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Python 文件操作

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。

文件的类型

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。
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。

文件操作的过程

1. 打开文件
2. 读写文件
   • 读文件：将文件内容读入内存
   • 写文件：将内存内容写入文件
3. 关闭文件

操作方法

打开文件

使用 open() 函数打开文件，并且返回文件对象：

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
2. 如果文件存在返回文件操作对象
3. 如果文件不存在抛出异常

f = open("文件名", "访问方式")

文件路径

• 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
• 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

以不同模式打开

访问方式	说明
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
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
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
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
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
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
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
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
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

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。

文件编码

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。

f = open('example.txt','r',encoding='utf-8')

读取文件

• read(size)：读取指定大小的内容，如果没有指定，读取全部内容。
• readline()：读取一行。
• readlines()：读取所有行并返回一个列表。

示例：

file = open('example.txt', 'r')

content = file.read()  		# 读取全部内容
line = file.readline()  	# 读取一行
lines = file.readlines()  	# 读取所有行

print(content)
print('-----------')
print(line)
print('-----------')
print(lines)

# 思考?
# 为什么后面两个print读取不到东西呢？

文件指针

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

语法：

file.seek(offset, whence)

• offset：要移动的字节数。

• whence

  （可选）：指定偏移量的基准位置。可以取以下值：

  • 0：从文件开头开始计算（默认值）。
  • 1：从当前位置开始计算。
  • 2：从文件末尾开始计算

示例：

file = open('example.txt', 'r')

content = file.read()  		# 读取全部内容
file.seek(0)				# 把光标移到到文件的开头
line = file.readline()  	# 读取一行
file.seek(0)				# 再次把光标移动到文件的开头
lines = file.readlines()  	# 读取所有行

print(content)
print('-----------')
print(line)
print('-----------')
print(lines)

按行读取文件内容

• read() 默认会把文件的所有内容一次性读取到内存
• readline() 可以一次读取一行内容

# 方式一、通过循环按行读取文件所有内容
file1 = open("example.txt")
i = 1
while True:
    text1 = file1.readline().strip()
    if text1:
        print("这是第%s行内容" % i)
        i += 1
        print(text1)
    else:
        break

file1.close()

file2 = open("example.txt")

# 通过for遍历按行读取文件所有内容
for i in file2.readlines():
    print(i.strip())

file2.close()

写入内容

可以对文件对象调用 write() 实现写入内容

语法：

file.write()

示例：日记记录

# 日记程序
# 以追加模式打开日记文件
file = open('diary.txt', 'a',encoding='utf-8')

# 获取用户输入的日记内容
content = input("请输入今天的日记：")

# 将日记内容写入文件
file.write(content + "\n")
print("日记已保存！")

# 关闭文件
file.close()

关闭文件

使用 close() 方法关闭文件，释放系统资源，防止文件被一直占用。

file.close()

with 结构

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。

with open('example.txt', 'r') as file:		# 获取file文件对象
    content = file.read()

案例：简单的备份程序

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。

# 简单备份小程序
source = 'a.txt'
destination = 'b.txt'

with open(source, 'r',encoding='utf-8') as src:
    content = src.read()

with open(destination, 'w',encoding='utf-8') as dest:
    dest.write(content)

print(f"备份成功！'{source}' 的内容已复制到 '{destination}'")

其他文件操作

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。

class CustomFile:
    def __init__(self, *args, **kwargs):
        """初始化文件对象."""
        pass

    @staticmethod
    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
    ...

解释

方法名	说明
__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
__new__	静态方法，用于创建新的对象实例
close	关闭文件，释放系统资源
fileno	返回文件描述符，通常用于与底层操作系统交互
flush	刷新文件的内部缓冲区，将未写入的数据写入文件
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
read	读取指定字节的数据，可以用来读取文件内容
readable	检查文件对象是否可读
readline	读取文件中的一行数据，常用于逐行读取文件内容
seek	移动文件指针到指定位置，允许在文件中随机访问
seekable	检查文件指针是否可操作，确定文件是否支持随机访问
tell	返回当前文件指针的位置
truncate	截断文件，只保留指定位置之前的数据
writable	检查文件对象是否可写
write	向文件写入内容
__next__	实现迭代器的 next() 方法，用于支持迭代访问文件的内容
__repr__	返回文件对象的字符串表示，通常用于调试
__getstate__	自定义对象的序列化状态，用于存储和恢复对象的状态

案例练习

案例一：文件修改

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：

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）

import os

with open('a.txt') as read_f,open('a.txt.new','w') as write_f:
    data = read_f.read()
    data = data.replace('Hello','nihao')

    write_f.write(data)

os.remove('a.txt')
os.rename('a.txt.new','a.txt')

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

import os

with open('a.txt') as read_f,open('a.txt.new','w') as write_f:
    for line in read_f:
        line = line.replace('nihao','Hello')
        write_f.write(line)

os.remove('a.txt')
os.rename('a.txt.new','a.txt')

案例二：商品信息管理与总价计算

背景

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。

目标

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：

1. 从文件 a.txt 中读取每一行的商品信息。
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。
3. 计算所有商品的总价，并输出结果。

文件内容示例

a.txt 文件的内容如下：

apple 10 3
tesla 100000 1
mac 3000 2
lenovo 30000 3
chicken 10 3

每行代表一个商品，格式为：商品名称 价格 数量。

代码示例

# 初始化商品列表
products = []

# 读取文件并构建商品列表
with open('a.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    for line in file:
        # 去除行首尾空白并分割
        parts = line.strip().split()
        if len(parts) == 3:  # 确保有三个部分
            product = {
                'name': parts[0],
                'price': int(parts[1]),  # 转换为整数
                'amount': int(parts[2])   # 转换为整数
            }
            products.append(product)

# 输出商品列表
print("商品列表", products)

total_price = 0
# 计算总价
for i in products:
    total_price += i['price'] * i['amount']

# 输出总价
print("总价:", total_price)

# Output:
[{'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

案例三：基于文件的账户验证

将用户信息存放在文件 user.txt 中，并且格式如下

张三|123456

代码示例：

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

1. 完成上述几个案例
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
3. 尝试一下实现密码错误3次封号的功能