python 之文件操作

水深无声 2021-09-04 06:20 534阅读 0赞

## 目标 ##

*  文件的概念
 *  文件的基本操作
 *  文件/文件夹的常用操作
 *  文本文件的编码方式

## 01. 文件的概念 ##

### 1.1 文件的概念和作用 ###

*  计算机的 **文件**，就是存储在某种 **长期储存设备** 上的一段 **数据**
 *  长期存储设备包括：硬盘、U 盘、移动硬盘、光盘…

**文件的作用**

将数据长期保存下来，在需要的时候使用

### 1.2 文件的存储方式 ###

*  在计算机中，文件是以 **二进制** 的方式保存在磁盘上的

#### 文本文件和二进制文件 ####

*  文本文件
    
     *  可以使用 **文本编辑软件** 查看
     *  本质上还是二进制文件
     *  例如：python 的源程序
 *  二进制文件
    
     *  保存的内容 不是给人直接阅读的，而是 **提供给其他软件使用的**
     *  例如：图片文件、音频文件、视频文件等等
     *  二进制文件不能使用 **文本编辑软件** 查看

## 02. 文件的基本操作 ##

### 2.1 操作文件的套路 ###

在 **计算机** 中要操作文件的套路非常固定，一共包含**三个步骤**：

1.  打开文件
2.  读、写文件
    
     *  **读** 将文件内容读入内存
     *  **写** 将内存内容写入文件
3.  关闭文件

### 2.2 操作文件的函数/方法 ###

*  在 `Python` 中要操作文件需要记住 1 个函数和 3 个方法

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">序号</th> 
   <th align="left">函数/方法</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">01</td> 
   <td align="left">open</td> 
   <td align="left">打开文件，并且返回文件操作对象</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">02</td> 
   <td align="left">read</td> 
   <td align="left">将文件内容读取到内存</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">03</td> 
   <td align="left">write</td> 
   <td align="left">将指定内容写入文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">04</td> 
   <td align="left">close</td> 
   <td align="left">关闭文件</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  `open` 函数负责打开文件，并且返回文件对象
 *  `read`/`write`/`close` 三个方法都需要通过 **文件对象** 来调用

### 2.3 read 方法 —— 读取文件 ###

*  `open` 函数的第一个参数是要打开的文件名(文件名区分大小写)
    
     *  如果文件 **存在**，返回 **文件操作对象**
     *  如果文件 **不存在**，会 **抛出异常**
 *  `read` 方法可以一次性 **读入** 并 **返回** 文件的 **所有内容**
 *  `close` 方法负责 **关闭文件**
    
     *  如果 **忘记关闭文件**，**会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问**
 *  **注意**：`read` 方法执行后，会把 **文件指针** 移动到 **文件的末尾**

# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
    file = open("README")
    
    # 2. 读取
    text = file.read()
    print(text)
    
    # 3. 关闭
    file.close()

**提示**

*  在开发中，通常会先编写 **打开** 和 **关闭** 的代码，再编写中间针对文件的 **读/写** 操作！

#### 文件指针(知道) ####

*  **文件指针** 标记 **从哪个位置开始读取数据**
 *  **第一次打开** 文件时，通常 **文件指针会指向文件的开始位置**
 *  当执行了 `read` 方法后，**文件指针** 会移动到 **读取内容的末尾**
    
     *  默认情况下会移动到 **文件末尾**

**思考**

*  如果执行了一次 `read` 方法，读取了所有内容，那么再次调用 `read` 方法，还能够获得到内容吗？

**答案**

*  不能
 *  第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容

### 2.4 打开文件的方式 ###

*  `open` 函数默认以 **只读方式** 打开文件，并且返回文件对象

语法如下：

f = open("文件名", "访问方式")

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">访问方式</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">r</td> 
   <td align="left">以<strong>只读</strong>方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头，这是<strong>默认模式</strong>。如果文件不存在，抛出异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">w</td> 
   <td align="left">以<strong>只写</strong>方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">a</td> 
   <td align="left">以<strong>追加</strong>方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">r+</td> 
   <td align="left">以<strong>读写</strong>方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。如果文件不存在，抛出异常</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">w+</td> 
   <td align="left">以<strong>读写</strong>方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">a+</td> 
   <td align="left">以<strong>读写</strong>方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**提示**

*  频繁的移动文件指针，**会影响文件的读写效率**，开发中更多的时候会以 **只读**、**只写** 的方式来操作文件

**写入文件示例**

# 打开文件
    f = open("README", "w")
    
    f.write("hello python！\n")
    f.write("今天天气真好")
    
    # 关闭文件
    f.close()

### 2.5 按行读取文件内容 ###

*  `read` 方法默认会把文件的 **所有内容** **一次性读取到内存**
 *  如果文件太大，对内存的占用会非常严重

#### `readline` 方法 ####

*  `readline` 方法可以一次读取一行内容
 *  方法执行后，会把 **文件指针** 移动到下一行，准备再次读取

**读取大文件的正确姿势**

# 打开文件
    file = open("README")
    
    while True:
     # 读取一行内容
     text = file.readline()
    
     # 判断是否读到内容
     if not text:
     break
    
     # 每读取一行的末尾已经有了一个 `\n`
     print(text, end="")
    
    # 关闭文件
    file.close()

### 2.6 文件读写案例 —— 复制文件 ###

**目标**

用代码的方式，来实现文件复制过程

[![3qoWS1.png][]][3qoWS1.png 1]

#### 小文件复制 ####

*  打开一个已有文件，读取完整内容，并写入到另外一个文件

# 1. 打开文件
    file_read = open("README")
    file_write = open("README[复件]", "w")
    
    # 2. 读取并写入文件
    text = file_read.read()
    file_write.write(text)
    
    # 3. 关闭文件
    file_read.close()
    file_write.close()

#### 大文件复制 ####

*  打开一个已有文件，逐行读取内容，并顺序写入到另外一个文件

# 1. 打开文件
    file_read = open("README")
    file_write = open("README[复件]", "w")
    
    # 2. 读取并写入文件
    while True:
     # 每次读取一行
     text = file_read.readline()
    
     # 判断是否读取到内容
     if not text:
     break
    
     file_write.write(text)
    
    # 3. 关闭文件
    file_read.close()
    file_write.close()

## 03. 文件/目录的常用管理操作 ##

*  在 **终端** / **文件浏览器**、 中可以执行常规的 **文件** / **目录** 管理操作，例如：
    
     *  创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容、……
 *  在 `Python` 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 `os` 模块

### 文件操作 ###

### 目录操作 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">序号</th> 
   <th align="left">方法名</th> 
   <th align="left">说明</th> 
   <th align="left">示例</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">01</td> 
   <td align="left">listdir</td> 
   <td align="left">目录列表</td> 
   <td align="left"><code>os.listdir(目录名)</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">02</td> 
   <td align="left">mkdir</td> 
   <td align="left">创建目录</td> 
   <td align="left"><code>os.mkdir(目录名)</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">03</td> 
   <td align="left">rmdir</td> 
   <td align="left">删除目录</td> 
   <td align="left"><code>os.rmdir(目录名)</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">04</td> 
   <td align="left">getcwd</td> 
   <td align="left">获取当前目录</td> 
   <td align="left"><code>os.getcwd()</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">05</td> 
   <td align="left">chdir</td> 
   <td align="left">修改工作目录</td> 
   <td align="left"><code>os.chdir(目标目录)</code></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">06</td> 
   <td align="left">path.isdir</td> 
   <td align="left">判断是否是文件</td> 
   <td align="left"><code>os.path.isdir(文件路径)</code></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 提示：文件或者目录操作都支持 **相对路径** 和 **绝对路径**

## 04. 文本文件的编码格式(科普) ##

*  文本文件存储的内容是基于 **字符编码** 的文件，常见的编码有 `ASCII` 编码，`UNICODE` 编码等

> Python 2.x 默认使用 `ASCII` 编码格式  
> Python 3.x 默认使用 `UTF-8` 编码格式

### 4.1 ASCII 编码和 UNICODE 编码 ###

#### `ASCII` 编码 ####

*  计算机中只有 `256` 个 `ASCII` 字符
 *  一个 `ASCII` 在内存中占用 **1 个字节** 的空间
    
     *  `8` 个 `0/1` 的排列组合方式一共有 `256` 种，也就是 `2 ** 8`

[![3q7A4H.jpg][]][3q7A4H.jpg 1]

#### `UTF-8` 编码格式 ####

*  计算机中使用 **1~6 个字节** 来表示一个 `UTF-8` 字符，涵盖了 **地球上几乎所有地区的文字**
 *  大多数汉字会使用 **3 个字节** 表示
 *  `UTF-8` 是 `UNICODE` 编码的一种编码格式

### 4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文 ###

> Python 2.x 默认使用 `ASCII` 编码格式  
> Python 3.x 默认使用 `UTF-8` 编码格式

*  在 Python 2.x 文件的 **第一行** 增加以下代码，解释器会以 `utf-8` 编码来处理 python 文件

# *-* coding:utf8 *-*

> 这方式是官方推荐使用的！

*  也可以使用

# coding=utf8

#### unicode 字符串 ####

*  在 `Python 2.x` 中，即使指定了文件使用 `UTF-8` 的编码格式，但是在遍历字符串时，仍然会 **以字节为单位遍历** 字符串
 *  要能够 **正确的遍历字符串**，在定义字符串时，需要 **在字符串的引号前**，增加一个小写字母 `u`，告诉解释器这是一个 `unicode` 字符串(使用 `UTF-8` 编码格式的字符串)

# *-* coding:utf8 *-*
    
    # 在字符串前，增加一个 `u` 表示这个字符串是一个 utf8 字符串
    hello_str = u"你好世界"
    
    print(hello_str)
    
    for c in hello_str:
     print(c)

[3qoWS1.png]: /images/20210813/0a48a2461e3a46268ae786fc507f84ca.png
[3qoWS1.png 1]: https://imgchr.com/i/3qoWS1
[3q7A4H.jpg]: /images/20210813/42bb0d9e932e48ecb679c2f075678ffb.png
[3q7A4H.jpg 1]: https://imgchr.com/i/3q7A4H