第12篇：文档操作——文件读写 python中文编程

时空系2026-05-02 9:31

作者： 中文编程倡导者------ 李金雨
联系方式： wbtm2718@qq.com
系列： python中文编程入门教程

** 核心理念： AI时代必须使用中文编程，母语编程阅读效率极高"

第12篇：文档操作------文件读写

开篇引入

本课目标

  • 理解什么是文档（文件）
  • 掌握如何打开和关闭文档
  • 学会读取文档内容
  • 学会写入文档内容
  • 理解文件路径的概念
  • 学会文件和文件夹操作
  • 了解数据持久化的方法

生活场景引入

同学们，在日常生活中，我们经常需要处理各种文件：

  • 写日记时，我们会将内容保存到笔记本中
  • 拍照时，我们会将照片保存到相册中
  • 学习时，我们会从课本中读取知识
  • 工作时，我们会将数据保存到Excel文件中

在Python中，我们可以通过文件操作来读取和写入文件，实现数据的持久化存储。通过文件操作，我们可以将程序的数据保存到磁盘上，或者从磁盘上读取数据到程序中。

预期成果展示

在本课结束时，你将能够：

  • 打开和关闭文件
  • 读取文件内容
  • 写入文件内容
  • 处理文件路径
  • 操作文件和文件夹
  • 实现数据的持久化存储
  • 编写一个日记本程序

概念讲解

1. 什么是文档（文件）

文件是存储在磁盘上的信息集合，具有文件名和扩展名。

文本文件：

  • 包含人类可读的文本
  • 扩展名通常为.txt、.csv、.json等
  • 可以用文本编辑器打开

二进制文件：

  • 包含机器可读的二进制数据
  • 扩展名通常为.jpg、.png、.exe等
  • 需要特定的程序才能打开

生活例子：

  • 文本文件：日记、作文、代码文件
  • 二进制文件：照片、视频、音乐

2. 打开和关闭文档

在Python中，我们使用open()函数来打开文件，使用close()方法来关闭文件。

open()功能：

  • 语法：open(文件名, 模式, encoding)
  • 文件名：文件的路径
  • 模式：打开文件的模式（'r'、'w'、'a'、'b'等）
  • encoding：文件编码（通常为'utf-8'）

文件模式：

模式 描述
'r' 只读模式（默认）
'w' 写入模式，会覆盖原有内容
'a' 追加模式，在文件末尾添加内容
'b' 二进制模式
'r+' 读写模式
'w+' 读写模式，会覆盖原有内容
'a+' 读写模式，在文件末尾添加内容

with语句（自动关闭）：

  • 使用with语句可以自动关闭文件，不需要手动调用close()
  • 语法：with open(文件名, 模式) as 文件对象:

代码示例：

python 复制代码 
# 方法1：手动关闭文件
文件 = open("学生数据.txt", "w", encoding="utf-8")
文件.write("张三,15,90\n")
文件.write("李四,16,85\n")
文件.close()

# 方法2：使用with语句（推荐）
with open("学生数据.txt", "a", encoding="utf-8") as 文件:
    文件.write("王五,15,92\n")
# 文件会自动关闭

3. 读取文档

Python提供了多种读取文件的方法：

read()：读取全部内容

  • 语法：文件对象.read()
  • 返回文件的全部内容

readline()：读取一行

  • 语法：文件对象.readline()
  • 返回文件的一行内容

readlines()：读取为列表

  • 语法：文件对象.readlines()
  • 返回包含文件所有行的列表

逐行读取（for循环）：

  • 语法：for 行 in 文件对象:
  • 逐行读取文件内容

代码示例：

python 复制代码 
# 读取全部内容
with open("学生数据.txt", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    内容 = 文件.read()
    print("文件内容：")
    print(内容)

# 逐行读取
print("\n逐行读取：")
with open("学生数据.txt", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    for 行 in 文件:
        行 = 行.strip()  # 去掉换行符
        print(行)

# 读取为列表
print("\n读取为列表：")
with open("学生数据.txt", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    行列表 = 文件.readlines()
    print(行列表)

# 读取一行
print("\n读取一行：")
with open("学生数据.txt", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    第一行 = 文件.readline()
    print("第一行：", 第一行)
    第二行 = 文件.readline()
    print("第二行：", 第二行)

4. 写入文档

Python提供了多种写入文件的方法：

write()：写入字符串

  • 语法：文件对象.write(字符串)
  • 将字符串写入文件

writelines()：写入列表

  • 语法：文件对象.writelines(列表)
  • 将列表中的字符串写入文件

覆盖写入和追加写入：

  • 'w'模式：覆盖原有内容
  • 'a'模式：在文件末尾添加内容

代码示例：

python 复制代码 
# 覆盖写入
with open("测试文件.txt", "w", encoding="utf-8") as 文件:
    文件.write("这是第一行\n")
    文件.write("这是第二行\n")
    文件.write("这是第三行\n")
print("文件写入完成！")

# 追加写入
with open("测试文件.txt", "a", encoding="utf-8") as 文件:
    文件.write("这是追加的一行\n")
print("文件追加完成！")

# 写入列表
行列表 = ["这是第一行\n", "这是第二行\n", "这是第三行\n"]
with open("测试文件2.txt", "w", encoding="utf-8") as 文件:
    文件.writelines(行列表)
print("列表写入完成！")

5. 文件路径

相对路径：

  • 相对于当前工作目录的路径
  • 例如："学生数据.txt"、"data/学生数据.txt"

绝对路径：

  • 从根目录开始的完整路径
  • 例如："C:/Users/用户名/Desktop/学生数据.txt"（Windows）或"/home/用户名/学生数据.txt"（Linux/Mac）

路径拼接（os.path.join）：

  • 使用os.path.join()函数拼接路径
  • 可以避免跨平台路径分隔符的问题

代码示例：

python 复制代码 
import os

# 获取当前工作目录
当前目录 = os.getcwd()
print("当前工作目录：", 当前目录)

# 相对路径
相对路径 = "学生数据.txt"
print("相对路径：", 相对路径)

# 绝对路径
绝对路径 = os.path.join(当前目录, "学生数据.txt")
print("绝对路径：", 绝对路径)

# 检查路径是否存在
if os.path.exists(绝对路径):
    print("文件存在")
else:
    print("文件不存在")

6. 文件和文件夹操作

Python的os模块提供了文件和文件夹操作的功能：

检查文件是否存在 ：os.path.exists(路径)
创建文件夹 ：os.makedirs(路径, exist_ok=True)
删除文件 ：os.remove(路径)
重命名文件 ：os.rename(旧文件名, 新文件名)
获取文件大小 ：os.path.getsize(路径)
获取文件修改时间 ：os.path.getmtime(路径)

代码示例：

python 复制代码 
import os

# 检查文件是否存在
文件路径 = "学生数据.txt"
if os.path.exists(文件路径):
    print(f"文件{文件路径}存在")
    print(f"文件大小：{os.path.getsize(文件路径)} 字节")
else:
    print(f"文件{文件路径}不存在")

# 创建文件夹
文件夹路径 = "数据文件夹"
os.makedirs(文件夹路径, exist_ok=True)
print(f"文件夹{文件夹路径}创建成功")

# 重命名文件
旧文件名 = "测试文件.txt"
新文件名 = "重命名的测试文件.txt"
if os.path.exists(旧文件名):
    os.rename(旧文件名, 新文件名)
    print(f"文件{旧文件名}已重命名为{新文件名}")

# 删除文件
要删除的文件 = "测试文件2.txt"
if os.path.exists(要删除的文件):
    os.remove(要删除的文件)
    print(f"文件{要删除的文件}已删除")

7. 数据持久化

数据持久化是指将程序中的数据保存到磁盘上，以便在程序下次运行时能够读取和使用。

保存数据到文件：

  • 将数据转换为字符串
  • 写入文件

从文件读取数据：

  • 读取文件内容
  • 将字符串转换为数据

CSV格式：

  • 逗号分隔值格式
  • 适合存储表格数据
  • 可以用Excel打开

JSON格式：

  • JavaScript对象表示法
  • 适合存储结构化数据
  • 支持嵌套结构

代码示例：

python 复制代码 
import json

# 保存数据到JSON文件
学生数据 = [
    {"姓名": "张三", "年龄": 15, "成绩": 90},
    {"姓名": "李四", "年龄": 16, "成绩": 85},
    {"姓名": "王五", "年龄": 15, "成绩": 92}
]

with open("学生数据.json", "w", encoding="utf-8") as 文件:
    json.dump(学生数据, 文件, ensure_ascii=False, indent=2)
print("数据已保存到JSON文件")

# 从JSON文件读取数据
with open("学生数据.json", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    读取的数据 = json.load(文件)
print("从JSON文件读取的数据：")
for 学生 in 读取的数据:
    print(f"姓名：{学生['姓名']}，年龄：{学生['年龄']}，成绩：{学生['成绩']}")

# 保存数据到CSV文件
with open("学生数据.csv", "w", encoding="utf-8") as 文件:
    # 写入表头
    文件.write("姓名,年龄,成绩\n")
    # 写入数据
    for 学生 in 学生数据:
        文件.write(f"{学生['姓名']},{学生['年龄']},{学生['成绩']}\n")
print("数据已保存到CSV文件")

# 从CSV文件读取数据
print("从CSV文件读取的数据：")
with open("学生数据.csv", "r", encoding="utf-8") as 文件:
    # 读取表头
    表头 = 文件.readline().strip().split(",")
    print(表头)
    # 读取数据
    for 行 in 文件:
        行 = 行.strip().split(",")
        print(f"姓名：{行[0]}，年龄：{行[1]}，成绩：{行[2]}")

动手实践

基础练习（必做）

  1. 制作日记本程序：编写一个程序，实现写入和读取日记的功能

    python 复制代码 
    # 日记本程序
def 写日记():
    """写日记"""
    日期 = input("请输入日期（格式：YYYY-MM-DD）：")
    内容 = input("请输入日记内容：")
    
    # 确保日记文件夹存在
    import os
    文件夹路径 = "日记"
    os.makedirs(文件夹路径, exist_ok=True)
    
    # 写入日记
    文件名 = os.path.join(文件夹路径, f"{日期}.txt")
    with open(文件名, "w", encoding="utf-8") as 文件:
        文件.write(f"日期：{日期}\n")
        文件.write("\n")
        文件.write(内容)
    
    print(f"日记已保存到{文件名}")

def 读日记():
    """读日记"""
    日期 = input("请输入要查看的日期（格式：YYYY-MM-DD）：")
    
    # 检查文件是否存在
    import os
    文件名 = os.path.join("日记", f"{日期}.txt")
    
    if os.path.exists(文件名):
        with open(文件名, "r", encoding="utf-8") as 文件:
            内容 = 文件.read()
            print("\n日记内容：")
            print(内容)
    else:
        print(f"没有找到{日期}的日记")

def 查看所有日记():
    """查看所有日记"""
    import os
    文件夹路径 = "日记"
    
    if os.path.exists(文件夹路径):
        日记文件 = [f for f in os.listdir(文件夹路径) if f.endswith(".txt")]
        if 日记文件:
            print("所有日记：")
            for 日记 in 日记文件:
                日期 = 日记.replace(".txt", "")
                print(f"- {日期}")
        else:
            print("没有日记")
    else:
        print("没有日记文件夹")

# 主菜单
while True:
    print("\n日记本程序")
    print("1. 写日记")
    print("2. 读日记")
    print("3. 查看所有日记")
    print("4. 退出")
    
    选择 = input("请输入你的选择：")
    
    if 选择 == "1":
        写日记()
    elif 选择 == "2":
        读日记()
    elif 选择 == "3":
        查看所有日记()
    elif 选择 == "4":
        print("谢谢使用，再见！")
        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入！")

  2. 制作通讯录：编写一个程序，实现通讯录的增删改查功能，数据保存到文件

    python 复制代码 
    # 通讯录程序
import os
import json

通讯录文件 = "通讯录.json"

def 加载通讯录():
    """加载通讯录数据"""
    if os.path.exists(通讯录文件):
        with open(通讯录文件, "r", encoding="utf-8") as 文件:
            return json.load(文件)
    else:
        return []

def 保存通讯录(数据):
    """保存通讯录数据"""
    with open(通讯录文件, "w", encoding="utf-8") as 文件:
        json.dump(数据, 文件, ensure_ascii=False, indent=2)

def 添加联系人():
    """添加联系人"""
    通讯录 = 加载通讯录()
    
    姓名 = input("请输入姓名：")
    电话 = input("请输入电话：")
    邮箱 = input("请输入邮箱：")
    
    联系人 = {
        "姓名": 姓名,
        "电话": 电话,
        "邮箱": 邮箱
    }
    
    通讯录.append(联系人)
    保存通讯录(通讯录)
    print("联系人添加成功！")

def 查看联系人():
    """查看联系人"""
    通讯录 = 加载通讯录()
    
    if 通讯录:
        print("通讯录：")
        for i, 联系人 in enumerate(通讯录, 1):
            print(f"{i}. 姓名：{联系人['姓名']}，电话：{联系人['电话']}，邮箱：{联系人['邮箱']}")
    else:
        print("通讯录为空")

def 查找联系人():
    """查找联系人"""
    通讯录 = 加载通讯录()
    姓名 = input("请输入要查找的姓名：")
    
    找到 = False
    for 联系人 in 通讯录:
        if 联系人['姓名'] == 姓名:
            print(f"姓名：{联系人['姓名']}，电话：{联系人['电话']}，邮箱：{联系人['邮箱']}")
            找到 = True
            break
    
    if not 找到:
        print(f"没有找到姓名为{姓名}的联系人")

def 删除联系人():
    """删除联系人"""
    通讯录 = 加载通讯录()
    姓名 = input("请输入要删除的姓名：")
    
    找到 = False
    for i, 联系人 in enumerate(通讯录):
        if 联系人['姓名'] == 姓名:
            del 通讯录[i]
            保存通讯录(通讯录)
            print(f"联系人{姓名}已删除")
            找到 = True
            break
    
    if not 找到:
        print(f"没有找到姓名为{姓名}的联系人")

# 主菜单
while True:
    print("\n通讯录程序")
    print("1. 添加联系人")
    print("2. 查看联系人")
    print("3. 查找联系人")
    print("4. 删除联系人")
    print("5. 退出")
    
    选择 = input("请输入你的选择：")
    
    if 选择 == "1":
        添加联系人()
    elif 选择 == "2":
        查看联系人()
    elif 选择 == "3":
        查找联系人()
    elif 选择 == "4":
        删除联系人()
    elif 选择 == "5":
        print("谢谢使用，再见！")
        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入！")

进阶练习（选做）

  1. 制作学生成绩管理系统 ：编写一个程序，实现学生成绩的管理，数据保存到CSV文件

    python 复制代码 
    # 学生成绩管理系统
import os
import csv

成绩文件 = "学生成绩.csv"

def 初始化文件():
    """初始化成绩文件"""
    if not os.path.exists(成绩文件):
        with open(成绩文件, "w", newline="", encoding="utf-8") as 文件:
            写入器 = csv.writer(文件)
            写入器.writerow(["姓名", "语文", "数学", "英语", "总分", "平均分"])

def 添加成绩():
    """添加成绩"""
    初始化文件()
    
    姓名 = input("请输入姓名：")
    语文 = float(input("请输入语文成绩："))
    数学 = float(input("请输入数学成绩："))
    英语 = float(input("请输入英语成绩："))
    
    总分 = 语文 + 数学 + 英语
    平均分 = 总分 / 3
    
    with open(成绩文件, "a", newline="", encoding="utf-8") as 文件:
        写入器 = csv.writer(文件)
        写入器.writerow([姓名, 语文, 数学, 英语, 总分, 平均分])
    
    print("成绩添加成功！")

def 查看成绩():
    """查看成绩"""
    if not os.path.exists(成绩文件):
        print("成绩文件不存在")
        return
    
    with open(成绩文件, "r", encoding="utf-8") as 文件:
        读取器 = csv.reader(文件)
        for 行 in 读取器:
            print("\t".join(行))

def 统计成绩():
    """统计成绩"""
    if not os.path.exists(成绩文件):
        print("成绩文件不存在")
        return
    
    语文总分 = 0
    数学总分 = 0
    英语总分 = 0
    人数 = 0
    
    with open(成绩文件, "r", encoding="utf-8") as 文件:
        读取器 = csv.reader(文件)
        下一行 = next(读取器)  # 跳过表头
        for 行 in 读取器:
            语文总分 += float(行[1])
            数学总分 += float(行[2])
            英语总分 += float(行[3])
            人数 += 1
    
    if 人数 > 0:
        print(f"\n成绩统计：")
        print(f"总人数：{人数}")
        print(f"语文平均分：{语文总分 / 人数:.2f}")
        print(f"数学平均分：{数学总分 / 人数:.2f}")
        print(f"英语平均分：{英语总分 / 人数:.2f}")
    else:
        print("没有成绩数据")

# 主菜单
while True:
    print("\n学生成绩管理系统")
    print("1. 添加成绩")
    print("2. 查看成绩")
    print("3. 统计成绩")
    print("4. 退出")
    
    选择 = input("请输入你的选择：")
    
    if 选择 == "1":
        添加成绩()
    elif 选择 == "2":
        查看成绩()
    elif 选择 == "3":
        统计成绩()
    elif 选择 == "4":
        print("谢谢使用，再见！")
        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入！")

挑战练习（拓展）

  1. 制作配置文件管理程序 ：编写一个程序，实现配置文件的读写和管理

    python 复制代码 
    # 配置文件管理程序
import os
import json

配置文件 = "config.json"

def 加载配置():
    """加载配置"""
    if os.path.exists(配置文件):
        with open(配置文件, "r", encoding="utf-8") as 文件:
            return json.load(文件)
    else:
        # 默认配置
        return {
            "语言": "中文",
            "主题": "浅色",
            "字体大小": 12,
            "自动保存": True
        }

def 保存配置(配置):
    """保存配置"""
    with open(配置文件, "w", encoding="utf-8") as 文件:
        json.dump(配置, 文件, ensure_ascii=False, indent=2)

def 查看配置():
    """查看配置"""
    配置 = 加载配置()
    print("当前配置：")
    for 键, 值 in 配置.items():
        print(f"{键}：{值}")

def 修改配置():
    """修改配置"""
    配置 = 加载配置()
    
    print("当前配置：")
    for 键, 值 in 配置.items():
        print(f"{键}：{值}")
    
    要修改的键 = input("请输入要修改的配置项：")
    
    if 要修改的键 in 配置:
        新值 = input(f"请输入{要修改的键}的新值：")
        
        # 根据原有值的类型转换
        原有值类型 = type(配置[要修改的键])
        if 原有值类型 == bool:
            新值 = 新值.lower() == "true"
        elif 原有值类型 == int:
            新值 = int(新值)
        
        配置[要修改的键] = 新值
        保存配置(配置)
        print("配置修改成功！")
    else:
        print(f"配置项{要修改的键}不存在")

def 重置配置():
    """重置配置"""
    默认配置 = {
        "语言": "中文",
        "主题": "浅色",
        "字体大小": 12,
        "自动保存": True
    }
    保存配置(默认配置)
    print("配置已重置为默认值！")

# 主菜单
while True:
    print("\n配置文件管理程序")
    print("1. 查看配置")
    print("2. 修改配置")
    print("3. 重置配置")
    print("4. 退出")
    
    选择 = input("请输入你的选择：")
    
    if 选择 == "1":
        查看配置()
    elif 选择 == "2":
        修改配置()
    elif 选择 == "3":
        重置配置()
    elif 选择 == "4":
        print("谢谢使用，再见！")
        break
    else:
        print("输入错误，请重新输入！")

知识总结

核心概念回顾

  • 文件：存储在磁盘上的信息集合
  • 文本文件：包含人类可读的文本
  • 二进制文件：包含机器可读的二进制数据
  • 打开文件 ：使用open()函数打开文件
  • 关闭文件 ：使用close()方法或with语句关闭文件
  • 读取文件 ：使用read()、readline()、readlines()或for循环读取文件
  • 写入文件 ：使用write()或writelines()写入文件
  • 文件路径：相对路径或绝对路径
  • 文件操作 ：使用os模块进行文件和文件夹操作
  • 数据持久化：将数据保存到文件中

关键代码速查

功能 代码 说明
打开文件 open(文件名, 模式, encoding) 打开文件并返回文件对象
关闭文件 文件对象.close() 关闭文件
with语句 with open(文件名, 模式) as 文件对象: 自动关闭文件
读取全部内容 文件对象.read() 读取文件的全部内容
读取一行 文件对象.readline() 读取文件的一行内容
读取为列表 文件对象.readlines() 读取文件的所有行到列表
写入字符串 文件对象.write(字符串) 将字符串写入文件
写入列表 文件对象.writelines(列表) 将列表中的字符串写入文件
检查文件是否存在 os.path.exists(路径) 检查文件或目录是否存在
创建文件夹 os.makedirs(路径, exist_ok=True) 创建目录，不存在则创建
删除文件 os.remove(路径) 删除文件
重命名文件 os.rename(旧文件名, 新文件名) 重命名文件
保存JSON json.dump(数据, 文件) 将数据保存为JSON格式
读取JSON json.load(文件) 从JSON文件读取数据

常见错误提醒

  1. 文件不存在：尝试打开不存在的文件进行读取
  2. 权限错误：没有权限读取或写入文件
  3. 编码错误：文件编码与指定的编码不匹配
  4. 路径错误：文件路径不正确
  5. 文件被占用：文件被其他程序占用，无法操作
  6. 忘记关闭文件 ：没有调用close()方法关闭文件

课后作业

巩固练习题

  1. 编写一个程序，读取一个文本文件的内容，统计其中的单词数量

  2. 编写一个程序，将一个文本文件的内容复制到另一个文件中

创意编程题

  1. 编写一个程序，实现一个简单的日志系统，记录程序的运行情况

  2. 编写一个程序，实现一个简单的图片查看器，显示指定目录下的图片

下篇预习提示

在下一篇中，我们将进行综合实战，制作一个完整的小游戏。请思考：

  • 如何将之前所学的知识整合起来？
  • 如何设计一个小游戏的结构？
  • 如何实现游戏的核心功能？

学习交流

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  • 本人正在写一本基于中国母语思维习惯的数学教材，可以让你一年内学完从初中到研究生的数学，而且可以让你快速掌握人工智能的关键数学知识，有兴趣的可以交流

祝你学习愉快！

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