08-27-周三_17-09-29
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# Python 文件操作
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在 Python 中，文件操作是非常常见的任务。Python 提供了内置的函数来处理文件的读写操作。
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## 文件的类型
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1. **文本文件**：包含可读的字符（如 `.txt`、`.csv`）。一般使用 UTF-8 编码，可以使用文本编辑器查看。
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2. **二进制文件**：包含非文本数据（如图像、音频、视频文件，后缀如 `.jpg`、`.png`、`.mp3`）。以原始字节格式存储。需要使用专用软件查看。
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## 文件操作的过程
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1. 打开文件
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2. 读写文件
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- 读文件：将文件内容读入内存
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- 写文件：将内存内容写入文件
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3. 关闭文件
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# 操作方法
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## 打开文件
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使用 `open()` 函数打开文件，并且返回文件对象：
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1. 第一个参数是文件名（文件名区分大小写），第二个参数是打开方式
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2. 如果文件存在返回文件操作对象
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3. 如果文件不存在抛出异常
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```python
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f = open("文件名", "访问方式")
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```
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### 文件路径
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- 绝对路径：从根路径开始描述文件的位置，例如：`F:\技术文件\课件-笔记\课件修订\Python\01.Python基础语法`，具有唯一性，不会出错，不管写在哪里都可以准确的找到文件的位置
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- 相对路径：相对当前位置进行文件定位，容易出错，需要对路径比较熟悉
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### 以不同模式打开
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| 访问方式 | 说明 |
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| :-------- | :---- |
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| `r` | 以**只读**方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头，这是**默认模式**。如果文件不存在，抛出异常 |
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| `w` | 以**只写**方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件 |
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| `a` | 以**追加**方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入 |
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| `r+` | 以**读写**方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。如果文件不存在，抛出异常 |
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| `w+` | 以**读写**方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件 |
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| `a+` | 以**读写**方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入 |
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| `r+b` | 以**二进制读写**方式打开。文件指针在开头，可读可写，文件必须存在 |
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| `w+b` | 以**二进制读写**方式打开。文件指针在开头，先清空再写入，不存在则创建 |
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| `a+b` | 以**二进制读写**方式打开。文件指针在末尾，追加写入，可读全文，不存在则创建 |
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对于非文本文件，我们只能使用 `b` 模式，表示以 `bytes` 方式操作（所有文件本质上最终都是字节存储，使用这种模式无需考虑文本文件的字符编码），读取到的内容是字节类型，写入时也需要提供字节类型，不能指定编码。
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### 文件编码
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`f = open()` 是由操作系统打开文件，那么如果我们没有指定编码，那么打开文件的默认编码取决于操作系统，操作系统会用自己的默认编码去打开文件，在 Windows 下是 gbk，在 Linux 下是 utf-8。
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```python
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f = open('example.txt','r',encoding='utf-8')
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```
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## 读取文件
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- **`read(size)`**：读取指定大小的内容，如果没有指定，读取全部内容。
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- **`readline()`**：读取一行。
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- **`readlines()`**：读取所有行并返回一个列表。
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示例：
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```python
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file = open('example.txt', 'r')
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content = file.read() # 读取全部内容
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line = file.readline() # 读取一行
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lines = file.readlines() # 读取所有行
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print(content)
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print('-----------')
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print(line)
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print('-----------')
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print(lines)
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# 思考?
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# 为什么后面两个print读取不到东西呢？
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```
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### 文件指针
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有时候我们想要改变文件指针(光标)的位置，就需要用到 `seek()` 来操作指针
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**语法：**
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```python
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file.seek(offset, whence)
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```
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- **`offset`**：要移动的字节数。
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- `whence`
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（可选）：指定偏移量的基准位置。可以取以下值：
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- `0`：从文件开头开始计算（默认值）。
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- `1`：从当前位置开始计算。
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- `2`：从文件末尾开始计算
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**示例**：
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```python
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file = open('example.txt', 'r')
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content = file.read() # 读取全部内容
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file.seek(0) # 把光标移到到文件的开头
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line = file.readline() # 读取一行
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file.seek(0) # 再次把光标移动到文件的开头
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lines = file.readlines() # 读取所有行
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print(content)
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print('-----------')
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print(line)
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print('-----------')
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print(lines)
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```
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### 按行读取文件内容
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- `read()` 默认会把文件的所有内容一次性读取到内存
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- `readline()` 可以一次读取一行内容
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```python
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# 方式一、通过循环按行读取文件所有内容
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file1 = open("example.txt")
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i = 1
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while True:
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text1 = file1.readline().strip()
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if text1:
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print("这是第%s行内容" % i)
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i += 1
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print(text1)
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else:
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break
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file1.close()
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file2 = open("example.txt")
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# 通过for遍历按行读取文件所有内容
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for i in file2.readlines():
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print(i.strip())
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file2.close()
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```
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## 写入内容
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可以对文件对象调用 `write()` 实现写入内容
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**语法**：
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```python
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file.write()
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```
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**示例：日记记录**
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```python
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# 日记程序
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# 以追加模式打开日记文件
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file = open('diary.txt', 'a',encoding='utf-8')
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# 获取用户输入的日记内容
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content = input("请输入今天的日记：")
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# 将日记内容写入文件
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file.write(content + "\n")
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print("日记已保存！")
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# 关闭文件
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file.close()
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```
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## 关闭文件
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使用 `close()` 方法关闭文件，释放系统资源，防止文件被一直占用。
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```python
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file.close()
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```
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## with 结构
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使用 `with` 语句可以自动管理文件的打开和关闭，避免忘记关闭文件的情况。
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```python
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with open('example.txt', 'r') as file: # 获取file文件对象
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content = file.read()
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```
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**案例：简单的备份程序**
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将一个文本文件的内容复制到另一个文件，用于简单的备份。
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```python
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# 简单备份小程序
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source = 'a.txt'
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destination = 'b.txt'
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with open(source, 'r',encoding='utf-8') as src:
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content = src.read()
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with open(destination, 'w',encoding='utf-8') as dest:
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dest.write(content)
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print(f"备份成功！'{source}' 的内容已复制到 '{destination}'")
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```
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## 其他文件操作
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除了上述讲到的常用操作之外，还有很多其他的操作。这里我们列出在这，就不一一带着大家去看了，用到的时候可以回头来查一下就行。
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||||
```python
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class CustomFile:
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||||
def __init__(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""初始化文件对象."""
|
||||
pass
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||||
|
||||
@staticmethod
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||||
def __new__(*args, **kwargs):
|
||||
"""创建并返回一个新的对象."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def close(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""关闭文件."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def fileno(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""返回文件描述符."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def flush(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""刷新文件内部缓冲区."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def isatty(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""判断文件是否是一个终端设备."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def read(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""读取指定字节的数据."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def readable(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""检查文件是否可读."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def readline(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""仅读取一行数据."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def seek(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""移动文件指针到指定位置."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def seekable(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""检查指针是否可操作."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def tell(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""获取当前指针位置."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def truncate(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""截断文件，仅保留指定之前的数据."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def writable(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""检查文件是否可写."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def write(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""写入内容到文件."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def __next__(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""实现迭代器的 next() 方法."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def __repr__(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""返回文件对象的字符串表示."""
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def __getstate__(self, *args, **kwargs):
|
||||
"""自定义对象的序列化状态."""
|
||||
pass
|
||||
...
|
||||
```
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||||
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### 解释
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| 方法名 | 说明 |
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| :--- | :--- |
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| `__init__` | 初始化文件对象的方法。通常在这里设置文件的基本属性 |
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| `__new__` | 静态方法，用于创建新的对象实例 |
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| `close` | 关闭文件，释放系统资源 |
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||||
| `fileno` | 返回文件描述符，通常用于与底层操作系统交互 |
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||||
| `flush` | 刷新文件的内部缓冲区，将未写入的数据写入文件 |
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||||
| `isatty` | 判断文件是否是一个终端设备（tty），用于检查文件是否连接到一个用户界面 |
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||||
| `read` | 读取指定字节的数据，可以用来读取文件内容 |
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||||
| `readable` | 检查文件对象是否可读 |
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||||
| `readline` | 读取文件中的一行数据，常用于逐行读取文件内容 |
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| `seek` | 移动文件指针到指定位置，允许在文件中随机访问 |
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||||
| `seekable` | 检查文件指针是否可操作，确定文件是否支持随机访问 |
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||||
| `tell` | 返回当前文件指针的位置 |
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||||
| `truncate` | 截断文件，只保留指定位置之前的数据 |
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||||
| `writable` | 检查文件对象是否可写 |
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||||
| `write` | 向文件写入内容 |
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| `__next__` | 实现迭代器的 `next()` 方法，用于支持迭代访问文件的内容 |
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| `__repr__` | 返回文件对象的字符串表示，通常用于调试 |
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| `__getstate__` | 自定义对象的序列化状态，用于存储和恢复对象的状态 |
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# 案例练习
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## 案例一：文件修改
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文件的数据是存放于硬盘上的，因而只存在覆盖、不存在修改这么一说，我们平时看到的修改文件，都是模拟出来的效果，具体的说有两种实现方式：
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方式一：将硬盘存放的该文件的内容全部加载到内存，在内存中是可以修改的，修改完毕后，再由内存覆盖到硬盘（word，vim，nodpad++ 等编辑器）
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||||
```python
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import os
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||||
with open('a.txt') as read_f,open('a.txt.new','w') as write_f:
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data = read_f.read()
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||||
data = data.replace('Hello','nihao')
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||||
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write_f.write(data)
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os.remove('a.txt')
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||||
os.rename('a.txt.new','a.txt')
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```
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方式二：将硬盘存放的该文件的内容一行一行地读入内存，修改完毕就写入新文件，最后用新文件覆盖源文件
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```python
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import os
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||||
with open('a.txt') as read_f,open('a.txt.new','w') as write_f:
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||||
for line in read_f:
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||||
line = line.replace('nihao','Hello')
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||||
write_f.write(line)
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||||
|
||||
os.remove('a.txt')
|
||||
os.rename('a.txt.new','a.txt')
|
||||
```
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## 案例二：商品信息管理与总价计算
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#### 背景
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在实际的商业管理中，商品的管理和销售记录是非常重要的。我们需要一种方式来处理商品信息，包括商品名称、价格和数量。通过这些信息，我们可以计算出总价，帮助商家了解销售情况。
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#### 目标
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本案例旨在通过 Python 读取存储在文本文件中的商品信息，并将其转换为易于操作的数据结构。具体目标包括：
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1. 从文件 `a.txt` 中读取每一行的商品信息。
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2. 将读取的信息构建为包含字典的列表，每个字典表示一个商品，包含名称、价格和数量。
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3. 计算所有商品的总价，并输出结果。
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#### 文件内容示例
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`a.txt` 文件的内容如下：
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```
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apple 10 3
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tesla 100000 1
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mac 3000 2
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lenovo 30000 3
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chicken 10 3
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```
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每行代表一个商品，格式为：`商品名称 价格 数量`。
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#### 代码示例
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```python
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# 初始化商品列表
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products = []
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# 读取文件并构建商品列表
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with open('a.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
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||||
for line in file:
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||||
# 去除行首尾空白并分割
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||||
parts = line.strip().split()
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||||
if len(parts) == 3: # 确保有三个部分
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||||
product = {
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||||
'name': parts[0],
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||||
'price': int(parts[1]), # 转换为整数
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||||
'amount': int(parts[2]) # 转换为整数
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||||
}
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||||
products.append(product)
|
||||
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||||
# 输出商品列表
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||||
print("商品列表", products)
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||||
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||||
total_price = 0
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||||
# 计算总价
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||||
for i in products:
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||||
total_price += i['price'] * i['amount']
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||||
|
||||
# 输出总价
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||||
print("总价:", total_price)
|
||||
|
||||
# Output:
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||||
[{'name': 'apple', 'price': 10, 'amount': 3}, {'name': 'tesla', 'price': 100000, 'amount': 1}, {'name': 'mac', 'price': 3000, 'amount': 2}, {'name': 'lenovo', 'price': 30000, 'amount': 3}, {'name': 'chicken', 'price': 10, 'amount': 3}]
|
||||
总价: 196060
|
||||
```
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||||
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||||
## 案例三：基于文件的账户验证
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||||
将用户信息存放在文件 **user.txt** 中，并且格式如下
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||||
```
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||||
张三|123456
|
||||
```
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||||
|
||||
**代码示例：**
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||||
|
||||
```python
|
||||
db = {}
|
||||
with open("sql.txt","r", encoding="utf-8") as f:
|
||||
data = f.readlines()
|
||||
print(data)
|
||||
for i in data:
|
||||
ret = i.strip().split("|")
|
||||
# ret = ["张三", "123"]
|
||||
print(ret)
|
||||
db[ret[0]] = ret[1]
|
||||
# db["张三"] = "123"
|
||||
print(db)
|
||||
|
||||
while True:
|
||||
username = input("请输入用户名：")
|
||||
|
||||
if username in db:
|
||||
password = input("请输入密码：")
|
||||
if password == db[username]:
|
||||
print("登录成功")
|
||||
else:
|
||||
print("密码错误登录失败")
|
||||
else:
|
||||
print("用户名不存在")
|
||||
```
|
||||
|
||||
# 课后作业
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1. 完成上述几个案例
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2. 扩展案例三 基于文件的账户验证。为其增加注册功能并且让整个代码更加合理
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||||
3. 尝试一下实现密码错误3次封号的功能
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||||
|
||||
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