Python中级之文件操作
5135 字
26 分钟
Python中级之文件操作
【一】文本处理引入
- 应用程序运行过程中产生的数据最先都是存放于内存中的
- 若想永久保存下来,必须要保存于硬盘中。应用程序若想操作硬件必须通过操作系统
- 而文件就是操作系统提供给应用程序来操作硬盘的虚拟概念
- 用户或应用程序对文件的操作,就是向操作系统发起调用,然后由操作系统完成对硬盘的具体操作。
【二】文件操作的基本流程
【1】操作文件方式一
- 有了文件的概念,我们无需再去考虑操作硬盘的细节,只需要关注操作文件的流程
# 1. 打开文件,由应用程序向操作系统发起系统调用open(...),操作系统打开该文件,对应一块硬盘空间,并返回一个文件对象赋值给一个变量ff = open('a.txt', 'r', encoding='utf-8') # 默认打开模式就为r
# 2. 调用文件对象下的读/写方法,会被操作系统转换为读/写硬盘的操作data = f.read()
# 3. 向操作系统发起关闭文件的请求,回收系统资源f.close()def open(file, mode='r', buffering=None, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True):'r' open for reading (default) -- 打开以供阅读(默认)'w' open for writing, truncating the file first -- 打开以进行写入,首先截断文件'x' create a new file and open it for writing -- 创建一个新文件并打开它进行写入'a' open for writing, appending to the end of the file if it exists -- 打开进行写入,如果存在,则附加到文件末尾'b' binary mode -- 二进制模式't' text mode (default) -- 文本模式(默认)'+' open a disk file for updating (reading and writing) -- 打开磁盘文件进行更新(读取和写入)'U' universal newline mode (deprecated) -- 通用换行模式(已弃用)【2】操作方式二 open 语句
(1)回收资源
- 应用程序的变量f和操作系统打开的文件。
- 在操作完毕一个文件时,必须把与该文件的这两部分资源全部回收
- 回收方法为
f.close() # 回收操作系统打开的文件资源del f # 回收应用程序级的变量- 其中del f一定要发生在f.close()之后
- 否则就会导致操作系统打开的文件无法关闭,白白占用资源,
- 而python自动的垃圾回收机制决定了我们无需考虑del f
- 这就要求我们,在操作完毕文件后,一定要记住f.close()
- 虽然我们如此强调,但是大多数读者还是会不由自主地忘记f.close()
(2)with关键字
- 考虑到这一点,python提供了with关键字来帮我们管理上下文
# 1、在执行完子代码块后,with 会自动执行f.close()# open(文件路径/文件名, 打开模式,编码方式)with open('a.txt', 'w', encoding='utf8') as f: pass
# 2、可用用with同时打开多个文件,用逗号分隔开即可with open('a.txt', 'r') as read_f, open('b.txt', 'w', encoding='utf8') as write_f: data = read_f.read() write_f.write(data)【3】指定操作文本文件的字符编码
- f = open(…)是由操作系统打开文件
- 如果打开的是文本文件,会涉及到字符编码问题
- 如果没有为open指定编码,那么打开文本文件的默认编码很明显是操作系统说了算了,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。
- 这就用到了上节课讲的字符编码的知识:若要保证不乱码,文件以什么方式存的,就要以什么方式打开。
f = open('a.txt','r',encoding='utf-8')【三】文件的操作模式
- r(默认的):
- 只读
- w:
- 只写
- a:
- 只追加写
【1】r 模式的使用
(1)介绍
- 在文件不存在时则报错,文件存在文件内指针直接跳到文件开头
# 通过 with ... open ... 语句打开文件,并将文件内容一次性读出with open('a.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f: # 会将文件的内容由硬盘全部读入内存,赋值给res res = f.read()(2)用户认证功能练习
# 小练习:实现用户认证功能inp_name = input('请输入你的名字: ').strip()inp_pwd = input('请输入你的密码: ').strip()with open(r'db.txt', mode='r', encoding='utf-8') as f: for line in f: # 把用户输入的名字与密码与读出内容做比对 u, p = line.strip('\n').split(':') if inp_name == u and inp_pwd == p: print('登录成功') break else: print('账号名或者密码错误')(3)补充
- 当路径中可能存在有转义的字符时
- 或者 \ 取消 \ 的转义效果
- 字符串前面加上r来解决转义的问题
# 将文件绝对路径做成字符串格式时,由于 \ 在Python中是转义符,因此和不用的字符会产生不同的转义效果path = 'E:\PythonProjects\01.py' # 错误
# 修正方式一 : \\ 双转义,将原来的 \ 进行反转义path = 'E:\\PythonProjects\\01.py' # \\ 反转义
# 修正方式二 : 在带 \ 的路径字符串前 + r 进行取消转义path = r'E:\PythonProjects\01.py' # \\ +r 取消转义【4】w 模式的使用
- w只写模式: 在文件不存在时会创建空文档,文件存在会清空文件,文件指针跑到文件开头
with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: f.write('你好\n') f.write('我好\n') f.write('大家好\n') f.write('111\n222\n333\n')- 强调
- 在文件不关闭的情况下,连续的写入,后写的内容一定跟在前写内容的后面
with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: # 这样连续写入文件,由于文件处于一直打开的状态,所以一直在接着写内容 f.write('你好\n') f.write('我好\n') f.write('大家好\n') f.write('111\n222\n333\n')- 如果重新以w模式打开文件,则会清空文件内容with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: f.write('你好\n')
# 由于上一次操作完文件,已经将文件关闭了,所以再重新打开文件写入内容时,就会覆盖掉原来的内容with open('b.txt',mode='w',encoding='utf-8') as f: f.write('大家好\n')【3】a 模式的应用
- a只追加写模式: 在文件不存在时会创建空文档,文件存在会将文件指针直接移动到文件末尾
with open('c.txt',mode='a',encoding='utf-8') as f: f.write('44444\n') f.write('55555\n')# 小练习:实现注册功能: name=input('username>>>: ').strip() pwd=input('password>>>: ').strip() with open('db1.txt',mode='a',encoding='utf-8') as f: info='%s:%s\n' %(name,pwd) f.write(info)- 强调 w 模式与 a 模式的异同
- 相同点:在打开的文件不关闭的情况下,连续的写入,新写的内容总会跟在前写的内容之后
- 不同点:以 a 模式重新打开文件,不会清空原文件内容,会将文件指针直接移动到文件末尾,新写的内容永远写在最后
【4】+ 模式的应用
- r+ w+ a+ <可读可写>可读可写>
- 在平时工作中,我们只单纯使用r/w/a,要么只读,要么只写,一般不用可读可写的模式
【四】控制文件读写内容的模式
【1】大前提
- tb模式均不能单独使用,必须与r/w/a之一结合使用
【2】t(默认的):文本模式
- 读写文件都是以字符串为单位的
- 只能针对文本文件
- 必须指定encoding参数
【3】b:二进制模式
- 读写文件都是以bytes/二进制为单位的
- 可以针对所有文件
- 一定不能指定encoding参数
【1】t 模式的使用
- 如果我们指定的文件打开模式为r/w/a,其实默认就是rt/wt/at
name_list = ['dream', 'hope']with open('01.txt', 'w', encoding='utf8') as fp: # 无法直接写入 列表 / 字典等类型 # fp.write(name_list) # Expected type 'str' (matched generic type 'AnyStr'), got 'list[str]' instead # 只能写入字符串格式的内容,可以使用str强转 fp.write(str(name_list))with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: data = fp.read()
# 通过 r 模式读出来的数据都是字符串格式的 print(data, type(data)) # ['dream', 'hope'] <class 'str'>
# 及时读出来的数据符合列表格式,强转以后,仍然是字符串格式 data_list = list(data) print(data_list, type(data_list)) # ['[', "'", 'd', 'r', 'e', 'a', 'm', "'", ',', ' ', "'", 'h', 'o', 'p', 'e', "'", ']'] <class 'list'>- 强调:t 模式只能用于操作文本文件,无论读写,都应该以字符串为单位,而存取硬盘本质都是二进制的形式,当指定 t 模式时,内部帮我们做了编码与解码
【2】b 模式的使用
# b: 读写都是以二进制位单位 with open('1.mp4',mode='rb') as f: data=f.read() print(type(data)) # 输出结果为:<class 'bytes'>
with open('a.txt',mode='wb') as f: msg="你好" res=msg.encode('utf-8') # res为bytes类型 f.write(res) # 在b模式下写入文件的只能是bytes类型- 强调:b模式对比t模式
- 在操作纯文本文件方面t模式帮我们省去了编码与解码的环节,b模式则需要手动编码与解码,所以此时t模式更为方便
- 针对非文本文件(如图片、视频、音频等)只能使用b模式
# 常见二进制格式文件后缀:# .bin:通常用于存储计算机程序或数据的二进制文件,例如操作系统、应用软件和游戏等。# .dmg:这是苹果公司Mac OS X操作系统中常用的磁盘映像文件格式,可以将多个文件打包成一个文件来方便传输和安装。# .exe:这是Windows操作系统中的可执行文件扩展名,包含可直接运行的程序代码。# .msi:这是Microsoft Windows中的一种安装包文件格式,包含了安装所需的全部文件和信息。# .rar:这是一种常见的压缩文件格式,使用这种格式可以将多个文件压缩成一个较小的文件以节省空间。# .zip:这是另一种常见的压缩文件格式,与.rar类似,也可以将多个文件压缩成一个较小的文件。
# 常见的图片文件后缀(二进制格式)# * .jpg:这是最常用的照片文件格式,通常具有较高的图像质量。# * .jpeg:这也是照片文件格式,通常比.jpg格式更小,但图像质量稍低。# * .png:这是一种无损压缩的图像文件格式,通常用于创建透明背景的图像。# * .gif:这是一种支持动画效果的图像文件格式,通常用于创建简单的动态图形。
# 常见的音频文件后缀(二进制格式)# * .bmp:这是一种位图图像文件格式,通常用于打印或处理高质量图像。# * .tiff:这是一种标签图像文件格式,通常用于专业级别的图像处理和输出。# * .mp4:这是一种常用的视频文件格式,广泛用于互联网上的视频分享和流媒体服务。# * .mov:这是Apple公司开发的一种视频文件格式,通常用于其产品中的视频编辑和播放功能。# * .avi:这是一种早期的视频文件格式,被广泛用于电影制作和电视节目录制等领域。【3】练习<编写拷贝工具>编写拷贝工具>
(1)需求
# 小练习# 编写文件拷贝工具# 输入一个文件地址 --- 把文件内容读出来# 输入一个文件地址 --- 把当前文件内容拷贝到新的地址和新的文件里面
# 旧地址:D:\Python\girl.jpg# 新地址:D:\Python\img\girl.jpg(2)代码
path_start = input("原始地址:>>>>").strip()path_end = input("目标地址:>>>>").strip()
print(f"{path_start} to {path_end} :>>>> 已开始!")with open(path_start, 'rb') as read_f, open(path_end, 'wb') as write_f: write_f.write(read_f.read()) print(f"{path_start} to {path_end} :>>>> 已完成!")【四】文件的操作方法
【1】读操作
f.read()
- 读取所有内容,执行完该操作后,文件指针会移动到文件末尾
f.readline()
- 读取一行内容,光标移动到第二行首部
f.readlines()
- 读取每一行内容,存放于列表中
- 强调
- f.read()与f.readlines()都是将内容一次性读入内容
- 如果内容过大会导致内存溢出
- 若还想将内容全读入内存
- 则必须分多次读入
(1)一次性读入内容方式一
with open('01.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f: # 句柄对象 f 是可以被迭代的,但是无法对句柄对象进行其他操作 for line in f: # 同一时刻只读入一行内容到内存中 print(line)(2)一次性读入内容方式二
with open('1.mp4', mode='rb') as f: while True: # 同一时刻只读入1024个Bytes到内存中 data = f.read(1024) if len(data) == 0: break print(data)【2】写操作
- f.write()
- 一次性全部写入
- f.writelines()
- 可以迭代写入可迭代对象内的内容
- write方法
# 针对文本模式的写,需要自己写换行符def read_data(): with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: data = fp.read() print(data)
with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp: fp.write('my name is dream' + '\n')
read_data()# my name is dreamimport requests
data_one = requests.get('https://pic.netbian.com/uploads/allimg/231130/013249-1701279169d900.jpg').content# content_list = [bytes('333\n', encoding='utf-8'), '444\n'.encode('utf-8')]with open('01.png', 'wb') as fp: # 可以将列表中的每一个元素内容,写入到当前文件中, # 但是要注意,如果没有特殊符号区分,则会首尾接在一起 fp.write(data_one)- writelines方法
def read_data(): with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: data = fp.read() print(data)
content_list = ['my name is dream', '\n', 'my age is 18', 'my hobby is music']with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp: # 可以将列表中的每一个元素内容,写入到当前文件中,但是要注意,如果没有特殊符号区分,则会首尾接在一起 fp.writelines(content_list)
read_data()# my name is dream# my age is 18my hobby is musicimport requests
data_one = requests.get('https://pic.netbian.com/uploads/allimg/231130/013249-1701279169d900.jpg').content# content_list = [bytes('333\n', encoding='utf-8'), '444\n'.encode('utf-8')]content_list = [data_one]with open('01.png', 'wb') as fp: # 可以将列表中的每一个元素内容,写入到当前文件中, # 但是要注意,如果没有特殊符号区分,则会首尾接在一起 fp.writelines(content_list)【3】判断文件是否可读/写/关闭
f.readable()
- 文件是否可读
f.writable()
- 文件是否可读
f.closed
- 文件是否关闭
f.encoding
- 如果文件打开模式为b,则没有该属性
f.flush()
- 立刻将文件内容从内存刷到硬盘
f.name()
- 获取文件的名字
with open('example.txt', mode='w', encoding='utf-8') as f: print(f"可读性: {f.readable()}") # 输出: 可读性: False print(f"可写性: {f.writable()}") # 输出: 可写性: True print(f"是否关闭: {f.closed}") # 输出: 是否关闭: False print(f"编码格式: {f.encoding}") # 输出: 编码格式: utf-8
f.flush() # 立即将内容刷新到硬盘
print(f"在 'with' 块之后是否关闭: {f.closed}") # 输出: 在 'with' 块之后是否关闭: True【五】主动控制文件内指针移动
【1】大前提
- 文件内指针的移动都是Bytes为单位的,唯一例外的是t模式下的read(n),n以字符为单位
【2】语法
# 文本内容如下
with open('a.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f: data=f.read(3) # 读取3个字符
with open('a.txt',mode='rb') as f: data=f.read(3) # 读取3个Bytes【3】示例
- 文本内容
abc你真帅!- 一次性全部读取
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: # 不指定字节个数时,取出来的是全部数据 data = fp.read() print(data) # abc你真帅!- 读取指定字符个数内容
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: # 指定读取3个字节的数据 data = fp.read(3) print(data) # abc
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: # 指定读取4个字节的数据 data = fp.read(4) print(data) # abc你【4】seek移动指针
- 之前文件内指针的移动都是由读/写操作而被动触发的,若想读取文件某一特定位置的数据,则则需要用f.seek方法主动控制文件内指针的移动,详细用法如下:
- f.seek(指针移动的字节数,模式控制):
- 模式控制:
- 0: 默认的模式,该模式代表指针移动的字节数是以文件开头为参照的
- 1: 该模式代表指针移动的字节数是以当前所在的位置为参照的
- 2: 该模式代表指针移动的字节数是以文件末尾的位置为参照的
- 强调:其中0模式可以在t或者b模式使用,而1跟2模式只能在b模式下用
(1)0模式详解
- 01.txt用utf-8编码,内容如下(abc各占1个字节,中文“你真帅”各占3个字节)
abc你真帅!# 0模式的使用with open('01.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f: # 参照文件开头移动了3个字节 f.seek(3, 0) # 查看当前文件指针距离文件开头的位置,输出结果为3 print(f.tell()) # 从第3个字节的位置读到文件末尾,输出结果为:你真帅! print(f.read()) # 注意:由于在t模式下,会将读取的内容自动解码,所以必须保证读取的内容是一个完整中文数据,否则解码失败
with open('01.txt', mode='rb') as f: f.seek(6, 0) # print(f.read()) # b'\xe7\x9c\x9f\xe5\xb8\x85!' print(f.read().decode('utf-8'))
# 输出结果为: 真帅!(2)1模式详解
# 1模式的使用with open('01.txt', mode='rb') as f: # 从当前位置往后移动3个字节,而此时的当前位置就是文件开头 f.seek(3, 1) # 输出结果为:3 print(f.tell()) # 从当前位置往后移动4个字节,而此时的当前位置为3 f.seek(4, 1) # 输出结果为:7 print(f.tell())(3)2模式的详解
# 2模式的使用with open('01.txt', mode='rb') as f: # 参照文件末尾移动0个字节, 即直接跳到文件末尾 f.seek(0, 2) # 输出结果为:9 print(f.tell())
# 参照文件末尾往前移动了3个字节 f.seek(-4, 2) # 输出结果为:帅! print(f.read().decode('utf-8'))【4】小练习
- 实现动态查看最新一条日志的效果
import timewith open('access.log',mode='rb') as f: f.seek(0,2) while True: line=f.readline() if len(line) == 0: # 没有内容 time.sleep(0.5) else: print(line.decode('utf-8'),end='')【六】seek函数补充
- 在Python中seek函数用与移动文件中指针位置和指定指针移动偏移量大小
- seek函数用于移动文件中指针位置和指定指针移动偏移量大小。
- seek()函数格式为:
file. seek(offset[, whence])- offset是偏移量,可正可负,正数表示向后面移动offset位,负数表示向前面移动offset位;
- whence有0,1,2三个参数,0表示将指针移动到文件开头,1表示将指针移动到当前位置,2表示将指针移动到文件结尾。
with open("字母表.txt", "r") as f: a = f.read() # 读取文件中所有字符 print(a)
# 从第三位开始输出 f.seek(2, 0) print(f.read()) # 从索引2开始输出
# 结果输出为ABCDEFGHIJKLMNCDEFGHIJKLMN【七】练习
【1】文本内容准备
- 这里需要注意,一个中文占三个字节,参数为9的话正好是三个中文字符,所以光标移动到索引为9的位置进行插入
张一蛋 山东 179 49 12344234523李二蛋 河北 163 57 13913453521王全蛋 山西 153 62 18651433422【2】seek指针替换
def read_data(): with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as fp: data = fp.read() print(data)
# 执行操作with open('01.txt', mode='r+t', encoding='utf-8') as f: f.seek(9) f.write('<妇女主任>')read_data()'''张一蛋<妇女主任> 179 49 12344234523李二蛋 河北 163 57 13913453521王全蛋 山西 153 62 18651433422'''
# 但是会产生一个问题:会从指定指针位置,向后覆盖需要写入的内容# 强调:# 1、硬盘空间是无法修改的,硬盘中数据的更新都是用新内容覆盖旧内容# 2、内存中的数据是可以修改的- 文件对应的是硬盘空间,硬盘不能修改对应着文件本质也不能修改,
- 那我们看到文件的内容可以修改,是如何实现的呢?
- 大致的思路是将硬盘中文件内容读入内存,然后在内存中修改完毕后再覆盖回硬盘
【3】完整替换
with open('01.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: data = file.readlines()
line_list = []for line in data: if '张一蛋' in line: line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(妇女主任)') elif '李二蛋' in line: line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(村长)') elif '王全蛋' in line: line = line.replace(line.split()[0], f'{line.split()[0]}(书记)') line_list.append(line)print(line_list)
with open('01.txt', 'w', encoding='utf-8') as fp: fp.writelines(line_list)张一蛋(妇女主任) 山东 179 49 12344234523李二蛋(村长) 河北 163 57 13913453521王全蛋(书记) 山西 153 62 18651433422【4】替换内容思路简析
(1)文件修改方式一
- 实现思路:将文件内容发一次性全部读入内存,然后在内存中修改完毕后再覆盖写回原文件
- 优点: 在文件修改过程中同一份数据只有一份
- 缺点: 会过多地占用内存
with open('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as f: data=f.read()
with open('db.txt',mode='wt',encoding='utf-8') as f: f.write(data.replace('kevin','SB'))(2)文件修改方式二
- 实现思路:以读的方式打开原文件,以写的方式打开一个临时文件,一行行读取原文件内容,修改完后写入临时文件…,删掉原文件,将临时文件重命名原文件名
- 优点: 不会占用过多的内存
- 缺点: 在文件修改过程中同一份数据存了两份
import os
with open('db.txt',mode='rt',encoding='utf-8') as read_f,\ open('.db.txt.swap',mode='wt',encoding='utf-8') as wrife_f: for line in read_f: wrife_f.write(line.replace('SB','kevin'))
os.remove('db.txt')os.rename('.db.txt.swap','db.txt')支持与分享
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