18_Python文件操作

计算机中的文件

文件是存储在计算机上的数据集合，它可以是文本、图片、音频、视频或其他任何类型的数据。

在计算机系统中，文件通常用来长期保存信息。
- 文本文件：一种以字符编码（如ASCII、UTF-8、UTF-16等）的形式存储数据的文件。这些文件通常包含人类可读的字符，如字母、数字、标点符号和其他符号。
- 二进制文件：一种以二进制编码形式存储数据的文件，它包含的数据不是以字符形式直接表示的，而是以0和1的二进制形式表示。

文件处理步骤

打开文件
读取、写入
关闭文件

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# 打开文件
f = open(file="./example1.txt")
# 读取文件
data = f.read()
# 关闭文件
f.close()
print(data)

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# 打开文件
f1 = open(file="./example2.txt",mode="w")
# 写入文件，返回值是写入的字符长度。
f1.write(data)
# 关闭文件
f1.close()

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# 防止打开文件过程中出错，加上 try ... except
try:
    f1 = open(file="./b.txt",mode="w")
    # 写入文件
    f1.write(data)
finally:
    # 不管是否报错，都关闭文件。
    f1.close()

获取文件对象

在Python中，open() 函数用于打开一个文件，并返回一个文件对象，该对象可用于读取或写入文件内容。

open(file,mode,encoding)
- file: 这是第一个参数，表示要打开的文件的路径。它是必须得，它可以是一个相对路径或绝对路径。
  - 相对路径：以当前文件目录为参照。
    - 当前目录: example.txt 表示当前目录下有一个example.txt文件。
    - 下级目录: subfolder/data.csv：这表示在当前目录中，有一个名为 subfolder 的子目录，而 data.csv 文件位于该子目录中。
    - 上级目录：../images/photo.jpg：表示在当父目录中，有一个名为 images 的目录，而 photo.jpg 文件位于该目录中。
  - 绝对路径：以盘符开头的路径。
- mode: 这是第二个参数，指定文件打开的模式。它是可选的，如果省略，默认模式是 'r'（读取模式）。常见的模式：
  - 'r': 只读模式（默认）。如果文件不存在，会抛出 FileNotFoundError。
  - 'w': 写入模式。如果文件已存在，则将其覆盖；如果文件不存在，将创建一个新文件。
  - 'x': 独占创建模式。如果文件已存在，则抛出 FileExistsError；否则，创建一个新文件。
  - 'a': 追加模式。如果文件已存在，写入的数据会被添加到文件的末尾；如果文件不存在，将创建一个新文件。
  - 'b': 二进制模式。与上述模式结合使用，如 'rb', 'wb', 'ab' 等。
  - 't': 文本模式（默认）。与上述模式结合使用，如 'rt', 'wt', 'at' 等。
- encoding: 这是第三个参数，指定文件的编码格式。它也是可选的，默认编码通常是平台相关的。当打开一个文本文件时，这个参数非常有用，特别是在处理非ASCII字符时。常见的编码格式：
  - 'utf-8': 适用于多种语言的国际编码。
  - 'utf-16': 一种支持更多字符集的编码，通常用于处理特殊字符。
  - 'ascii': 仅支持ASCII字符集的编码。
  - 'latin-1', 'iso-8859-1': 西欧语言常用的编码。

以下是一个使用 open() 函数的示例，打开一个名为 example.txt 的文件，以文本模式读取，并指定使用 utf-8 编码：

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with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    content = file.read()
    print(content)

在这个示例中，如果 example.txt 文件存在，它将以只读模式打开，并且假设文件内容是以 utf-8 编码的。使用 with 语句确保文件在操作完成后会被正确关闭。

编码（Encoding）

编码是将字符串（str类型）转换成字节序列（bytes类型）的过程。这通常在需要将字符串写入文件或通过网络发送时进行。

语法：str.encode(encoding='utf-8', errors='strict')
参数：
- encoding: 指定要使用的编码（如 'utf-8', 'ascii', 'latin-1' 等）。
- errors: 指定处理编码错误的策略（如 'strict', 'ignore', 'replace' 等）。

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text = "Hello, World!"
encoded_text = text.encode(encoding='utf-8')
print(encoded_text)  # 输出：b'Hello, World!'

解码（Decoding）

解码是将字节序列（bytes类型）转换回字符串（str类型）的过程。这通常在从文件读取或从网络接收数据后进行。

语法：bytes.decode(encoding='utf-8', errors='strict')
参数：
- encoding: 指定字节序列使用的编码。
- errors: 指定处理解码错误的策略。

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encoded_text = b'Hello, World!'
decoded_text = encoded_text.decode(encoding='utf-8')
print(decoded_text)  # 输出：Hello, World!

编码解码注意事项

编码和解码必须匹配：编码时使用的编码格式和解码时使用的编码格式必须相同，否则可能会导致数据损坏或错误。
错误处理：在编码和解码过程中可能会遇到无法处理的字符或字节序列。通过设置 errors 参数，可以指定如何处理这些错误（例如，忽略它们或用特殊字符替换）。
默认编码：在Python 3中，默认的字符串编码是UTF-8，它支持多种语言的字符。

理解编码和解码是处理文本数据时非常重要的，尤其是在国际化和多语言环境中。正确地处理编码可以避免乱码问题，并确保数据的一致性和可靠性。

读取文件的方式

逐行读取

如果你想逐行处理文件，可以使用readline()或迭代文件对象。

使用readline()

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with open('example.txt', 'r') as file:
    line = file.readline()
    while line:
        print(line, end='')  # 使用end=''避免重复打印换行符
        line = file.readline()

迭代文件对象

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with open('example.txt', 'r') as file:
    for line in file:
        print(line, end='')

读取所有行到列表

使用readlines()方法可以将文件的所有行读取到一个列表中。

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with open('example.txt', 'r') as file:
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line, end='')

使用with语句以外的读取方式

虽然不推荐，但你也可以不使用with语句来读取文件。在这种情况下，你需要确保在操作完成后手动关闭文件。

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file = open('example.txt', 'r')
content = file.read()
print(content)
file.close()  # 手动关闭文件

读取特定数量的字符或字节

你可以使用read(size)方法来读取文件中的特定数量的字符或字节。

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with open('example.txt', 'r') as file:
    size_to_read = 10
    content = file.read(size_to_read)
    while content:
        print(content, end='')
        content = file.read(size_to_read)

写入文件的方式

使用 write() 方法

最简单的方式是使用 write() 方法将字符串写入文件。如果文件不存在，它将自动创建。

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with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, World!')

追加内容到文件

如果你想在文件末尾追加内容而不是覆盖它，可以使用 'a' 模式。

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with open('example.txt', 'a') as file:
    file.write('\nThis is a new line.')

写入多行

你可以通过在字符串中使用换行符 \n 来写入多行。

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with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Line 1\nLine 2\nLine 3')

使用 writelines() 方法

如果你想写入一个字符串列表，可以使用 writelines() 方法。

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lines = ['Line 1\n', 'Line 2\n', 'Line 3']
with open('example.txt', 'w') as file:
    file.writelines(lines)

写入二进制数据

要写入二进制数据，你应该使用 'wb' 模式。

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with open('example.bin', 'wb') as file:
    file.write(b'\x00\x01\x02')

注意事项

使用 with 语句是一种安全的方式来处理文件，因为它会在代码块执行完毕后自动关闭文件。
确保你有写入文件的权限。
在写入之前，考虑是否需要备份原始文件。
如果写入的是文本文件，确保指定正确的编码格式以避免乱码。

以上就是Python中写入文件的一些常见方式。根据你的需求选择合适的方法。

附件

本文对应的jupyter notebook源码链接，欢迎下载练习：https://download.csdn.net/download/fx_yzjy101/89785190

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