8.python文件 - 技术栈

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1.**文件**

大家好，我是晓星航。今天为大家带来的是 python文件相关的讲解！😀

1.文件

1.1文件是什么

变量是把数据保存到内存中. 如果程序重启/主机重启, 内存中的数据就会丢失.

要想能让数据被持久化存储, 就可以把数据存储到硬盘中. 也就是在文件中保存.

在 Windows "此电脑" 中, 看到的内容都是文件.

通过文件的后缀名, 可以看到文件的类型. 常见的文件的类型如下:

文本文件 (txt)
可执行文件 (exe, dll)
图片文件 (jpg, gif)
视频文件 (mp4, mov)
office 文件 (.ppt, docx)
...

1.2文件路径

一个机器上, 会存在很多文件, 为了让这些文件更方面的被组织, 往往会使用很多的 "文件夹"(也叫做目录) 来整理文件.

实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的.

为了方便确定一个文件所在的位置, 使用 文件路径 来进行描述

例如, 上述截图中的 QQ.exe 这个文件, 描述这个文件的位置, 就可以使用路径

D:\program\qq\Bin\QQ.exe 来表示.

D: 表示盘符. 不区分大小写.
每一个 \ 表示一级目录. 当前 QQ.exe 就是放在 "D 盘下的 program 目录下的 qq 目录下的 Bin 目录中" .
目录之间的分隔符, 可以使用 \ 也可以使用 / . 一般在编写代码的时候使用 / 更方便.

上述以盘符开头的路径, 我们也称为 绝对路径.

除了绝对路径之外, 还有一种常见的表示方式是 相对路径. 相对路径需要先指定一个基准目录, 然后以基准目录为参照点, 间接的找到目标文件. 咱们课堂上暂时不详细介绍.

描述一个文件的位置, 使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的. 对于新手来说, 使用 绝对路径 更简单更好理解, 也不容易出错.

1.3文件操作

要使用文件, 主要是通过文件来保存数据, 并且在后续把保存的数据读取出来.

但是要想读写文件, 需要先 "打开文件", 读写完毕之后还要 "关闭文件".

1.3.1打开文件

使用内建函数 open 打开一个文件

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'r')

第一个参数是一个字符串, 表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串, 表示打开方式. 其中 r 表示按照读方式打开. w 表示按照写方式打开. a表示追加写方式打开，r+表示以读写方式打开.
如果打开文件成功, 返回一个文件对象. 后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开.
如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在), 就会抛出异常.

1.3.2关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件.

python 复制代码

f.close()

使用完毕的文件要记得及时关闭!

一个程序能同时打开的文件个数, 是存在上限的.

python 复制代码

flist = []
count = 0
while True:
    f = open('d:/test.txt', 'r')
    flist.append(f)
    count += 1
    print(f'count = {count}')

如上面代码所示, 如果一直循环的打开文件, 而不去关闭的话, 就会出现上述报错.

当一个程序打开的文件个数超过上限, 就会抛出异常.

注意: 上述代码中, 使用一个列表来保存了所有的文件对象. 如果不进行保存, 那么 Python 内置的垃圾回收机制, 会在文件对象销毁的时候自动关闭文件.

但是由于垃圾回收操作不一定及时, 所以我们写代码仍然要考虑手动关闭, 尽量避免依赖自动关闭

1.3.3写文件

文件打开之后, 就可以写文件了.

写文件, 要使用写方式打开, open 第二个参数设为 'w'如果文件不存在，会创建文件。
'w+'读写模式，打开文件进行读写操作。文件会被截断（清空），如果文件不存在，会创建文件。
使用 write 方法写入文件

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()

用记事本打开文件, 即可看到文件修改后的内容

如果是使用 'r' 方式打开文件, 则写入时会抛出异常

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'r')
f.write('hello')
f.close()

使用 'w' 一旦打开文件成功, 就会清空文件原有的数据.
使用 'a' 实现 "追加写", 此时原有内容不变, 写入的内容会存在于之前文件内容的末尾，如果文件不存在，会创建文件。
'a+'：追加和读写模式，以追加和读写模式打开文件。如果文件存在，新内容将追加到文件末尾；如果文件不存在，会创建文件。

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()

f = open('d:/test.txt', 'a')
f.write('world')
f.close()

针对已经关闭的文件对象进行写操作, 也会抛出异常.

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()
f.write('world')

1.3.4读文件

读文件内容需要使用 'r' 的方式打开文件
或使用'r+'读写的方式打开文件，文件必须存在，否则会引发 FileNotFoundError 异常。
使用 read 方法完成读操作. 参数表示 "读取几个字符"

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'r',encoding='utf-8')
result = f.read(2)
print(result)
f.close()

注：这里的硬盘位置写D或者d都可以，后面的编码方式写utf8 utf-8 UTF8 UTF-8 都可以，我们的编译器都会默认识别为utf-8的编码方式

如果文件是多行文本, 可以使用 for 循环一次读取一行

先构造一个多行文件

python 复制代码

f = open('D:/code.txt', 'r',encoding='utf-8')
for line in f:
    print(f'line = {line}')
f.close()

注意: 由于文件里每一行末尾都自带换行符, print 打印一行的时候又会默认加上一个换行符, 因此打印结果看起来之间存在空行.

使用 print(f'line = {line}', end='') 手动把 print 自带的换行符去掉
python 复制代码
f = open('D:/code.txt', 'r',encoding='utf-8')
for line in f:
    print(f'line = {line}',end='')
f.close()

使用 readlines 直接把文件整个内容读取出来, 返回一个列表. 每个元素即为一行.

python 复制代码

f = open('D:/code.txt', 'r',encoding='utf-8')
line = f.readlines()
print(line)
f.close()

此处的 \n 即为换行符.

1.4关于中文的处理

当文件内容存在中文的时候, 读取文件内容不一定就顺利.

同样上述代码, 有的同学执行时可能会出现异常

也有的同学可能出现乱码.

计算机表示中文的时候, 会采取一定的编码方式, 我们称为 "字符集"

所谓 "编码方式" , 本质上就是使用数字表示汉字.

我们知道, 计算机只能表示二进制数据. 要想表示英文字母, 或者汉字, 或者其他文字符号, 就都要通过编码.

最简单的字符编码就是 ascii. 使用一个简单的整数就可以表示英文字母和阿拉伯数字.

但是要想表示汉字, 就需要一个更大的码表.

一般常用的汉字编码方式, 主要是 GBK 和 UTF-8

必须要保证文件本身的编码方式, 和 Python 代码中读取文件使用的编码方式匹配, 才能避免出现上述问题

Python3 中默认打开文件的字符集跟随系统, 而 Windows 简体中文版的字符集采用了 GBK, 所以如果文件本身是 GBK 的编码, 直接就能正确处理.

如果文件本身是其他编码(比如 UTF-8), 那么直接打开就可能出现上述问题

使用记事本打开文本文件, 在 "菜单栏" -> "文件" -> "另存为" 窗口中, 可以看到当前文件的编码方式

如果此处的编码为 ANSI , 则表示 GBK 编码.
如果此处为 UTF-8 , 则表示 UTF-8 编码.

此时修改打开文件的代码, 给 open 方法加上 encoding 参数, 显式的指定为和文本相同的字符集, 问题即可解决.

python 复制代码

f = open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8')

PS: 字符编码问题, 是编程中一类比较常见, 又比较棘手的问题. 需要对于字符编码有一定的理解, 才能从容应对.

1.5使用上下文管理器

打开文件之后, 是容易忘记关闭的. Python 提供了 上下文管理器 , 来帮助程序猿自动关闭文件.

使用 with ... as语句打开文件.
当 with 内部的代码块执行完毕后, 就会自动调用关闭方法.

python 复制代码

with open('D:/code.txt','r',encoding='utf-8')as f:
    result = f.readlines()
    print(result)

with 语句作用：

当使用 with 语句时，在代码块执行完毕后，文件对象会自动关闭。这是通过上下文管理器实现的，文件对象实现了上下文管理器协议。无需手动调用 f.close() 方法，避免了因忘记关闭文件而导致的资源泄漏问题。
即使在代码块内部发生异常，with 语句也能确保文件被正确关闭。

python 复制代码

try:
    with open('example.txt', 'r') as f:
        # 假设这里发生异常
        1 / 0
        content = f.read()
        print(content)
except ZeroDivisionError:
    print("An error occurred, but the file is still closed.")

在上述代码中，即使在读取文件内容之前发生了除以零的异常，文件对象 f 也会被自动关闭，因为 with 语句会在异常处理前确保文件关闭。

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