第十三章 Python文件处理
一、概述
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.基本流程
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()
2.资源回收与with上下文管理
打开一个文件包含两部分资源：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：
1、f.close() #回收操作系统打开的文件资源
2、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()，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()
with open('a.txt','w') 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,\n
open('b.txt','w') 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
1. 控制文件读写操作的模式
r(默认的)：只读
w：只写
a：只追加写
1.1 案例一：r 模式的使用
# 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
with open('a.txt',mode='r',encoding='utf-8') as f:
res=f.read() # 会将文件的内容由硬盘全部读入内存，赋值给res
# 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')
1.2 案例二：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：
# 1 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
# 2 如果重新以w模式打开文件，则会清空文件内容
1.3 案例三：a 模式的使用
# 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')
#强调 w 模式与 a 模式的异同：
# 1 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
# 2 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
# 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)
1.4 案例四：+ 模式的使用(了解)
# 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
2. 控制文件读写内容的模式
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
t（默认的）：文本模式
1. 读写文件都是以字符串为单位的
2. 只能针对文本文件
3. 必须指定encoding参数
b：二进制模式:
1.读写文件都是以bytes/二进制为单位的
2. 可以针对所有文件
3. 一定不能指定encoding参数
2.1 案例一：t 模式的使用
# t 模式：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
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
res=f.read()
print(type(res)) # 输出结果为：<class 'str'>
with open('a.txt',mode='wt',encoding='utf-8') as f:
s='abc'
f.write(s) # 写入的也必须是字符串类型
#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
2.2 案例二： 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
1、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
2、针对非文本文件（如图片、视频、音频等）只能使用b模式
# 小练习： 编写拷贝工具
src_file=input('源文件路径: ').strip()
dst_file=input('目标文件路径: ').strip()
with open(r'%s' %src_file,mode='rb') as read_f,open(r'%s' %dst_file,mode='wb') as write_f:
for line in read_f:
# print(line)
write_f.write(line)
四、操作文件的方法
1.重点
# 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，有两种实现方式：
# 方式一
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
for line in f:
print(line) # 同一时刻只读入一行内容到内存中
# 方式二
with open('1.mp4',mode='rb') as f:
while True:
data=f.read(1024) # 同一时刻只读入1024个Bytes到内存中
if len(data) == 0:
break
print(data)
# 写操作
f.write('1111\n222\n') # 针对文本模式的写,需要自己写换行符
f.write('1111\n222\n'.encode('utf-8')) # 针对b模式的写,需要自己写换行符
f.writelines(['333\n','444\n']) # 文件模式
f.writelines([bytes('333\n',encoding='utf-8'),'444\n'.encode('utf-8')]) #b模式
2.了解
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
五、主动控制文件内指针移动
#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
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
# 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. 案例一： 0模式详解
# a.txt用utf-8编码，内容如下（abc各占1个字节，中文“你好”各占3个字节）
abc你好
# 0模式的使用
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f:
f.seek(3,0) # 参照文件开头移动了3个字节
print(f.tell()) # 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.read()) # 从第3个字节的位置读到文件末尾，输出结果为：你好
# 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('a.txt',mode='rb') as f:
f.seek(6,0)
print(f.read().decode('utf-8')) #输出结果为: 好
2.案例二： 1模式详解
# 1模式的使用
with open('a.txt',mode='rb') as f:
f.seek(3,1) # 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
print(f.tell()) # 输出结果为：3
f.seek(4,1) # 从当前位置往后移动4个字节，而此时的当前位置为3
print(f.tell()) # 输出结果为：7
3.案例三： 2模式详解
# a.txt用utf-8编码，内容如下（abc各占1个字节，中文“你好”各占3个字节）
abc你好
# 2模式的使用
with open('a.txt',mode='rb') as f:
f.seek(0,2) # 参照文件末尾移动0个字节， 即直接跳到文件末尾
print(f.tell()) # 输出结果为：9
f.seek(-3,2) # 参照文件末尾往前移动了3个字节
print(f.read().decode('utf-8')) # 输出结果为：好
# 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、文件的修改
# 文件a.txt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
# 执行操作
with open('a.txt',mode='r+t',encoding='utf-8') as f:
f.seek(9)
f.write('<妇女主任>')
# 文件修改后的内容如下
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
# 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 具体的实现方式分为两种:
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')
七、作业
1.需求一
#需求:
用户名和密码存放于文件中，格式为：egon|egon123
启动程序后，先登录，登录成功则让用户输入工资,然后打印商品列表，失败则重新登录，超过三次则退出程序
允许用户根据商品编号购买商品
用户选择商品后，检测余额是否够，够就直接扣款，不够就提醒
可随时退出，退出时，打印已购买商品和余额
#实现
# ！/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
import os
product_list = [['Iphone7', 5800],
['Coffee', 30],
['疙瘩汤', 10],
['Python Book', 99],
['Bike', 199],
['ViVo X9', 2499],
]
shopping_cart = {}
current_userinfo = []
db_file = r'db.txt'
while True:
print('''
1 登陆
2 注册
3 购物
''')
choice = input('>>: ').strip()
if choice == '1':
# 1、登陆
tag = True
count = 0
while tag:
if count == 3:
print('\033[45m尝试次数过多，退出。。。\033[0m')
break
uname = input('用户名：').strip()
pwd = input('密码：').strip()
with open(db_file, 'r', encoding='utf-8') as f:
for line in f:
line = line.strip('\n')
user_info = line.split(',')
uname_of_db = user_info[0]
pwd_of_db = user_info[1]
balance_of_db = int(user_info[2])
if uname == uname_of_db and pwd == pwd_of_db:
print('\033[48m登陆成功\033[0m')
# 登陆成功则将用户名和余额添加到列表
current_userinfo = [uname_of_db, balance_of_db]
print('用户信息为：', current_userinfo)
tag = False
break
else:
print('\033[47m用户名或密码错误\033[0m')
count += 1
elif choice == '2':
uname = input('请输入用户名：').strip()
while True:
pwd1 = input('请输入密码：').strip()
pwd2 = input('再次确认密码：').strip()
if pwd2 == pwd1:
break
else:
print('\033[39m两次输入密码不一致，请重新输入！！!\033[0m')
balance = input('请输入充值金额：').strip()
with open(db_file, 'a', encoding='utf-8') as f:
f.write('%s,%s,%s\n' % (uname, pwd1, balance))
elif choice == '3':
if len(current_userinfo) == 0:
print('\033[49m请先登陆...\033[0m')
else:
# 登陆成功后，开始购物
uname_of_db = current_userinfo[0]
balance_of_db = current_userinfo[1]
print('尊敬的用户[%s] 您的余额为[%s],祝您购物愉快' % (
uname_of_db,
balance_of_db
))
tag = True
while tag:
for index, product in enumerate(product_list):
print(index, product)
choice = input('输入商品编号购物，输入q退出>>: ').strip()
if choice.isdigit():
choice = int(choice)
if choice < 0 or choice >= len(product_list): continue
pname = product_list[choice][0]
pprice = product_list[choice][1]
if balance_of_db > pprice:
if pname in shopping_cart: # 原来已经购买过
shopping_cart[pname]['count'] += 1
else:
shopping_cart[pname] = {'pprice': pprice, 'count': 1}
balance_of_db -= pprice # 扣钱
current_userinfo[1] = balance_of_db # 更新用户余额
print(
"Added product " + pname + " into shopping cart,\033[42;1myour current\033[0m balance " + str(
balance_of_db))
else:
print("买不起，穷逼! 产品价格是{price},你还差{lack_price}".format(
price=pprice,
lack_price=(pprice - balance_of_db)
))
print(shopping_cart)
elif choice == 'q':
print("""
---------------------------------已购买商品列表---------------------------------
id 商品 数量 单价 总价
""")
total_cost = 0
for i, key in enumerate(shopping_cart):
print('%22s%18s%18s%18s%18s' % (
i,
key,
shopping_cart[key]['count'],
shopping_cart[key]['pprice'],
shopping_cart[key]['pprice'] * shopping_cart[key]['count']
))
total_cost += shopping_cart[key]['pprice'] * shopping_cart[key]['count']
print("""
您的总花费为: %s
您的余额为: %s
---------------------------------end---------------------------------
""" % (total_cost, balance_of_db))
while tag:
inp = input('确认购买(yes/no?)>>: ').strip()
if inp not in ['Y', 'N', 'y', 'n', 'yes', 'no']: continue
if inp in ['Y', 'y', 'yes']:
# 将余额写入文件
src_file = db_file
dst_file = r'%s.swap' % db_file
with open(src_file, 'r', encoding='utf-8') as read_f, \
open(dst_file, 'w', encoding='utf-8') as write_f:
for line in read_f:
if line.startswith(uname_of_db):
l = line.strip('\n').split(',')
l[-1] = str(balance_of_db)
line = ','.join(l) + '\n'
write_f.write(line)
os.remove(src_file)
os.rename(dst_file, src_file)
print('购买成功，请耐心等待发货')
shopping_cart = {}
current_userinfo = []
tag = False
else:
print('输入非法')
else:
print('\033[33m非法操作\033[0m')
