生命在于学习——Python人工智能原理（2.6.1）

六 Python的文件系统

6.1 打开文件

在Python中，可以使用内置的open函数来打开文件，open函数的基本语法如下：

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file = open(file_name, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

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参数说明：

file_name (必需)：要打开的文件名或路径。
mode (可选，默认为 'r')：文件打开模式。常见的模式有：
'r'：只读模式（默认）。
'w'：只写模式，如果文件已存在则会被覆盖。
'x'：创建文件并写入，如果文件已存在则会产生异常。
'a'：追加模式，如果文件已存在则在文件末尾追加内容。
'b'：二进制模式（可以与上述模式组合，如 'rb' 或 'wb'）。
't'：文本模式（默认，通常不需要明确指定）。
'+'：表示可以同时读写文件（如 'r+'、'w+'、'a+'）。
buffering (可选，默认为 -1)：设置缓冲策略。
0 表示无缓冲（仅用于二进制模式）。
1 表示行缓冲（仅用于文本模式）。
大于 1 的值表示缓冲区大小（以字节为单位）。
-1 表示默认缓冲策略。
encoding (可选，用于文本模式)：设置文件编码方式，如 'utf-8'。
errors (可选，用于文本模式)：设置编码错误的处理方式，如 'ignore'、'replace' 等。
newline (可选，用于文本模式)：控制跨平台的新行符。可以是 None、'\n'、'\r'、'\r\n' 或其他任何字符串。
closefd (可选，仅当文件描述符由 opener 提供时有用)：如果为 True，则在文件对象被关闭时，底层文件描述符也会被关闭。默认为 True。
opener (可选)：一个可调用对象，用于打开文件描述符，如 os.open()。

6.2 关闭文件

使用完文件后，应该及时关闭以释放资源。

文件使用结束后采用close()方法关闭，关闭格式：

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变量名.close()

6.3 文件读取

当文件被打开后，按照打开方式的不同对文件进行相应的读写操作，如果文件用文本文件方式打开，读写按照字符串方式进行操作，使用当前计算机使用的编码或指定编码。

如果用二进制的方式打开，读写按照字节流方式操作。

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1. read(size)
read(size)方法从文件中读取指定数量的字节（或字符，在文本模式下）并返回。如果指定了size参数，则读取指定数量的字节或字符；如果没有指定size或size为负值，则读取并返回整个文件。

示例：

python
with open('example.txt', 'r') as file:  
    content = file.read(10)  # 读取前10个字符  
    print(content)
2. readline()
readline()方法从文件中读取一行，包括行尾的换行符（\n）。如果文件已经读取到末尾，则返回空字符串。这个方法在需要逐行处理文件内容时非常有用。

示例：

python
with open('example.txt', 'r') as file:  
    line = file.readline()  # 读取第一行  
    print(line, end='')  # 输出第一行，并去除默认的换行符  
  
    # 逐行读取并打印文件内容  
    while True:  
        line = file.readline()  
        if not line:  # 如果读取到空字符串，说明文件已读完  
            break  
        print(line, end='')
3. readlines()
readlines()方法读取文件中的所有行，并返回一个包含所有行（作为字符串列表）的列表。每一行都是一个字符串，包括末尾的换行符（\n）。如果文件很大，这个方法可能会占用大量内存，因为它会一次性读取整个文件。

示例：

python
with open('example.txt', 'r') as file:  
    lines = file.readlines()  # 读取所有行到列表中  
  
# 遍历列表并打印每一行  
for line in lines:  
    print(line, end='')

6.4 文件写入

在Python中，文件写入操作通常涉及使用open()函数以写入模式（'w'、'a'、'x'等）打开一个文件，并使用文件对象的write()方法将内容写入文件。以下是关于文件写入的详细介绍：

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写入模式
'w': 写入模式，如果文件已存在则会被覆盖，如果文件不存在则创建新文件。
'a': 追加模式，如果文件已存在，则在文件末尾追加内容；如果文件不存在，则创建新文件。
'x': 独占创建模式，如果文件已存在则会产生FileExistsError异常，如果文件不存在则创建新文件。
使用 write() 方法
write()方法用于将字符串写入文件。

python
with open('example.txt', 'w') as file:  # 以写入模式打开文件  
    file.write('Hello, World!\n')  # 写入字符串到文件  
  
with open('example.txt', 'a') as file:  # 以追加模式打开文件  
    file.write('This is an appended line.\n')  # 在文件末尾追加内容

写入其他类型数据

如果需要将非字符串类型的数据（如整数、浮点数、列表等）写入文件，通常需要先将其转换为字符串格式。

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python
with open('numbers.txt', 'w') as file:  
    file.write(str([1, 2, 3, 4, 5]))  # 将列表转换为字符串并写入文件

注意事项

使用with语句可以确保文件在使用完毕后被正确关闭。

写入文件时，如果文件不存在，则会创建新文件；如果文件已存在且使用'w'模式，则会覆盖原有内容。

如果需要在文件末尾追加内容，应使用'a'模式。

6.5 文件系统其他api

Python的os和os.path模块提供了许多与文件系统交互的API，以下是一些常用的API：

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os 模块
os.listdir(path): 列出指定目录下的文件和子目录名。
os.getcwd(): 返回当前工作目录。
os.chdir(path): 改变当前工作目录。
os.mkdir(path): 创建新目录。
os.rmdir(path): 删除空目录。
os.remove(path): 删除文件。
os.rename(old_path, new_path): 重命名文件或目录。
os.path.exists(path): 检查路径是否存在。
os.path.isfile(path): 检查路径是否为文件。
os.path.isdir(path): 检查路径是否为目录。
os.path.getsize(path): 获取文件大小（以字节为单位）。
os.path 模块
os.path模块提供了许多用于处理文件路径的实用函数。

os.path.abspath(path): 返回指定文件的绝对路径。
os.path.basename(path): 返回路径中的文件名。
os.path.dirname(path): 返回路径中的目录名。
os.path.join(path, *paths): 将一个或多个路径组件连接成一个路径名。
os.path.split(path): 将路径拆分为目录名和文件名。
os.path.splitext(path): 将路径拆分为文件名和扩展名。
os.path.isabs(path): 判断路径是否为绝对路径。
os.path.getmtime(path): 返回文件或目录的最后修改时间。
os.path.getatime(path): 返回文件或目录的最后访问时间。
os.path.getctime(path): 返回文件或目录的创建时间（在某些系统上可能是最后修改时间）。
使用这些API可以方便地在Python中进行文件系统的操作。