,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .image-shape{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);text-align:center;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .icon-shape p,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .image-shape p{background-color:rgba(232,232,232, 0.8);padding:2px;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .icon-shape .label rect,#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .image-shape .label rect{opacity:0.5;background-color:rgba(232,232,232, 0.8);fill:rgba(232,232,232, 0.8);}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .label-icon{display:inline-block;height:1em;overflow:visible;vertical-align:-0.125em;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH .node .label-icon path{fill:currentColor;stroke:revert;stroke-width:revert;}#mermaid-svg-Smim3JO97gXG1SPH :root{–mermaid-font-family:\”trebuchet ms\”,verdana,arial,sans-serif;}

json.dump / json.dumps

json.load / json.loads

Python dict / list

JSON 文本

dump、dumps、load、loads

这四个函数名字很像，但规则很简单。

带 s 的处理字符串。

不带 s 的处理文件。

写入 JSON 文件：

import json

user = {
"name": "小明",
"age": 18,
"skills": ["Python", "AI"]
}

with open("user.json", "w", encoding="utf-8") as file:
json.dump(user, file, ensure_ascii=False, indent=2)

ensure_ascii=False 可以让中文正常保存。

indent=2 让文件更容易阅读。

读取 JSON 文件：

import json

with open("user.json", "r", encoding="utf-8") as file:
user = json.load(file)

print(user["name"])

转成 JSON 字符串：

import json

user = {"name": "小明", "age": 18}
text = json.dumps(user, ensure_ascii=False)

print(text)

从 JSON 字符串解析：

import json

text = '{"name": "小明", "age": 18}'
user = json.loads(text)

print(user["age"])

JSON 类型映射

注意，JSON 里没有元组，Python 元组保存成 JSON 后会变成数组，读回来通常是列表。

异常是什么

异常就是程序运行过程中遇到的问题。

比如：

age = int(input("请输入年龄："))
print(age + 1)

如果用户输入 十八，就会抛出 ValueError。

如果读取不存在的文件：

with open("missing.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
print(file.read())

会抛出 FileNotFoundError。

异常处理的目标不是掩盖错误，而是让可预期的错误有清楚反馈。

try…except

try:
age = int(input("请输入年龄："))
print(age + 1)
except ValueError:
print("年龄必须输入数字")

如果 try 里的代码出错，并且错误类型是 ValueError，就执行 except。

捕获文件不存在：

try:
with open("note.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
content = file.read()
print(content)
except FileNotFoundError:
print("文件不存在，请先创建 note.txt")

else 和 finally

else 表示没有异常时执行。

finally 表示不管有没有异常都会执行。

try:
number = int(input("请输入数字："))
except ValueError:
print("输入不是数字")
else:
print(f"你输入的是 {number}")
finally:
print("程序结束")

常见流程：

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是

否

进入 try

是否发生异常？

执行 except

执行 else

执行 finally

不要乱用 except Exception

下面写法能抓很多错误：

try:
number = int(input("请输入数字："))
except Exception:
print("出错了")

但它的问题是太宽。

你不知道到底出了什么错，也可能把真正应该修复的 bug 藏起来。

更好的方式是捕获具体异常：

try:
number = int(input("请输入数字："))
except ValueError:
print("请输入合法数字")

只有当你确实需要兜底处理，并且会记录错误信息时，才考虑捕获更宽的异常。

完整案例，学习记录工具

这个工具会：

import json
from pathlib import Path

BASE_DIR = Path(__file__).resolve().parent
RECORD_FILE = BASE_DIR / "study_records.json"

def load_records() –> list[dict]:
"""读取学习记录，文件不存在时返回空列表。"""
if not RECORD_FILE.exists():
return []

with RECORD_FILE.open("r", encoding="utf-8") as file:
return json.load(file)

def save_records(records: list[dict]) –> None:
"""保存学习记录到 JSON 文件。"""
with RECORD_FILE.open("w", encoding="utf-8") as file:
json.dump(records, file, ensure_ascii=False, indent=2)

name = input("请输入姓名：")
course = input("请输入课程名：")
days = int(input("请输入学习天数："))

records = load_records()
records.append({
"name": name,
"course": course,
"days": days
})

save_records(records)

print("学习记录已保存")

这个例子已经是一个小工具了。

它不只是打印结果，还能把数据保存下来。

常见错误和修复

FileNotFoundError

原因：文件路径不存在。

修复：

JSONDecodeError

原因：JSON 文件内容格式不合法。

比如少了一个逗号，或者文件是空的。

处理方式：

import json

try:
with open("user.json", "r", encoding="utf-8") as file:
user = json.load(file)
except json.JSONDecodeError:
print("JSON 文件格式不正确")

中文乱码

原因：写入和读取编码不一致。

修复：

写入和读取都统一：

encoding="utf-8"

数字输入错误

原因：用户输入的不是合法数字。

修复：

try:
days = int(input("请输入学习天数："))
except ValueError:
print("学习天数必须是整数")

练习，做一个通讯录

要求：

参考代码可以沿用上面的学习记录工具，把字段改成 name 和 phone。

参考资料

• Python 输入输出教程：https://docs.python.org/3/tutorial/inputoutput.html
• Python 异常教程：https://docs.python.org/3/tutorial/errors.html
• Python JSON 文档：https://docs.python.org/3/library/json.html