Python3：文件操作

蓝莓味柯基2025-04-26 14:13

Python3：文件操作

文件操作是编程中的基础技能，Python 提供了简单而强大的文件处理功能。通过文件操作，你可以读取、写入、修改文件，实现数据的永久存储和共享。

文件操作的基本流程

  1. 打开文件
  2. 读取或写入数据
  3. 关闭文件

一、打开文件：open() 函数

python 复制代码 
file = open(filename, mode, encoding)

参数说明：

  • filename：文件路径
  • mode：打开模式（读、写、追加等）
  • encoding：字符编码（如 'utf-8'）

常用的文件打开模式

模式 描述
'r' 只读模式（默认）
'w' 写入模式（会覆盖现有内容）
'a' 追加模式（在文件末尾添加内容）
'x' 创建模式（如果文件已存在则失败）
'b' 二进制模式（与其他模式结合使用，如 'rb', 'wb'）
't' 文本模式（默认）
'+' 读写模式（与其他模式结合使用，如 'r+', 'w+'）

二、读取文件内容

读取整个文件

python 复制代码 
# 方法 1：读取所有内容为一个字符串
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    content = file.read()
    print(content)

# 方法 2：读取所有行到一个列表
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line.strip())  # strip() 移除行尾的换行符

逐行读取（处理大文件的理想方式）

python 复制代码 
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    for line in file:
        print(line.strip())

读取指定数量的字符

python 复制代码 
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    # 读取前10个字符
    chunk = file.read(10)
    print(chunk)

三、写入文件内容

写入字符串

python 复制代码 
with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:
    file.write("这是第一行\n")
    file.write("这是第二行\n")

写入多行

python 复制代码 
lines = ["第一行", "第二行", "第三行"]
with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:
    for line in lines:
        file.write(line + '\n')

使用 writelines() 写入多行

python 复制代码 
lines = ["第一行\n", "第二行\n", "第三行\n"]
with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:
    file.writelines(lines)

四、追加内容到文件

python 复制代码 
with open('output.txt', 'a', encoding='utf-8') as file:
    file.write("这是追加的一行\n")

五、文件指针操作

python 复制代码 
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    # 读取前5个字符
    print(file.read(5))
    
    # 获取当前位置
    position = file.tell()
    print(f"当前位置: {position}")
    
    # 移动到文件开头
    file.seek(0)
    print(f"回到开头后读取: {file.read(5)}")
    
    # 移动到特定位置
    file.seek(10)
    print(f"移动到第10个字节后读取: {file.read(5)}")

六、with 语句的好处

使用 with 语句（上下文管理器）打开文件的优点：

  • 自动关闭文件，即使发生异常
  • 代码更简洁、更易读
  • 避免资源泄漏
python 复制代码 
# 不推荐的方式
file = open('example.txt', 'r')
try:
    content = file.read()
    print(content)
finally:
    file.close()

# 推荐的方式
with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)
# 文件在这里自动关闭

七、处理二进制文件

python 复制代码 
# 读取二进制文件
with open('image.jpg', 'rb') as file:
    binary_data = file.read()
    print(f"文件大小: {len(binary_data)} 字节")

# 写入二进制文件
with open('copy.jpg', 'wb') as file:
    file.write(binary_data)

八、文件操作的实用例子

例子1：复制文件

python 复制代码 
def copy_file(source, destination):
    try:
        with open(source, 'rb') as src_file:
            with open(destination, 'wb') as dest_file:
                # 每次读取 1MB
                chunk_size = 1024 * 1024
                while True:
                    chunk = src_file.read(chunk_size)
                    if not chunk:
                        break
                    dest_file.write(chunk)
        print(f"文件从 {source} 复制到 {destination} 成功！")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"复制文件时出错: {e}")
        return False

# 使用函数复制文件
copy_file('original.txt', 'backup.txt')

例子2：文件内容统计

python 复制代码 
def analyze_text_file(filename):
    try:
        with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as file:
            content = file.read()
            
            # 基本统计
            char_count = len(content)
            word_count = len(content.split())
            line_count = content.count('\n') + 1  # +1 for the last line
            
            # 计算每个字符的出现频率
            char_freq = {}
            for char in content:
                if char in char_freq:
                    char_freq[char] += 1
                else:
                    char_freq[char] = 1
            
            # 排序并获取前5个最常见字符
            sorted_chars = sorted(char_freq.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)
            top_chars = sorted_chars[:5]
            
            # 打印统计结果
            print(f"文件：{filename}")
            print(f"字符数：{char_count}")
            print(f"单词数：{word_count}")
            print(f"行数：{line_count}")
            print("最常见的字符：")
            for char, count in top_chars:
                if char == '\n':
                    char_name = '换行符'
                elif char == ' ':
                    char_name = '空格'
                elif char == '\t':
                    char_name = '制表符'
                else:
                    char_name = char
                print(f"  '{char_name}': {count}次")
                
    except Exception as e:
        print(f"分析文件时出错: {e}")

# 分析文本文件
analyze_text_file('example.txt')

例子3：简单的日志记录器

python 复制代码 
import datetime

def log(message, log_file='app.log'):
    """记录带时间戳的日志消息"""
    timestamp = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S')
    log_entry = f"[{timestamp}] {message}\n"
    
    with open(log_file, 'a', encoding='utf-8') as file:
        file.write(log_entry)

# 使用日志记录器
log("程序启动")
try:
    result = 10 / 0
except Exception as e:
    log(f"错误: {e}")
log("程序结束")

例子4：CSV 文件处理

python 复制代码 
import csv

# 读取 CSV 文件
def read_csv(filename):
    data = []
    try:
        with open(filename, 'r', encoding='utf-8', newline='') as file:
            csv_reader = csv.reader(file)
            headers = next(csv_reader)  # 获取表头
            for row in csv_reader:
                data.append(row)
        print(f"读取了 {len(data)} 行数据")
        return headers, data
    except Exception as e:
        print(f"读取CSV文件时出错: {e}")
        return None, None

# 写入 CSV 文件
def write_csv(filename, headers, data):
    try:
        with open(filename, 'w', encoding='utf-8', newline='') as file:
            csv_writer = csv.writer(file)
            csv_writer.writerow(headers)  # 写入表头
            csv_writer.writerows(data)    # 写入数据行
        print(f"成功写入 {len(data)} 行数据")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"写入CSV文件时出错: {e}")
        return False

# 示例数据
headers = ['姓名', '年龄', '城市']
data = [
    ['张三', '25', '北京'],
    ['李四', '30', '上海'],
    ['王五', '22', '广州']
]

# 写入并读取CSV文件
write_csv('people.csv', headers, data)
read_headers, read_data = read_csv('people.csv')

例子5：简单的文件加密/解密

python 复制代码 
def xor_encrypt_decrypt(input_file, output_file, key):
    """
    使用简单的XOR加密/解密文件
    注意：这只是演示用，不适合真实的加密需求
    """
    try:
        with open(input_file, 'rb') as infile:
            data = infile.read()
            
        # 将密钥转换为字节
        if isinstance(key, str):
            key = key.encode()
        
        # XOR 操作（加密和解密是同一个操作）
        encrypted_data = bytearray()
        for i, byte in enumerate(data):
            key_byte = key[i % len(key)]
            encrypted_data.append(byte ^ key_byte)
            
        with open(output_file, 'wb') as outfile:
            outfile.write(encrypted_data)
            
        print(f"处理完成: {input_file} -> {output_file}")
        return True
    except Exception as e:
        print(f"处理文件时出错: {e}")
        return False

# 使用XOR加密/解密
# 加密
xor_encrypt_decrypt('original.txt', 'encrypted.bin', 'secret_key')
# 解密（使用相同的密钥）
xor_encrypt_decrypt('encrypted.bin', 'decrypted.txt', 'secret_key')

九、处理路径的工具：os 和 pathlib 模块

使用 os.path 模块

python 复制代码 
import os

# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print(f"当前目录: {current_dir}")

# 拼接路径
file_path = os.path.join(current_dir, 'data', 'example.txt')
print(f"文件路径: {file_path}")

# 检查路径是否存在
if os.path.exists(file_path):
    print(f"{file_path} 存在")
else:
    print(f"{file_path} 不存在")

# 区分文件和目录
if os.path.isfile(file_path):
    print(f"{file_path} 是文件")
elif os.path.isdir(file_path):
    print(f"{file_path} 是目录")

# 获取文件信息
if os.path.exists(file_path):
    size = os.path.getsize(file_path)
    modified_time = os.path.getmtime(file_path)
    print(f"文件大小: {size} 字节")
    print(f"修改时间: {modified_time}")

# 分割路径
dirname, filename = os.path.split(file_path)
print(f"目录: {dirname}")
print(f"文件名: {filename}")

# 分割文件名和扩展名
name, ext = os.path.splitext(filename)
print(f"文件名（无扩展名）: {name}")
print(f"扩展名: {ext}")

使用现代的 pathlib 模块

python 复制代码 
from pathlib import Path

# 创建路径对象
current_dir = Path.cwd()
print(f"当前目录: {current_dir}")

# 构建路径
file_path = current_dir / 'data' / 'example.txt'
print(f"文件路径: {file_path}")

# 检查路径是否存在
if file_path.exists():
    print(f"{file_path} 存在")
else:
    print(f"{file_path} 不存在")

# 区分文件和目录
if file_path.is_file():
    print(f"{file_path} 是文件")
elif file_path.is_dir():
    print(f"{file_path} 是目录")

# 获取文件信息
if file_path.exists():
    size = file_path.stat().st_size
    modified_time = file_path.stat().st_mtime
    print(f"文件大小: {size} 字节")
    print(f"修改时间: {modified_time}")

# 获取路径组件
print(f"父目录: {file_path.parent}")
print(f"文件名: {file_path.name}")
print(f"文件名（无扩展名）: {file_path.stem}")
print(f"扩展名: {file_path.suffix}")

# 遍历目录
if current_dir.is_dir():
    print("目录中的文件:")
    for item in current_dir.iterdir():
        print(f"  {'目录' if item.is_dir() else '文件'}: {item.name}")

十、处理目录

创建目录

python 复制代码 
import os
from pathlib import Path

# 使用 os 模块
if not os.path.exists('new_folder'):
    os.mkdir('new_folder')  # 创建单个目录
    print("目录已创建")

if not os.path.exists('path/to/nested/folder'):
    os.makedirs('path/to/nested/folder')  # 创建多级目录
    print("多级目录已创建")

# 使用 pathlib 模块
folder = Path('another_folder')
if not folder.exists():
    folder.mkdir()
    print("另一个目录已创建")

nested_folder = Path('another/nested/folder')
if not nested_folder.exists():
    nested_folder.mkdir(parents=True)  # 创建多级目录
    print("另一个多级目录已创建")

列出目录内容

python 复制代码 
import os
from pathlib import Path

# 使用 os 模块
folder_path = 'data'
if os.path.exists(folder_path) and os.path.isdir(folder_path):
    print(f"{folder_path} 中的内容:")
    
    # 列出文件和目录
    items = os.listdir(folder_path)
    for item in items:
        item_path = os.path.join(folder_path, item)
        item_type = "目录" if os.path.isdir(item_path) else "文件"
        print(f"  {item_type}: {item}")
    
    # 只列出文件
    files = [f for f in os.listdir(folder_path) if os.path.isfile(os.path.join(folder_path, f))]
    print(f"{folder_path} 中的文件: {files}")

# 使用 pathlib 模块
folder = Path('data')
if folder.exists() and folder.is_dir():
    print(f"{folder} 中的内容:")
    
    # 列出所有内容
    for item in folder.iterdir():
        item_type = "目录" if item.is_dir() else "文件"
        print(f"  {item_type}: {item.name}")
    
    # 只列出文件
    files = [item.name for item in folder.iterdir() if item.is_file()]
    print(f"{folder} 中的文件: {files}")
    
    # 使用通配符查找特定文件
    txt_files = list(folder.glob('*.txt'))
    print(f"{folder} 中的文本文件: {[f.name for f in txt_files]}")
    
    # 递归查找所有子目录中的文件
    all_txt_files = list(folder.glob('**/*.txt'))
    print(f"所有子目录中的文本文件: {[f.name for f in all_txt_files]}")

删除文件和目录

python 复制代码 
import os
import shutil
from pathlib import Path

# 删除文件
if os.path.exists('temp.txt'):
    os.remove('temp.txt')
    print("文件已删除")

# 删除空目录
if os.path.exists('empty_folder') and os.path.isdir('empty_folder'):
    os.rmdir('empty_folder')  # 只能删除空目录
    print("空目录已删除")

# 删除非空目录（及其所有内容）
if os.path.exists('non_empty_folder') and os.path.isdir('non_empty_folder'):
    shutil.rmtree('non_empty_folder')
    print("非空目录及其内容已删除")

# 使用 pathlib（Python 3.8+）
file_path = Path('another_temp.txt')
if file_path.exists():
    file_path.unlink()  # 删除文件
    print("另一个文件已删除")

dir_path = Path('another_empty_folder')
if dir_path.exists() and dir_path.is_dir():
    dir_path.rmdir()  # 只能删除空目录
    print("另一个空目录已删除")

十一、文件和目录的移动、复制和重命名

python 复制代码 
import os
import shutil
from pathlib import Path

# 重命名文件或目录
if os.path.exists('old_name.txt'):
    os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')
    print("文件已重命名")

# 移动文件或目录
if os.path.exists('source_file.txt'):
    shutil.move('source_file.txt', 'destination/source_file.txt')
    print("文件已移动")

# 复制文件
if os.path.exists('original.txt'):
    shutil.copy('original.txt', 'copy.txt')  # 复制文件
    print("文件已复制")
    
    shutil.copy2('original.txt', 'copy2.txt')  # 复制文件（保留元数据）
    print("文件已复制（带元数据）")

# 复制目录
if os.path.exists('original_dir') and os.path.isdir('original_dir'):
    shutil.copytree('original_dir', 'copy_dir')  # 复制整个目录树
    print("目录树已复制")

# 使用 pathlib 重命名
file_path = Path('old_path.txt')
if file_path.exists():
    file_path.rename('new_path.txt')
    print("文件已使用 pathlib 重命名")

十二、临时文件和目录

python 复制代码 
import tempfile
import os

# 创建临时文件
with tempfile.NamedTemporaryFile(delete=False) as temp_file:
    temp_name = temp_file.name
    temp_file.write(b"这是临时文件的内容")
    print(f"临时文件创建于: {temp_name}")

# 使用临时文件
with open(temp_name, 'r') as file:
    content = file.read()
    print(f"临时文件内容: {content}")

# 删除临时文件
os.unlink(temp_name)
print("临时文件已删除")

# 创建临时目录
temp_dir = tempfile.mkdtemp()
print(f"临时目录创建于: {temp_dir}")

# 在临时目录中创建文件
temp_file_path = os.path.join(temp_dir, 'example.txt')
with open(temp_file_path, 'w') as file:
    file.write("临时目录中的文件内容")

# 清理临时目录
import shutil
shutil.rmtree(temp_dir)
print("临时目录已删除")

十三、实际应用：简单的文件备份脚本

python 复制代码 
import os
import shutil
import datetime
import zipfile

def backup_folder(source_dir, backup_dir=None):
    """
    创建指定文件夹的备份压缩文件
    
    Args:
        source_dir: 要备份的源目录
        backup_dir: 备份文件存放目录，默认为当前目录
    
    Returns:
        backup_path: 备份文件的完整路径
    """
    # 源目录必须存在
    if not os.path.exists(source_dir):
        print(f"错误: 源目录 '{source_dir}' 不存在")
        return None
    
    # 默认备份到当前目录
    if backup_dir is None:
        backup_dir = os.getcwd()
    
    # 确保备份目录存在
    if not os.path.exists(backup_dir):
        os.makedirs(backup_dir)
    
    try:
        # 创建带时间戳的备份文件名
        source_name = os.path.basename(source_dir)
        timestamp = datetime.datetime.now().strftime("%Y%m%d_%H%M%S")
        backup_filename = f"{source_name}_backup_{timestamp}.zip"
        backup_path = os.path.join(backup_dir, backup_filename)
        
        # 创建 ZIP 文件
        print(f"正在创建备份: {backup_path}")
        with zipfile.ZipFile(backup_path, 'w', zipfile.ZIP_DEFLATED) as zipf:
            # 遍历源目录中的所有文件和子目录
            for root, dirs, files in os.walk(source_dir):
                # 计算相对路径，保持目录结构
                rel_path = os.path.relpath(root, os.path.dirname(source_dir))
                if rel_path == '.':
                    rel_path = source_name
                else:
                    rel_path = os.path.join(source_name, rel_path)
                
                # 添加空目录
                for dir_name in dirs:
                    dir_path = os.path.join(rel_path, dir_name)
                    zipf.write(os.path.join(root, dir_name), dir_path)
                
                # 添加文件
                for file_name in files:
                    file_path = os.path.join(rel_path, file_name)
                    zipf.write(os.path.join(root, file_name), file_path)
        
        print(f"备份完成: {backup_path}")
        
        # 获取备份文件大小
        backup_size = os.path.getsize(backup_path)
        print(f"备份文件大小: {backup_size / (1024*1024):.2f} MB")
        
        return backup_path
    
    except Exception as e:
        print(f"备份过程中出错: {e}")
        return None

# 使用备份函数
if __name__ == "__main__":
    # 要备份的目录
    source_directory = "important_data"
    
    # 备份目录
    backup_directory = "backups"
    
    # 执行备份
    backup_file = backup_folder(source_directory, backup_directory)
    
    if backup_file:
        print(f"备份文件已保存到: {backup_file}")
    else:
        print("备份失败")

小结：文件操作的最佳实践

  1. 始终使用 with 语句打开文件，确保文件正确关闭
  2. 指定字符编码 ，通常使用 utf-8
  3. 使用适当的错误处理，处理可能的异常
  4. 对于大文件，逐行或分块处理，避免一次性加载整个文件
  5. 对于路径操作，优先使用 pathlib 模块（Python 3.4+）
  6. 使用有意义的文件名和路径，按照应用程序的组织结构
  7. 备份重要文件，特别是在执行可能修改文件的操作之前
  8. 注意文件权限，特别是在不同操作系统之间
  9. 验证文件操作的结果，确保数据已正确写入/读取
相关推荐
笨鸟先飞，勤能补拙3 小时前
AI 赋能网络安全：技术全景、成熟度评估与实战案例
人工智能·python·安全·web安全·网络安全·sqlite·github
长和信泰光伏储能4 小时前
京津冀光伏发电：绿色能源的未来之路
python·能源
浦信仿真大讲堂4 小时前
从重复操作到自动化闭环：如何让 CST 与 Python 真正协同起来
python·自动化·cst·仿真软件·达索软件
Gu Gu Study5 小时前
ScoutLoop开放域深度研究引擎（agent的初步设计想法）
人工智能·python
卷无止境5 小时前
写代码这件事，到底该讲究点什么？
后端·python
卷无止境6 小时前
循环复杂度到底在算什么，Python 代码怎么才能写得让人一看就懂
后端·python
lpfasd1236 小时前
MediaCrawler 项目深度分析
chrome·python·chrome devtools
Dxy12393102166 小时前
Python项目打包成EXE完整教程（PyInstaller实战避坑）
开发语言·python
bamb007 小时前
一个项目带你入门AI应用开发01
python
0566467 小时前
Python康复训练——常用标准库
开发语言·python·学习
热门推荐
01如何新建文件夹？ 电脑新建文件夹的4种方法02GitHub 镜像站点03国内可直接用、免费额度/永久免费的大模型API清单（含 SiliconFlow、火山、阿里、智谱、百度、Kimi、DeepSeek、DMXAPI 等）042026年7月AI圈大地震：GPT-5.6被政府限制、Claude入驻Slack、Anthropic自研芯片05微信历史版本含下载地址（ Windows PC | 安卓 | MAC ）及设置微信不更新06AI 编程 IDE 全景解析 2026：Agent 全面接管开发链路072026 国产 AI 大模型横评：DeepSeek、通义千问、Kimi、文心一言、星火、豆包谁更能打？08AI科技热点日报 | 2026年07月01日092026 年 AI 大模型 & AI 编程工具实战全总结102026上半年大模型全景技术解读：推理融合、Agent 爆发与多模态统一