python学习笔记——文件操作

目标

• 文件的概念
• 文件的基本操作
• 文件/文件夹的常用操作
• 文本文件的编码方式

01. 文件的概念

1.1 文件的概念和作用

• 计算机的 文件，就是存储在某种 长期储存设备 上的一段 数据
• 长期存储设备包括：硬盘、U 盘、移动硬盘、光盘…

文件的作用

将数据长期保存下来，在需要的时候使用

CPU	内存	硬盘

1.2 文件的存储方式

• 在计算机中，文件是以 二进制 的方式保存在磁盘上的

文本文件和二进制文件

• 文本文件

  • 可以使用 文本编辑软件 查看
  • 本质上还是二进制文件
  • 例如：python 的源程序

• 二进制文件

  • 保存的内容 不是给人直接阅读的，而是 提供给其他软件使用的
  • 例如：图片文件、音频文件、视频文件等等
  • 二进制文件不能使用 文本编辑软件 查看

02. 文件的基本操作

2.1 操作文件的套路

在 计算机 中要操作文件的套路非常固定，一共包含三个步骤：

1. 打开文件

2. 读、写文件

   • 读 将文件内容读入内存
   • 写 将内存内容写入文件

3. 关闭文件

2.2 操作文件的函数/方法

• 在 Python 中要操作文件需要记住 1 个函数和 3 个方法

• open 函数负责打开文件，并且返回文件对象
• read/write/close 三个方法都需要通过 文件对象 来调用

2.3 read 方法 —— 读取文件

• open函数的第一个参数是要打开的文件名（文件名区分大小写）

  • 如果文件 存在，返回 文件操作对象
  • 如果文件 不存在，会 抛出异常

• read 方法可以一次性 读入 并 返回 文件的 所有内容

• close方法负责关闭文件

  • 如果 忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问

• 注意：read 方法执行后，会把 文件指针 移动到 文件的末尾

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1
# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
2
file = open("README")
3
​
4
# 2. 读取
5
text = file.read()
6
print(text)
7
​
8
# 3. 关闭
9
file.close()

提示

• 在开发中，通常会先编写 打开 和 关闭 的代码，再编写中间针对文件的 读/写 操作！

文件指针（知道）

• 文件指针 标记 从哪个位置开始读取数据

• 第一次打开 文件时，通常 文件指针会指向文件的开始位置

• 当执行了read方法后，文件指针会移动到读取内容的末尾

  • 默认情况下会移动到 文件末尾

思考

• 如果执行了一次 read 方法，读取了所有内容，那么再次调用 read 方法，还能够获得到内容吗？

答案

• 不能
• 第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容

2.4 打开文件的方式

• open 函数默认以 只读方式 打开文件，并且返回文件对象

语法如下：

1
1
f = open("文件名", "访问方式")

提示

• 频繁的移动文件指针，会影响文件的读写效率，开发中更多的时候会以 只读、只写 的方式来操作文件

写入文件示例

8
1
# 打开文件
2
f = open("README", "w")
3
​
4
f.write("hello python！\n")
5
f.write("今天天气真好")
6
​
7
# 关闭文件
8
f.close()

2.5 按行读取文件内容

• read 方法默认会把文件的 所有内容 一次性读取到内存
• 如果文件太大，对内存的占用会非常严重

readline 方法

• readline 方法可以一次读取一行内容
• 方法执行后，会把 文件指针 移动到下一行，准备再次读取

读取大文件的正确姿势

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1
# 打开文件
2
file = open("README")
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​
4
while True:
5
    # 读取一行内容
6
    text = file.readline()
7
​
8
    # 判断是否读到内容
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    if not text:
10
        break
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​
12
    # 每读取一行的末尾已经有了一个 `\n`
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    print(text, end="")
14
​
15
# 关闭文件
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file.close()

2.6 文件读写案例 —— 复制文件

目标

用代码的方式，来实现文件复制过程

小文件复制

• 打开一个已有文件，读取完整内容，并写入到另外一个文件

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1
# 1. 打开文件
2
file_read = open("README")
3
file_write = open("README[复件]", "w")
4
​
5
# 2. 读取并写入文件
6
text = file_read.read()
7
file_write.write(text)
8
​
9
# 3. 关闭文件
10
file_read.close()
11
file_write.close()

大文件复制

• 打开一个已有文件，逐行读取内容，并顺序写入到另外一个文件

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1
# 1. 打开文件
2
file_read = open("README")
3
file_write = open("README[复件]", "w")
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​
5
# 2. 读取并写入文件
6
while True:
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    # 每次读取一行
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    text = file_read.readline()
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​
10
    # 判断是否读取到内容
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    if not text:
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        break
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​
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    file_write.write(text)
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​
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# 3. 关闭文件
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file_read.close()
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file_write.close()

03. 文件/目录的常用管理操作

• 在终端/文件浏览器、 中可以执行常规的文件 / 目录 管理操作，例如：

  • 创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容、……

• 在 Python 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 os 模块

文件操作

目录操作

提示：文件或者目录操作都支持 相对路径 和 绝对路径

04. 文本文件的编码格式（科普）

• 文本文件存储的内容是基于 字符编码 的文件，常见的编码有 ASCII 编码，UNICODE 编码等

Python 2.x 默认使用 ASCII 编码格式 Python 3.x 默认使用 UTF-8 编码格式

4.1 ASCII 编码和 UNICODE 编码

ASCII 编码

• 计算机中只有 256 个 ASCII 字符

• 一个ASCII在内存中占用1 个字节的空间

  • 8 个 0/1 的排列组合方式一共有 256 种，也就是 2 ** 8

UTF-8 编码格式

• 计算机中使用 1~6 个字节 来表示一个 UTF-8 字符，涵盖了 地球上几乎所有地区的文字
• 大多数汉字会使用 3 个字节 表示
• UTF-8 是 UNICODE 编码的一种编码格式

4.2 Ptyhon 2.x 中如何使用中文

Python 2.x 默认使用 ASCII 编码格式 Python 3.x 默认使用 UTF-8 编码格式

• 在 Python 2.x 文件的 第一行 增加以下代码，解释器会以 utf-8 编码来处理 python 文件

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1
# *-* coding:utf8 *-*

这方式是官方推荐使用的！

• 也可以使用

1
1
# coding=utf8

unicode 字符串

• 在 Python 2.x 中，即使指定了文件使用 UTF-8 的编码格式，但是在遍历字符串时，仍然会 以字节为单位遍历 字符串
• 要能够 正确的遍历字符串，在定义字符串时，需要 在字符串的引号前，增加一个小写字母 u，告诉解释器这是一个 unicode 字符串（使用 UTF-8 编码格式的字符串）

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1
# *-* coding:utf8 *-*
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​
3
# 在字符串前，增加一个 `u` 表示这个字符串是一个 utf8 字符串
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hello_str = u"你好世界"
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​
6
print(hello_str)
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​
8
for c in hello_str:
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    print(c)