Python文件操作

原创

Heaven645

修改于 2024-07-27 07:47:24

1001

修改于 2024-07-27 07:47:24

文章被收录于专栏：Python学习

前言

Python作为一种高效且易于学习的编程语言，提供了一系列强大的文件操作功能，使得用户能够轻松地实现文件的读取、写入和管理。本章将详细讲解文件的编码以及读取、写入和追加操作。

本篇文章参考：黑马程序员

一、文件的编码

思考：计算机只能识别0和1，那么我们丰富的文本文件是如何被计算机识别并存储在硬盘中呢？

答案：使用编码技术（密码本）将内容翻译成0和1存入。

编码技术，即翻译的规则，记录了内容和二进制间进行相互转换的逻辑。

计算机中存在多种编码格式，如UTF-8、GBK和Big5等。这些编码将文本内容转换为二进制数据，不同的编码会产生不同的二进制表示，因此在进行文件读写操作时，使用正确的编码非常重要。UTF-8作为一种全球通用的编码格式，因其兼容性和灵活性，已成为互联网和现代应用中最广泛采用的编码方式。

二、文件的读取

内存中存放的数据在计算机关机后就会消失。要长久保存数据，就要使用硬盘、光盘、U 盘等设备。为了便于数据的管理和检索，计算机引入了“文件”的概念。

一篇文章、一段视频、一个可执行程序，都可以被保存为一个文件，并赋予一个文件名。操作系统以文件为单位管理磁盘中的数据。一般来说，文件可分为文本文件、视频文件、音频文件、图像文件、可执行文件等多种类别。

在日常生活中，文件操作主要包括打开、关闭、读、写等操作。我们平常对文件的基本操作大概可以分为打开文件、读写文件、关闭文件这三个步骤。

1.打开文件

open()打开函数：

在Python，使用open函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件。

基本语法： open(name,mode,encoding)

name：指定了要打开的文件的完整路径或相对路径（可包含文件的目录、文件名以及文件扩展名）
mode：设置打开文件的访问模式（只读、写入、追加等）

encoding:编码格式（推荐使用UTF-8）

在电脑的D盘中新建一个test.txt的文本文件，并输入如下内容：

# "D:/test.txt" 是test.txt的文本文件的绝对路径
f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
print(type(f))

<class '_io.TextIOWrapper'>

注意：

此时的f是open函数的文件对象，对象是Python中一种特殊的数据类型，拥有属性和方法，可以使用对象.属性或对象.方法对其进行访问
Python中open函数的参数签名通常为open(name, mode='r', buffering=-1, encoding=None,errors=None,newline=None, closefd=True, opener=None) 由于encoding参数不是open函数的第三个位置参数，所以不能使用位置参数传递，需用关键字参数直接指定，以避免潜在的混淆和错误
<class '_io.TextIOWrapper'>是 Python 中一个类的表示形式，表示当前对象是一个文本文件的包装器

2.读取文件

①read()方法：

基本语法：文件对象.read(num)

num表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节）。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取10个字节的结果：{f.read(10)}")

输出结果：读取10个字节的结果：床前明月光，疑是地上

如果没有传入num，那么就表示读取文件中所有的数据。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取全部内容的结果：{f.read()}")

输出结果：读取全部内容的结果：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。

连续调用read()方法来读取文件时，每次调用都会从上次读的位置继续往下读取。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取10个字节的结果：{f.read(10)}")
print(f"读取全部内容的结果：{f.read()}")

输出结果：读取10个字节的结果：床前明月光，疑是地上读取全部内容的结果：霜。举头望明月，低头思故乡。

【分析】

第一次调用read():

f.read(10) 文件指针会从文件的开头读取10个字节，并将文件指针移动到第11个字节处，即读取“床前明月光，疑是地上”。

第二次调用read():

它将从文件指针当前位置（即第11个字节）开始读取，直到文件结束。因此f.read() 会读取从当前文件指针位置到文件末尾的所有内容“霜。举头望明月，低头思故乡。”

②readlines()方法：

基本语法：文件对象.readlines()

readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行的数据为一个元素。

在test.txt文本文件中输入如下内容：

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——readlines():读取文件全部行，封装到列表中
lines=f.readlines()
print(f"lines对象的类型：{type(lines)}")
print(f"lines对象的内容：{lines}")

输出结果： lines对象的类型：<class 'list'> lines对象的内容：'床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。\n', '111，222，333，444，555\n', 'aaabbbccc'

在文本文件中，不同的行是通过换行符\n 来分隔的。当你在文本编辑器中输入文本并按下 Enter 键时，实际上是在文本中插入了一个换行符。使用 readlines() 方法从文件中读取所有行时，每行的内容也包括结束时的换行符\n。

③readline()方法：

一次读取一行内容。

基本语法：文件对象.readline()

在test.txt文本文件中输入如下内容：

# 读取文件——readline():一次读取一行内容
f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
line1=f.readline()
line2=f.readline()
print(f"第一行数据：{line1}")
print(f"第二行数据：{line2}")

输出结果：第一行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。第二行数据：111，222，333，444，555

使用 readline() 方法读取文件时，返回的每一行都包含行末的换行符\n。当你打印输出时，行末的换行符\n会导致内容之间多出一个空行。

为了避免这种情况，可以在打印时使用 strip() 方法从字符串中去除多余的换行符和其他空白字符。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
line1=f.readline()
line2=f.readline()
print(f"第一行数据：{line1.strip()}")  
print(f"第二行数据：{line2.strip()}")

输出结果：第一行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。第二行数据：111，222，333，444，555

④for循环读取文件行：

在test.txt文本文件中输入如下内容：

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# for循坏读取文件行
# 每一个line临时变量，就记录了文件的一行数据
i=0
for line in f:
    i+=1
    print(f"第{i}行数据：{line.strip()}")

输出结果：第1行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。第2行数据：111，222，333，444，555 第3行数据：aaabbbccc

3.关闭文件

①close语法：

基本语法： close() 关闭文件对象

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 调用 time 模块中的 sleep 函数，用于让程序暂停执行一段时间
# 500000 是暂停的时间，单位是秒
time.sleep(500000)

运行该段代码，发现test.txt文本文件不能被删除或者重命名，并且显示test.txt文本文件正在被Python占用。

【分析】

在调用 time.sleep(500000) 之前，文件 test.txt 处于打开状态。由于文件在打开后没有被关闭，所以操作系统将该文件标记为“正在使用中”。此时操作系统会阻止对文件的删除操作，防止数据损坏以及不一致性。因此，无法删除 test.txt 文件，系统会提示该文件正在被 Python 占用。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 文件的关闭
f.close()
time.sleep(500000)

运行后，可以正常删除test.txt文本文件。

【分析】

通过调用 f.close()，显式地关闭了文件，释放了文件的资源，并通知操作系统该文件不再被程序占用。由于文件已经被关闭，操作系统不再将其标记为“正在使用中”，因此可以正常删除 test.txt 文件。

f = open("D:/test.txt", "r", encoding="UTF-8")                                                     
f.close()
time.sleep(500000)

运行该段代码，发现test.txt文本文件不能被删除或者重命名，并且显示test.txt文本文件正在被Python占用。

【分析】

time.sleep(500000)使程序暂停大约139小时（500000秒）。在这段时间内文本文件 test.txt 会处于打开状态。只有在 time.sleep(500000) 完成后，程序才会继续执行并调用 f.close()，此时文件才会被关闭。

②with open语法：

通过在with open的语句块中对文件进行操作，可以在操作完成后自动关闭close文件，避免遗忘掉close方法。

基本语法： with open("文件路径","模式") as 文件对象:undefined # 在这里进行文件操作undefined ...undefined#文件在这里自动关闭

#with open语法操作文件:执行完后自动将文件关闭
with open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8") as f:
    for line in f:
        print(f"每一行数据：{line}")
time.sleep(500000)

运行后，可以正常删除test.txt文本文件。

【例题】

通过Windows的文本编辑器软件，将如下内容复制并保存到test.txt文本文件中，文件可以存储在任意位置。通过文件读取操作读取此文件，统计itheima单词出现的次数。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 方式一：读取全部内容，通过字符串count方法统计apple单词数量
content=f.read()
num=content.count("apple")
print(f"apple出现了{num}次")
# 关闭文件
f.close()

输出结果： apple出现了2次

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 方式二：一行行地读取内容
count=0     # 使用count变量来累计apple出现的次数
for line in f:
    # 通过strip方法去除换行符
    line=line.strip()
    # 通过split方法按空格切分
    words=line.split(" ")
    for word in words:
        if word=="apple":
            # 进行数量的累加
            count+=1
print(f"apple出现了{count}次")
# 关闭文件
f.close()

输出结果： apple出现了2次前言

Python作为一种高效且易于学习的编程语言，提供了一系列强大的文件操作功能，使得用户能够轻松地实现文件的读取、写入和管理。本章将详细讲解文件的写入以及追加操作。

本篇文章参考：黑马程序员

三、文件的写入

写入文件使用open函数的”w”模式进行写入，常用的方法有以下两种：

wirte()：写入内容
flush()：刷新内容到硬盘中

注意：

w模式：当文件不存在时会创建新文件
w模式：当文件存在时会清空原有内容

# 打开文件
# 如果文件不存在，“w”模式会帮我们创建文件
f=open("D:/test.txt","w",encoding="UTF-8")
f.write("Hello World!")   #内容写入到内存中（即缓冲区中）
# 使程序暂停 500000 秒（约139小时），在此期间程序不会执行任何其他操作。
time.sleep(500000)

双击打开test.txt文本文件，发现内容为空。

这是因为直接调用write方法，内容并未真正写入文件，而是会积攒在程序的内存中（即缓冲区中）。

缓冲区: 在写入文件时，数据可能被保留在缓冲区中，而不是立即写入磁盘
刷新机制: 当调用close 方法或程序结束时，缓冲区的内容会被自动写入文件
手动刷新: 如果需要在不关闭文件的情况下强制将缓冲区的内容写入磁盘，可以手动调用flush方法

这种设计可将数据暂时存储在缓冲区，减少对硬盘的写入次数，提高性能。

# 打开文件
f=open("D:/test.txt","w",encoding="UTF-8")
f.write("Hello World!")   #内容写入到内存中
# flush刷新
f.flush()   #将内存中积攒的内容，写入到硬盘文件中
time.sleep(500000)

双击打开test.txt文本文件，内容为“Hello World!”。

除此之外，close方法内置了flush方法的功能。

# 打开文件
f=open("D:/test.txt","w",encoding="UTF-8")
f.write("Hello World!")   #内容写入到内存中
# 关闭文件
f.close()   # close方法，内置了flush功能

双击打开test.txt文本文件，内容为“Hello World!”。

# 打开文件
f=open("D:/test.txt","w",encoding="UTF-8")
f.write("Hello World!")

但是我们在实践的过程中会发现，编写如上代码，没有调用flush方法也没有调用close方法，但是运行后双击打开test.txt还是会有"Hello World!"的内容。

这是因为如果 Python 程序正常结束，操作系统通常会在程序退出时自动刷新未写入的数据到文件。

四、文件的追加

追加写入文件使用open函数的”a”模式进行追加，常用的方法有以下两种：

wirte()：写入内容
flush()：刷新内容到硬盘中

注意：

a模式：当文件不存在时会创建新文件
a模式：当文件存在时会在原有内容后面继续写入
可使用\n实现换行

# 打开文件
f=open("D:/test.txt","a",encoding="UTF-8")
# write写入
f.write("Hello python!")

# 换行写入
f.write("\nHello everyone!")

# close关闭
f.close()

双击打开test.txt文本文件，内容如下：

【例题】

有一份账单文件，记录了消费收入的具体记录，内容如下：

name date money type remarks

小周,2022-01-01,100000,消费,正式

小周,2022-01-02,300000,收入,正式

小周,2022-01-03,100000,消费,测试

小林,2022-01-01,300000,收入,正式

小林,2022-01-02,100000,消费,测试

小林,2022-01-03,100000,消费,正式

小林,2022-01-04,100000,消费,测试

小林,2022-01-05,500000,收入,正式

小张,2022-01-01,100000,消费,正式

小张,2022-01-02,500000,收入,正式

小张,2022-01-03,900000,收入,测试

小王,2022-01-01,500000,消费,正式

小王,2022-01-02,300000,消费,测试

小王,2022-01-03,950000,收入,正式

小刘,2022-01-01,300000,消费,测试

小刘,2022-01-02,100000,消费,正式

小刘,2022-01-03,300000,消费,正式

请将以上内容复制并保存为 bill.txt文件并满足以下要求：

1.读取文件;

2.将文件内标记为测试的数据行丢弃;

3.将文件写出到bill.txt.bak文件作为备份’

# 打开文件得到文件对象，准备读取
fr= open("D:/bill.txt", "r", encoding="UTF-8")
# 打开文件得到文件对象，准备写入
fw= open("D:/bill.txt.bak", "w", encoding="UTF-8")
# for循坏读取文件
for line in fr:
    # 通过strip方法去除换行符
    line=line.strip()
    # 通过split方法按逗号切分，通过下标[4]得到remarks的内容
    if line.split(",")[4]=="测试":
        continue   #进入下一次循坏，后面的内容跳过
    # 将内容写出去
    fw.write(line)
    # 由于前面对内容进行了strip()的操作去除了换行符
    # 所以要手动加上换行符
    fw.write("\n")

# 关闭文件
fr.close()
fw.close()

运行后双击打开bill.txt.bak文件，文件内容如下：