【5.0】Python中级之文件操作
【一】文本处理引入
- 应用程序运行过程中产生的数据最先都是存放于内存中的
- 若想永久保存下来，必须要保存于硬盘中。应用程序若想操作硬件必须通过操作系统
- 而文件就是操作系统提供给应用程序来操作硬盘的虚拟概念
- 用户或应用程序对文件的操作，就是向操作系统发起调用，然后由操作系统完成对硬盘的具体操作。
【二】文件操作的基本流程
【1】操作文件方式一:open语句
- 有了文件的概念，我们无需再去考虑操作硬盘的细节，只需要关注操作文件的流程
# 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f
f = open('a.txt', 'r', encoding='utf-8') # 默认打开模式就为r
# 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
data = f.read()
# 3. 向操作系统发起关闭文件的请求，回收系统资源
f.close()
def open(file, mode='r', buffering=None, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True):
'r' open for reading (default) -- 打开以供阅读（默认）
'w' open for writing, truncating the file first -- 打开以进行写入，首先截断文件
'x' create a new file and open it for writing -- 创建一个新文件并打开它进行写入
'a' open for writing, appending to the end of the file if it exists -- 打开进行写入，如果存在，则附加到文件末尾
'b' binary mode -- 二进制模式
't' text mode (default) -- 文本模式（默认）
'+' open a disk file for updating (reading and writing) -- 打开磁盘文件进行更新（读取和写入）
'U' universal newline mode (deprecated) -- 通用换行模式（已弃用）
【2】操作方式二:with open 语句
（1）回收资源
- 应用程序的变量f和操作系统打开的文件。
- 在操作完毕一个文件时，必须把与该文件的这两部分资源全部回收
- 回收方法为
f.close() # 回收操作系统打开的文件资源
del f # 回收应用程序级的变量
-
其中del f一定要发生在f.close()之后
- 否则就会导致操作系统打开的文件无法关闭，白白占用资源，
-
而python自动的垃圾回收机制决定了我们无需考虑del f
- 这就要求我们，在操作完毕文件后，一定要记住f.close()
-
虽然我们如此强调，但是大多数读者还是会不由自主地忘记f.close()
（2）with关键字
- 考虑到这一点，python提供了with关键字来帮我们管理上下文
# 1、在执行完子代码块后，with 会自动执行f.close()
# open(文件路径/文件名, 打开模式,编码方式)
with open('a.txt', 'w', encoding='utf8') as f:
pass
# 2、可用用with同时打开多个文件，用逗号分隔开即可
with open('a.txt', 'r') as read_f, open('b.txt', 'w', encoding='utf8') as write_f:
data = read_f.read()
write_f.write(data)
【3】指定操作文本文件的字符编码
f = open(...)是由操作系统打开文件- 如果打开的是文本文件，会涉及到字符编码问题
- 如果没有为open指定编码，那么打开文本文件的默认编码很明显是操作系统说了算了，操作系统会用自己的默认编码去打开文件，在windows下是gbk，在linux下是utf-8。
- 这就用到了上节课讲的字符编码的知识：若要保证不乱码，文件以什么方式存的，就要以什么方式打开。
f = open('a.txt','r',encoding='utf-8')
【三】文件的操作模式
- r(默认的)：
- 只读
- w：
- 只写
- a：
- 只追加写
【1】r 模式的使用
（1）介绍:r只读模式
- 在文件不存在时则报错,文件存在文件内指针直接跳到文件开头
# 通过 with ... open ... 语句打开文件，并将文件内容一次性读出
with open('a.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
# 会将文件的内容由硬盘全部读入内存，赋值给res
res = f.read()
（2）用户认证功能练习
# 小练习：实现用户认证功能
inp_name = input('请输入你的名字: ').strip()
inp_pwd = input('请输入你的密码: ').strip()
with open(r'db.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f:
for line in f:
# 把用户输入的名字与密码与读出内容做比对
u, p = line.strip('\n').split(':')
if inp_name == u and inp_pwd == p:
print('登录成功')
break
else:
print('账号名或者密码错误')
（3）补充
- 当路径中可能存在有转义的字符时
- 或者
\\取消\的转义效果 - 字符串前面加上r来解决转义的问题
- 或者
# 将文件绝对路径做成字符串格式时，由于 \ 在Python中是转义符，因此和不用的字符会产生不同的转义效果
path = 'E:\PythonProjects\01.py' # 错误
# 修正方式一 : \\ 双转义，将原来的 \ 进行反转义
path = 'E:\\PythonProjects\\01.py' # \\ 反转义
# 修正方式二 : 在带 \ 的路径字符串前 + r 进行取消转义
path = r'E:\PythonProjects\01.py' # \\ +r 取消转义
【4】w 模式的使用
- w只写模式: 在文件不存在时会创建空文档,文件存在会清空文件,文件指针跑到文件开头
with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f:
f.write('你好\n')
f.write('我好\n')
f.write('大家好\n')
f.write('111\n222\n333\n')
-
强调
- 在文件不关闭的情况下,连续的写入，后写的内容一定跟在前写内容的后面
with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: # 这样连续写入文件，由于文件处于一直打开的状态，所以一直在接着写内容 f.write('你好\n') f.write('我好\n') f.write('大家好\n') f.write('111\n222\n333\n')- 如果重新以w模式打开文件，则会清空文件内容
with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: f.write('你好\n') # 由于上一次操作完文件，已经将文件关闭了，所以再重新打开文件写入内容时，就会覆盖掉原来的内容 with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: f.write('大家好\n')
【3】a 模式的应用
- a只追加写模式: 在文件不存在时会创建空文档,文件存在会将文件指针直接移动到文件末尾
with open('c.txt',mode='a',encoding='utf-8') as f:
f.write('44444\n')
f.write('55555\n')
# 小练习：实现注册功能:
name=input('username>>>: ').strip()
pwd=input('password>>>: ').strip()
with open('db1.txt',mode='a',encoding='utf-8') as f:
info='%s:%s\n' %(name,pwd)
f.write(info)
- 强调 w 模式与 a 模式的异同
-
相同点：在打开的文件不关闭的情况下，连续的写入，新写的内容总会跟在前写的内容之后
-
不同点：以 a 模式重新打开文件，不会清空原文件内容，会将文件指针直接移动到文件末尾，新写的内容永远写在最后
-
【4】+ 模式的应用
-
r+ w+ a+ :可读可写
-
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
【四】控制文件读写内容的模式
【1】大前提
- tb模式均不能单独使用,必须与r/w/a之一结合使用
【2】t（默认的）：文本模式
-
读写文件都是以字符串为单位的
-
只能针对文本文件
-
必须指定encoding参数
【3】b：二进制模式
-
读写文件都是以bytes/二进制为单位的
-
可以针对所有文件
-
一定不能指定encoding参数
【1】t 模式的使用
- 如果我们指定的文件打开模式为r/w/a，其实默认就是rt/wt/at
name_list = ['dream', 'hope']
with open('01.txt', 'w', encoding='utf8') as fp:
# 无法直接写入 列表 / 字典等类型
# fp.write(name_list) # Expected type 'str' (matched generic type 'AnyStr'), got 'list[str]' instead
# 只能写入字符串格式的内容，可以使用str强转
fp.write(str(name_list))
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
data = fp.read()
# 通过 r 模式读出来的数据都是字符串格式的
print(data, type(data))
# ['dream', 'hope'] <class 'str'>
# 及时读出来的数据符合列表格式，强转以后，仍然是字符串格式
data_list = list(data)
print(data_list, type(data_list))
# ['[', "'", 'd', 'r', 'e', 'a', 'm', "'", ',', ' ', "'", 'h', 'o', 'p', 'e', "'", ']'] <class 'list'>
- 强调：t 模式只能用于操作文本文件,无论读写，都应该以字符串为单位，而存取硬盘本质都是二进制的形式，当指定 t 模式时，内部帮我们做了编码与解码
【2】b 模式的使用
# b: 读写都是以二进制位单位
with open('1.mp4',mode='rb') as f:
data=f.read()
print(type(data)) # 输出结果为：<class 'bytes'>
with open('a.txt',mode='wb') as f:
msg="你好"
res=msg.encode('utf-8') # res为bytes类型
f.write(res) # 在b模式下写入文件的只能是bytes类型
-
强调：b模式对比t模式
-
在操作纯文本文件方面t模式帮我们省去了编码与解码的环节，b模式则需要手动编码与解码，所以此时t模式更为方便
-
针对非文本文件（如图片、视频、音频等）只能使用b模式
-
# 常见二进制格式文件后缀：
# .bin：通常用于存储计算机程序或数据的二进制文件，例如操作系统、应用软件和游戏等。
# .dmg：这是苹果公司Mac OS X操作系统中常用的磁盘映像文件格式，可以将多个文件打包成一个文件来方便传输和安装。
# .exe：这是Windows操作系统中的可执行文件扩展名，包含可直接运行的程序代码。
# .msi：这是Microsoft Windows中的一种安装包文件格式，包含了安装所需的全部文件和信息。
# .rar：这是一种常见的压缩文件格式，使用这种格式可以将多个文件压缩成一个较小的文件以节省空间。
# .zip：这是另一种常见的压缩文件格式，与.rar类似，也可以将多个文件压缩成一个较小的文件。
# 常见的图片文件后缀(二进制格式)
# * .jpg：这是最常用的照片文件格式，通常具有较高的图像质量。
# * .jpeg：这也是照片文件格式，通常比.jpg格式更小，但图像质量稍低。
# * .png：这是一种无损压缩的图像文件格式，通常用于创建透明背景的图像。
# * .gif：这是一种支持动画效果的图像文件格式，通常用于创建简单的动态图形。
# 常见的音频文件后缀(二进制格式)
# * .bmp：这是一种位图图像文件格式，通常用于打印或处理高质量图像。
# * .tiff：这是一种标签图像文件格式，通常用于专业级别的图像处理和输出。
# * .mp4：这是一种常用的视频文件格式，广泛用于互联网上的视频分享和流媒体服务。
# * .mov：这是Apple公司开发的一种视频文件格式，通常用于其产品中的视频编辑和播放功能。
# * .avi：这是一种早期的视频文件格式，被广泛用于电影制作和电视节目录制等领域。
【3】练习:编写拷贝工具
（1）需求
# 小练习
# 编写文件拷贝工具
# 输入一个文件地址 --- 把文件内容读出来
# 输入一个文件地址 --- 把当前文件内容拷贝到新的地址和新的文件里面
# 旧地址：D:\Python\girl.jpg
# 新地址：D:\Python\img\girl.jpg
（2）代码
path_start = input("原始地址:>>>>").strip()
path_end = input("目标地址:>>>>").strip()
print(f"{path_start} to {path_end} :>>>> 已开始!")
with open(path_start, 'rb') as read_f, open(path_end, 'wb') as write_f:
write_f.write(read_f.read())
print(f"{path_start} to {path_end} :>>>> 已完成!")
【四】文件的操作方法
【1】读操作
f.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
f.readline()
- 读取一行内容,光标移动到第二行首部
f.readlines()
- 读取每一行内容,存放于列表中
- 强调
- f.read()与f.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
（1）一次性读入内容方式一
with open('01.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
# 句柄对象 f 是可以被迭代的，但是无法对句柄对象进行其他操作
for line in f:
# 同一时刻只读入一行内容到内存中
print(line)
（2）一次性读入内容方式二
with open('1.mp4', mode='rb') as f:
while True:
# 同一时刻只读入1024个Bytes到内存中
data = f.read(1024)
if len(data) == 0:
break
print(data)
【2】写操作
- f.write()
- 一次性全部写入
- f.writelines()
- 可以迭代写入可迭代对象内的内容
- write方法
# 针对文本模式的写,需要自己写换行符
def read_data():
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
data = fp.read()
print(data)
with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp:
fp.write('my name is dream' + '\n')
read_data()
# my name is dream
import requests
data_one = requests.get('https://pic.netbian.com/uploads/allimg/231130/013249-1701279169d900.jpg').content
# content_list = [bytes('333\n', encoding='utf-8'), '444\n'.encode('utf-8')]
with open('01.png', 'wb') as fp:
# 可以将列表中的每一个元素内容，写入到当前文件中，
# 但是要注意，如果没有特殊符号区分，则会首尾接在一起
fp.write(data_one)
- writelines方法
def read_data():
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
data = fp.read()
print(data)
content_list = ['my name is dream', '\n', 'my age is 18', 'my hobby is music']
with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp:
# 可以将列表中的每一个元素内容，写入到当前文件中，但是要注意，如果没有特殊符号区分，则会首尾接在一起
fp.writelines(content_list)
read_data()
# my name is dream
# my age is 18my hobby is music
import requests
data_one = requests.get('https://pic.netbian.com/uploads/allimg/231130/013249-1701279169d900.jpg').content
# content_list = [bytes('333\n', encoding='utf-8'), '444\n'.encode('utf-8')]
content_list = [data_one]
with open('01.png', 'wb') as fp:
# 可以将列表中的每一个元素内容，写入到当前文件中，
# 但是要注意，如果没有特殊符号区分，则会首尾接在一起
fp.writelines(content_list)
【3】判断文件是否可读/写/关闭
f.readable()
- 文件是否可读
f.writable()
- 文件是否可读
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()
- 获取文件的名字
with open('example.txt', mode='w', encoding='utf-8') as f:
print(f"可读性: {f.readable()}") # 输出: 可读性: False
print(f"可写性: {f.writable()}") # 输出: 可写性: True
print(f"是否关闭: {f.closed}") # 输出: 是否关闭: False
print(f"编码格式: {f.encoding}") # 输出: 编码格式: utf-8
f.flush() # 立即将内容刷新到硬盘
print(f"在 'with' 块之后是否关闭: {f.closed}") # 输出: 在 'with' 块之后是否关闭: True
【五】主动控制文件内指针移动
【1】大前提
- 文件内指针的移动都是Bytes为单位的,唯一例外的是t模式下的read(n),n以字符为单位
【2】语法
# 文本内容如下
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
data=f.read(3) # 读取3个字符
with open('a.txt',mode='rb') as f:
data=f.read(3) # 读取3个Bytes
【3】示例
- 文本内容
abc你真帅!
- 一次性全部读取
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
# 不指定字节个数时，取出来的是全部数据
data = fp.read()
print(data)
# abc你真帅!
- 读取指定字符个数内容
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
# 指定读取3个字节的数据
data = fp.read(3)
print(data)
# abc
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
# 指定读取4个字节的数据
data = fp.read(4)
print(data)
# abc你
【4】seek移动指针
-
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
-
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
-
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
-
-
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
（1）0模式详解
- 01.txt用utf-8编码，内容如下（abc各占1个字节，中文“你真帅”各占3个字节）
abc你真帅!
# 0模式的使用
with open('01.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
# 参照文件开头移动了3个字节
f.seek(3, 0)
# 查看当前文件指针距离文件开头的位置，输出结果为3
print(f.tell())
# 从第3个字节的位置读到文件末尾，输出结果为：你真帅!
print(f.read())
# 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
with open('01.txt', mode='rb') as f:
f.seek(6, 0)
# print(f.read()) # b'\xe7\x9c\x9f\xe5\xb8\x85!'
print(f.read().decode('utf-8'))
# 输出结果为: 真帅!
（2）1模式详解
# 1模式的使用
with open('01.txt', mode='rb') as f:
# 从当前位置往后移动3个字节，而此时的当前位置就是文件开头
f.seek(3, 1)
# 输出结果为：3
print(f.tell())
# 从当前位置往后移动4个字节，而此时的当前位置为3
f.seek(4, 1)
# 输出结果为：7
print(f.tell())
（3）2模式的详解
# 2模式的使用
with open('01.txt', mode='rb') as f:
# 参照文件末尾移动0个字节， 即直接跳到文件末尾
f.seek(0, 2)
# 输出结果为：9
print(f.tell())
# 参照文件末尾往前移动了3个字节
f.seek(-4, 2)
# 输出结果为：帅!
print(f.read().decode('utf-8'))
【4】小练习
- 实现动态查看最新一条日志的效果
import time
with open('access.log',mode='rb') as f:
f.seek(0,2)
while True:
line=f.readline()
if len(line) == 0:
# 没有内容
time.sleep(0.5)
else:
print(line.decode('utf-8'),end='')
【六】seek函数补充
-
在Python中seek函数用与移动文件中指针位置和指定指针移动偏移量大小
-
seek函数用于移动文件中指针位置和指定指针移动偏移量大小。
-
seek()函数格式为：
file. seek(offset[, whence]) -
offset是偏移量，可正可负，正数表示向后面移动offset位，负数表示向前面移动offset位；
-
whence有0,1,2三个参数，0表示将指针移动到文件开头，1表示将指针移动到当前位置，2表示将指针移动到文件结尾。
with open("字母表.txt", "r") as f:
a = f.read()
# 读取文件中所有字符
print(a)
# 从第三位开始输出
f.seek(2, 0)
print(f.read()) # 从索引2开始输出
# 结果输出为
ABCDEFGHIJKLMN
CDEFGHIJKLMN
【七】练习
【1】文本内容准备
- 这里需要注意，一个中文占三个字节，参数为9的话正好是三个中文字符，所以光标移动到索引为9的位置进行插入
张一蛋 山东 179 49 12344234523
李二蛋 河北 163 57 13913453521
王全蛋 山西 153 62 18651433422
【2】seek指针替换
def read_data():
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp:
data = fp.read()
print(data)
# 执行操作
with open('01.txt', mode='r+t', encoding='utf-8') as f:
f.seek(9)
f.write('<妇女主任>')
read_data()
'''
张一蛋<妇女主任> 179 49 12344234523
李二蛋 河北 163 57 13913453521
王全蛋 山西 153 62 18651433422
'''
# 但是会产生一个问题：会从指定指针位置，向后覆盖需要写入的内容
# 强调：
# 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
- 文件对应的是硬盘空间,硬盘不能修改对应着文件本质也不能修改,
- 那我们看到文件的内容可以修改,是如何实现的呢?
- 大致的思路是将硬盘中文件内容读入内存,然后在内存中修改完毕后再覆盖回硬盘
【3】完整替换
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
data = file.readlines()
line_list = []
for line in data:
if '张一蛋' in line:
line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(妇女主任)')
elif '李二蛋' in line:
line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(村长)')
elif '王全蛋' in line:
line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(书记)')
line_list.append(line)
print(line_list)
with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp:
fp.writelines(line_list)
张一蛋(妇女主任) 山东 179 49 12344234523
李二蛋(村长) 河北 163 57 13913453521
王全蛋(书记) 山西 153 62 18651433422
【4】替换内容思路简析
（1）文件修改方式一
- 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
with open('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
data=f.read()
with open('db.txt',mode='wt',encoding='utf-8') as f:
f.write(data.replace('kevin','SB'))
（2）文件修改方式二
- 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('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as read_f,\
open('.db.txt.swap',mode='wt',encoding='utf-8') as wrife_f:
for line in read_f:
wrife_f.write(line.replace('SB','kevin'))
os.remove('db.txt')
os.rename('.db.txt.swap','db.txt')
本文来自博客园，作者：Chimengmeng，转载请注明原文链接：https://www.cnblogs.com/dream-ze/p/17842410.html
