Python基础—文件操作

文件操作

文件是指为了重复使用或长期使用的目的，以文本或二进制形式存放于外部存储器（硬盘、U盘、光盘等）中的数据保存形式，文件是信息交换的重要途径，也是利用程序解决实际问题的重要媒介。

程序对数据读取和处理都是在内存中进行的，程序设计结束或关闭后，内存中的这些数据也会随之消失。计算机文件可以将数据长期存储下来反复使用，不会因程序结束或断电而消失。

程序可以随时读取文件里的全部或部分数据，数据的处理结果写入文件后，可以长期保存，供其他程序的应用随时读取和处理。而且，文件的使用，还可以消除计算机内存对数据体积的限制，可以处理远超过内存大小的数据量。

本章和下一章节将详细讲授利用程序创建、打开与关闭文件的方法，通过案例讲授文本文件、CSV格式文件和JSON格式文件的读写操作，以及利用numpy和pandas库读取文件中的数据并对数据分进分析与统计的方法。

文件

为了长期保存、重复使用
以文本或二进制形式
存放于外部存储器中的数据保存形式

二进制文件

数据以二进制的形式存储
需要特定的应用软件打开和运行
图片文件(jpeg)、视频文件(mpeg)、
Windows下的可执行文件(exe)

文本文件

中西文字符、数字、标点等符号
文本编辑器打开，可直接阅读
文本文件(txt)、逗号分隔值(csv)、
日志文件(log)、配置文件(ini)等
CR：Carriage Return，\r，回车
LF：Linefeed，\n，换行

文件操作

文件的打开：

将文件以文本形式或二进制形式打开
用于读或写操作
open(file, mode=‘r’, encoding=None)

file 参数是一个带路径的文件名，字符串
open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘D:\test\temp.txt’)
f = open(‘./data/temp.txt’)
相对路径是相对当前打开文件位置的路径
f = open(‘temp.txt’)
文件与程序在相同文件夹下时可不加路径
绝对路径是从根目录开始的完整路径

mode 可选参数，指定文件打开的方式和类型
缺省时使用默认值’r’，以只读方式打开
open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’)
f = open(‘temp.txt’, ‘r’)

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’, ‘w’)
'w’以写数据模式打开文件
若文件已存在，先清除该文件中所有内容
若文件不存在，先创建该文件再打开

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’, ‘a’)
'a’以追加写数据模式打开文件
若文件已存在，新数据追加在现有数据之后
若文件不存在，先创建文件后在打开

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’, ‘x’)
'x’以创建文件写数据模式打开文件
若文件已存在，打开失败
避免误操作覆盖现有文件

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’, ‘rt’)
't’以文本模式打开文件处理数据（默认模式）
f = open(‘temp.txt’, ‘rb’)
'b’以二进制模式打开文件处理数据

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
f = open(‘temp.txt’, ‘r+’)
‘+‘打开文件并允许更新
相当于增加读或写模式
f = open(‘temp.txt’, ‘w+’)
f = open(‘temp.txt’, ‘a+’)
与’r’、‘w’ 或’a’ 组合使用
'r+'可读可写、'w+'可写可读、'a+'可追加写可读

文件的遍历

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
返回一个可遍历的文件对象
可以遍历访问文件中的数据
每个循环获得文件中的一行数据
行末有一个换行符’\n’

f = open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
print(line)

文件的遍历

open(file, mode=‘r’, encoding=None)
返回一个可遍历的文件对象
可以遍历访问文件中的数据
每个循环获得文件中的一行数据
行末有一个换行符’\n’

在这里插入代码片f = open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
print(line.strip())

文件的关闭

f.close()
文件使用完毕必须关闭文件对象
以确保对文件中数据的所有改变都写回到文件中
释放文件的读写权限，使其他程序可以操作该文件

f = open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
print(line.strip())
f.close()

文件的关闭

f.close()
忘记关闭文件或程序在执行f.close()语句之前遇到错误，
导致文件不能正常关闭

f = open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
print(line.strip())
f.write('杜甫') # 无写权限，操作将失败
f.close() 
# 程序未关闭时，文件一直处于打开状态

文件的关闭-异常处理

import io
try:
f = open('8.1 静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:  
print(line.strip()) 
f.write('杜甫')        
except io.UnsupportedOperation:
print('缺少写权限')
finally:
f.close()   # 无论是否异常语句都会执行

上下文管理器
文件打开操作置于“with … as”管理的上下文管理器中
不需要用f.close()显式的关闭文件
离开缩进代码范围，自动关闭文件对象

with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
for line in f: 
print(line.strip()) 
print(f.closed)            
# False,缩进中打开状态
print(f.closed)                
# True，关闭状态

文件的读取操作

file.read()
file.readline()
file.readlines()
file.seek()
file.tell()

file.seek(offset)
用于移动文件指针到指定的位置
当指针移动到文件结尾后，读不到数据
可使用seek(0) 将文件读取指针移动到起始处

with open('静夜思.txt','r',encoding='utf-8') as f:
print(*f)  # 输出全部数据，指针移到末尾
print(list(f)) # 文件对象转列表输出，空列表[]
f.seek(0)   # 指针移到开始处
print(list(f)) 
# ['静夜思\n', '李白\n', '床前明月光，疑是地上霜。\n', '举头望明月，低头思故乡。\n']

file.read(size=-1)
从文本文件中读取并返回最多size 个字符
当size 为负值或值是None 时，从当前位置读到结尾
若文件大于可用内存，可以反复调用read(size) 方法读取

with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
txt = f.read(17)  # 读前17个字符
print(txt)        
# '静夜思\n床前明月光，疑是地上霜。\n'
txt = f.read()    # 读取文件中的全部剩余数据
print(txt)        
# '举头望明月，低头思故乡。\n'

file.readline(size=-1)
每次只读取一行数据，文件指针移动到下一行开始
如果指定了size ，将在当前行读取最多size 个字符

with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
txt = f.readline()    # 读一行字符
print(txt)            
# '静夜思\n'
print(f.readline(5))  # 读5个字符，'床前明月光'
print(f.readline())   # 读一行，'举头望明月，低头思故乡。\n'
print(f.readline(10))  # 读到行末，'，疑是地上霜。\n'

file.readlines(hint=-1)
读取文件中所有数据，指针移动到文件结尾处
可以指定hint 来读取的直到指定字符所在的行

with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
txt = f.readlines()   # 读取所有行
print(txt)  # ['静夜思\n', '床前明月光，…低头思故乡。\n']
f.seek(0)             
# 移动指针到文件起始位置
txt = f.readlines(6)  # 从当前位置读取到第6 个字符所在行结束
print(txt)   # ['静夜思\n', '床前明月光，疑是地上霜。\n']

文件写入方法

file.write(b)
将给定的字符串或字节流对象写入文件

with open('静夜思.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
f.write(poem_str)  # 将字符串poem_str写入文件，附加到后面
with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
poem_str = '独坐敬亭山\n众鸟高飞尽，孤云独去闲。\n相看两不厌，只有敬亭山。\n'

file.write(b)
将给定的字符串或字节流对象写入文件

with open('静夜思.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
f.write(poem_str)  # 将字符串poem_str写入文件，附加到后面
with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
poem_str = '独坐敬亭山\n众鸟高飞尽，孤云独去闲。\n相看两不厌，只有敬亭山。\n'

file.writelines(lines)
将一个元素全为字符串的列表写入文件

poem_lst = ['江雪\n', '千山鸟飞绝，万径人踪灭。\n', '孤舟蓑笠翁，独钓寒江
雪。\n']
with open('静夜思.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
print(f.read())
with open('静夜思.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
f.writelines(poem_lst)  # 将列表写入文件

悲索之人烈焰加身，堕落者不可饶恕。永恒燃烧的羽翼，带我脱离凡间的沉沦。