文件操作

什么是文件

文件是操作系统提供给用户/应用程序操作硬盘的一种虚拟的概念/接口。

用户/应用程序想要读写硬盘上保存的数据时，调用文件接口的过程：

1. 向操作系统发送相关请求；
2. 操作系统执行请求修改硬盘数据的请求

总结：用户\应用程序  ----->  操作系统  -----> 硬盘

用代码操作文件的基本流程

open方法

缺点，需要手动的去关闭文件

# 1. 打开文件，由应用程序向操作系统发起系统调用open(...)
# 操作系统打开该文件，对应一块硬盘空间，并返回一个文件对象赋值给一个变量file
file = open("02.txt", mode="rt", encoding="utf-8")
# 2. 调用文件对象下的读/写方法，会被操作系统转换为读/写硬盘的操作
content = file.read()

print(content)
# # 3. 向操作系统发起关闭文件的请求，回收系统资源
file.close()

# 文件中的内容
jack-521
eva-113
amigo-445

with open

文件操作完成后一定要及时回收操作系统资源和程序资源。但是这个file.close()和del file很容易在编写代码的过程中被忘记掉。

上下文管理器，1、在执行完子代码块后，with 会自动执行file.close()

通过文件句柄file操作读写操作，所有的读写操作写在with下面的自带吗块中。程序退出字代码块的时候会自动回收系统资源。

with open("02.txt", mode="rt", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()
    print(content)

# 文件中的内容
jack-521
eva-113
amigo-445

同时打开多个文件

with open("02.txt", mode="rt", encoding="utf-8") as f1, open("db.txt", mode="wt", encoding="utf-8") as f2:
    content = f1.read()
    f2.write(content)

如果太长，可以用\换行，下面功能和上面一样

with open("02.txt", mode="rt", encoding="utf-8") as f1, \
        open("db.txt", mode="wt", encoding="utf-8") as f2:
    content = f1.read()
    f2.write(content)

mode参数详解

t模式（默认）

控制文件读写内容的模式：t模式、b模式； **指的是读写的内容是字符串还是Bytes

t模式（默认的模式），一般如果是操作文本，t可以简写，当读取文件的时候，也可以直接写成with open("db.txt", encoding=utf-8) as file，省略掉文件模式。

wt = w
rt = r（或者不写）
at = a

注意点：

1. 读写都是以str（Unicode）为单位的
2. 文本文件，必须指定encoding="utf8"

b模式（二进制/bytes）

如果文件的mode为b模式，那么不需要指定encoding参数，不然会报错，常见的后缀：图片、音乐、视频、压缩文件等，都是需要使用b模式去读写的，所有文件都可以使用二进制模式去操作。

常见的文件模式

'r'：以只读模式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头，如果文件不存在则会引发FileNotFoundError错误。

'w'：以写入模式打开文件。如果文件存在，则会清空文件内容；如果文件不存在，则会创建一个新文件。文件的指针将会放在文件的开头。

'x'：以独占写入模式打开文件。如果文件存在，则会引发FileExistsError错误；如果文件不存在，则会创建一个新文件。文件的指针将会放在文件的开头。

'a'：以追加模式打开文件。如果文件存在，则文件指针将会放在文件的末尾；如果文件不存在，则会创建一个新文件。

'b'：以二进制模式打开文件。这个模式可以与上述模式组合使用，如'rb'、'wb'等。它用于处理二进制文件，如图片、视频等。

't'：以文本模式打开文件（默认模式）。这个模式可以与上述模式组合使用，如'rt'、'wt'等。它用于处理文本文件，如TXT文件等。

'+'：以读写模式打开文件，可以与上述模式组合使用，如'r+'、'w+'等。它允许对文件进行读写操作。

总结：

r只读模式

w只写模式

a只追加写模式

+：r+、w+、a+ （了解即可）

一般情况下用到的r w a模式比较多，b模式不需要指定encoding，t和b不能单独使用，必须跟r/w/a模式连用。

通过什么编码写入的文件，那么读取文件就需要采用一样的编码才可以。

读写操作模式	说明	备注
r	只读模式，默认	文件没有关闭时，第二次读将从指针上次停留的位置开始接着往下读
w	只写模式	mode="w" file=read()会报错
a	追加模式	a模式内不可读文件、指针再最后
+	读写模式，了解	在平时工作中，我们只单纯使用r/w/a，要么只读，要么只写，一般不用可读可写的模式
x	只写模式（不可读，了解）	文件不存在新建；文件存在则报错
b	二进制	不需要指定encoding

r模式演示

with open("02.txt", mode="rt", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()
    print(content)

w模式演示

with open("02.txt", mode="wt", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()
    print(content)

a模式演示

with open("02.txt", mode="at", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()
    print(content)

b模式演示

import requests

url = "https://pic.netbian.com/uploads/allimg/231111/010350-16996358307f29.jpg"
response = requests.get(url)
content = response.content

with open("BeautifulGirl.jpg", "wb") as file:
    file.write(content)
    print("写入完成！")

自制简易的文件拷贝工具

old_path = r"D:\Python\girl.jpg"
new_path = r"D:\Python\img\girl.jpg"

with open(r"{}".format(old_path), "rb") as f1, \
        open(r"{}".format(new_path), "wb") as f2:
    data = f1.read()
    f2.write(data)

编码方式模式

编码方式模式指的是open()中的encoding参数的使用。

encoding参数是用在文本文件中，且仅使用在t模式下。

当读写操作模式是r时，encoding表示解码的方式，即将其他二进制数据解码为Unicode格式二进制数据读到内存；

当读写操作模式是w时，encoding表示编码的方式，即将Unicode格式二进制数据编码为其他二进制数据保存到硬盘。

扩展资料：Python文本文件读写操作时的字符编码问题

操作文件的方法

读操作

read()

读取所有内容,执行完该操作后，文件指针会移动到文件末尾。

喜欢的句子.txt

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    data = file.read()
    print(data)  # 你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。

注意：read(n)在t模式是n指字符数，b模式下n指字节数

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    data = file.read(5)  # 读取五个字符
    print(data)  # 你懂的越多

读取一张图片

with open("BeautifulGirl.jpg", "rb") as file:
    content = file.read()
    print(content)

x90C/\x07\xb6\x1dO\xeb\xe9\xe9\xc5{\x8c\xdf\xb2/\xc4\xe89\xb4\xf8\xa1\xa1\xdc \x18\xdby\xe1i\x83\x93\xc6s%\xbe\xa9\n\x9c\x0e\xfb\x17\x04\x8f\xc2\x9c\xdf\xb2\xff\x00\xc6(X\x08<U\xe0\xfb\xb5\x1fx\xcbg\xaaY\xb6\xe0{*=\xe0\xc7\x7f\xbc\xa7\'\x1c\xf4\xa5\xec\xf7\xbbZ\xf4\xbbk\xa5\xae\x9e\x9d\xf6\xed~\xa6\xb1\xc5\xd2N\xf7OO=\xd5\xba;$\xdd\xee\xb6\xd9\xf5\xb1\xf3\xbe\xad\xf0\x9f\xe1\x86\xb8%]W\xc0\x1e\x0e\xbd\xf3\x83nk\x8f\x0f\xe92H\xe4\xf5,\xc6\xdfq-\x93\x93\x9f\xd35\xe3:\xdf\xec\x83\xfb;......

with open("BeautifulGirl.jpg", "rb") as file:
    while True:
        data = file.read(1024)
        if len(data) == 0:
            break
        print(data)

x90C/\x07\xb6\x1dO\xeb\xe9\xe9\xc5{\x8c\xdf\xb2/\xc4\xe89\xb4\xf8\xa1\xa1\xdc \x18\xdby\xe1i\x83\x93\xc6s%\xbe\xa9\n\x9c\x0e\xfb\x17\x04\x8f\xc2\x9c\xdf\xb2\xff\x00\xc6(X\x08<U\xe0\xfb\xb5\x1fx\xcbg\xaaY\xb6\xe0{*=\xe0\xc7\x7f\xbc\xa7\'\x1c\xf4\xa5\xec\xf7\xbbZ\xf4\xbbk\xa5\xae\x9e\x9d\xf6\xed~\xa6\xb1\xc5\xd2N\xf7OO=\xd5\xba;$\xdd\xee\xb6\xd9\xf5\xb1\xf3\xbe\xad\xf0\x9f\xe1\x86\xb8%]W\xc0\x1e\x0e\xbd\xf3\x83nk\x8f\x0f\xe92H\xe4\xf5,\xc6\xdfq-\x93\x93\x9f\xd35\xe3:\xdf\xec\x83\xfb;......

readline

读取一行内容,光标移动到第二行首部

喜欢的句子.txt

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。
山腰的风景很美
然而
我还是
想去山顶看看

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    data = file.readline()
    print(data)
    data = file.readline()
    print(data)
    data = file.readline()
    print(data)
    data = file.readline()
    print(data)
    data = file.readline()
    print(data)

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。

山腰的风景很美

然而

我还是

想去山顶看看

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    while True:
        data = file.readline()
        if len(data) == 0:
            break
        print(data)

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。

山腰的风景很美

然而

我还是

想去山顶看看

readlines

读取每一行内容,存放于列表中

列表中的每一项后面都会包括一个\n的换行符

喜欢的句子.txt

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。
山腰的风景很美
然而
我还是
想去山顶看看

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    data = file.readlines()
    print(data)

['你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。\n', '山腰的风景很美\n', '然而\n', '我还是\n', '想去山顶看看']

读操作注意事项

注意1：三个读函数都可以用在t模式和b模式下，t模式读出来的是字符，b模式下读出来的是Bytes字节(二进制)

注意2：read(n)在t模式是n指字符数，b模式下n指字节数

写操作

write

记得加上换行符

with open("喜欢的句子.txt", "wt", encoding="utf-8") as file:
    sentence = "你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。\n跟着光，成为光，散发光。\n"
    file.write(sentence)

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。
跟着光，成为光，散发光。

通过b模式去写入，不需要指定encoding

with open("喜欢的句子.txt", "wb") as file:
    sentence = "你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。\n跟着光，成为光，散发光。\n"
    file.write(sentence.encode("utf-8"))

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。
跟着光，成为光，散发光。

writelines

记得列表里面的每一项后面加上一个换行符，不然内容会写到一起

dataList = ['你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。\n', '跟着光，成为光，散发光。\n']
with open("喜欢的句子.txt", "wt", encoding="utf-8") as file:
    file.writelines(dataList)

你懂的越多，你就越像这个世界的孤儿。
跟着光，成为光，散发光。

with open("喜欢的句子.txt", "wb") as file:
    file.writelines(["跟着光\n".encode("utf-8"), "成为光\n".encode("utf-8"), "散发光\n".encode("utf-8")])

跟着光
成为光
散发光

如果是纯英文字符，可以直接加前缀b得到bytes类型

sentence = b"talk is cheap, show me the code.\n"
with open("喜欢的句子.txt", "wb") as file:
    file.writelines([sentence])

talk is cheap, show me the code.

写操作注意事项

1. 如果是纯英文字符，可以直接加前缀b得到bytes类型
2. '上'.encode('utf-8') 等同于bytes('上',encoding='utf-8')
3. 强调：read()与readlines()都是将内容一次性读入内容，如果内容过大会导致内存溢出，若还想将内容全读入内存，则必须分多次读入.

了解的方法

f.readable()  # 文件是否可读 r模式为True w或者a模式为Fale
f.writable()  # 文件是否可读 r模式为False
f.closed  # 文件是否关闭
f.encoding  # 如果文件打开模式为b,则没有该属性
f.flush()  # 立刻将文件内容从内存刷到硬盘
f.name
f.tell()  # 获取文件指针当前位置

bytes方法

sentence = "talk is cheap, show me the code."
data = sentence.encode("utf-8")

print(data)  # b'talk is cheap, show me the code.'

sentence = "talk is cheap, show me the code."
data = bytes(sentence, "utf-8")

print(data)  # b'talk is cheap, show me the code.'

避免读文件时内存溢出的方式

方式1

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    for line in file:
        print(line)  # 同一时刻只读入一行内容到内存中

方式2

with open("喜欢的句子.txt", encoding="utf-8") as file:
    while True:
        data = file.read(1024)  # 同一时刻只读入1024个Bytes到内存中
        if len(data) == 0:
            break
        print(data)

控制文件指针移动seek

# 之前文件内指针的移动都是由读/写操作而被动触发的，若想读取文件某一特定位置的数据，则需要用f.seek方法主动控制文件内指针的移动，详细用法如下：

# f.seek(指针移动的字节数,模式控制): 
# 模式控制:
	# 0: 默认的模式,该模式代表指针移动的字节数是以文件开头为参照的（参照物永远是文件开头位置）
	# 1: 该模式代表指针移动的字节数是以当前所在的位置为参照的（参照物是指针当前所在位置）
	# 2: 该模式代表指针移动的字节数是以文件末尾的位置为参照的（参照物是文件末尾的位置，应该倒着数）
    
# 补充：当指针移动的字节数n为整数时，表示往后移动；当n为负数时，表示往前移动；

# 强调：其中0模式可以在t或者b模式使用,而1跟2模式只能在b模式下用，012三种模式b模式下都可以用.
# 注意：由于在t模式下，会将读取的内容自动解码，所以必须保证读取的内容是一个完整中文数据，否则解码失败报错

content.txt

hero小满

with open("content.txt", encoding="utf-8") as file:
    file.seek(4, 0)
    print(file.read())  # 小满

with open("content.txt", "rb") as file:
    file.seek(4, 0) # 4个指针
    file.seek(3, 1) # 一个中文字占位三个字节
    print(file.read().decode("utf-8"))  # 满

with open("content.txt", "rb") as file:
    file.seek(-6, 2)  # 当seek为2的时候，第一个参数需要为负数
    print(file.read().decode("utf-8"))  # 小满

文件修改实战

1、硬盘空间是无法修改的，硬盘中数据的更新都是用新内容覆盖旧内容
2、内存中的数据是可以修改的

文件对应硬盘空间，硬盘不能修改也就是说文件不能修改。

想要修改文件的思路是将硬盘上的文件内容读入内存，在内存中修改完毕后再覆盖到硬盘上。

方案1实现思路：将文件内容发一次性全部读入内存,然后在内存中修改完毕后再覆盖写回原文件

优点: 在文件修改过程中同一份数据只有一份

缺点: 会过多地占用内存

content.txt

全体渣男起立，入队宣誓。

我宣示：做个俗人，不谈亏欠，不负遇见。做个俗人，没心没肺。没感情。
安稳自由，谈笑风生。做个俗人，只沾酒沾烟，不染感情。
做个俗人，忘南不归。做个俗人，贪财好色，一身正气。
做个俗人，你我无心，永不用心。从此寻花问柳，闭口不谈一生厮守。从此红灯绿酒，再也不掐牵谁。

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

with open("content.txt", "wt", encoding="utf-8") as file:
    file.write(data.replace("渣男", "海王"))

全体海王起立，入队宣誓。

我宣示：做个俗人，不谈亏欠，不负遇见。做个俗人，没心没肺。没感情。
安稳自由，谈笑风生。做个俗人，只沾酒沾烟，不染感情。
做个俗人，忘南不归。做个俗人，贪财好色，一身正气。
做个俗人，你我无心，永不用心。从此寻花问柳，闭口不谈一生厮守。从此红灯绿酒，再也不掐牵谁。

方案2实现思路：以读的方式打开原文件，以写的方式打开一个临时文件，一行行读取原文件内容，修改完后写入临时文件...,删掉原文件,将临时文件重命名原文件名。

优点: 不会占用过多的内存。

缺点: 在文件修改过程中同一份数据存了两份

import os

with open("content.txt", encoding="utf-8") as f1, \
    open("content.txt.swap", "wt", encoding="utf-8") as f2:
    for line in f1:
        f2.write(line.replace("渣男", "海王"))

os.remove("content.txt")
os.rename("content.txt.swap", "content.txt")

全体海王起立，入队宣誓。

我宣示：做个俗人，不谈亏欠，不负遇见。做个俗人，没心没肺。没感情。
安稳自由，谈笑风生。做个俗人，只沾酒沾烟，不染感情。
做个俗人，忘南不归。做个俗人，贪财好色，一身正气。
做个俗人，你我无心，永不用心。从此寻花问柳，闭口不谈一生厮守。从此红灯绿酒，再也不掐牵谁。

原始文件内容如下：

张一蛋 山东 179 49 12344234523
李二蛋 河北 163 57 13913453521
王全蛋 山西 153 62 18651433422

题目要求：

通过文件操作变成下面的结果

张一蛋（妇女主任） 山东 179 49 12344234523
张二蛋（村长） 河北 163 57 13913453521
王全蛋（书记） 山西 153 62 18651433422

data.txt就是原始文件内容，result.txt就是最终结果

dic = {
    "张一蛋": "张一蛋（妇女主任）",
    "李二蛋": "张二蛋（村长）",
    "王全蛋": "王全蛋（书记）"
}
with open("data.txt", "r+", encoding="utf-8") as f1, open("result.txt", "w", encoding="utf-8") as f2:
    for line in f1.read().splitlines():
        name = line.split()[0]  # 转成列表取出姓名
        new_text = line.replace(name, dic.get(name))
        f2.write(new_text + "\n")