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python 零基础入门教程---文件操作（7）

作者：互联网

一、文件概述

1. 什么是文件

计算机文件是一个存储在存储器上的数据序列，可以包含任何数据内容。

概念上，文件是数据的集合和抽象。

用文件形式组织和表达数据更有效也更为灵活。

文件包括两种类型：文本文件和二进制文件。

文件本质上都是存储在存储器上的二进制数据。

使用 HexEditor 可以以 16 进制的方式打开任何文件。

特别的文本文件遵循统一的字符编码，在打开时，计算机会根据字符编码解析成编码表上对应的字符。

二进制文件和文本文件本质上没有区别，只是没有统一的编码，需要根据特定的程序进行解析和运行。

无论是文本文件还是二进制文件都可以用"文本文件方式"和"二进制文件方式"打开，打开后的操作不同。

2.字符编码

计算机底层只能表示二进制信息，不能直接表示文字。计算机显示给我们看的文字可以看做是很小的一张张字符的图片。但如果文字都以图片进行存储和传输，图片体积非常大，从而效率会变得很低。

所以计算机科学家将这些单个字符图片放到一个文件中，这个文件就是字体文件。再给每个字符一个编号，存储传输时就用字符的编号。这个编号表就是字符编码(简单这么理解)。

文本文件存储的就是每个字符的编号，计算机在打开文本文件时，会根据指定的编码，去编码表中查询一个一个的字符，再渲染给用户。

2.1 ascii 码

因为历史原因，字符编码有很多。最先发明的是 ascii 码。

总共 127 个字符，因此使用一个字节（8 位二进制）来表示，也即是一个字符占一个字节的大小。

在记事本中键入 abc123+-*/，然后使用 HexEditor 打开后发现跟上面的编码表是一致的。

2.2 gb2312

可以看到 ascii 码里只有英文字母和常见字符，没有中文，以及世界上其他国家的文字。随着计算机的发展，各国都创建了自己国家的计算机字符编码。

1980 年中国发布了 gb2312, GB2312 是一个简体中文字符集，由 6763 个常用汉字和 682 个全角的非汉字字符组成。

gb2312 使用两个字节表示一个汉字。

通过字符串的 encode 方法可以根据字符编码进行编码

'中'.encode('gb2312')

b'\xd6\xd0'

2.3 gbk

GB2312 的出现，基本满足了汉字的计算机处理需要，但对于人名、古汉语等方面出现的罕用字，GB 2312 不能处理，这导致了后来 GBK 及 GB18030 汉字字符集的出现。

GBK 即汉字内码扩展规范，K 为扩展的汉语拼音中“扩”字的声母。GBK 编码标准兼容 GB2312，共收录汉字 21003 个、符号 883 个，并提供 1894 个造字码位，简、繁体字融于一库。

gbk 也是使用两个字节表示一个汉字。

'中'.encode('gbk')

b'\xd6\xd0

'囙'.encode('gb2312')

UnicodeEncodeError Traceback (most recent call last)

in
----> 1 '囙'.encode('gb2312')

UnicodeEncodeError: 'gb2312' codec can't encode character '\u56d9' in position 0: illegal multibyte sequence





'囙'.encode('gbk') 


b'\x87\xe0'


unicode


世界上存在着多种编码方式，同一个编码值，在不同的编码体系里代表着不同的字。要想打开一个文本文件，不但要知道它的编码方式，还要安装有对应编码表，否则就可能无法读取或出现乱码。


我上大学时玩电脑游戏最大的问题就是乱码。


以日文的编码方式创建一个文本文件写入 やめて，然后用记事本打开会显示如下：




516 x 254


这个问题促使了 unicode 码的诞生。


unicode 将世界上所有的符号都纳入其中，无论是英文、日文、还是中文等，大家都使用这个编码表，就不会出现编码不匹配现象。每个符号对应一个唯一的编码，乱码问题就不存在了。


Unicode 固然统一了编码方式，但是它的效率不高，比如 UCS-4(Unicode 的标准之一)规定用 4 个字节存储一个符号，那么每个英文字母前都必然有三个字节是 0，这对存储和传输来说都很耗资源。


将之前写有 abc123+-*\ 的文件用记事本另存为 unicode 会发现文件的体积大了一倍。(本来应该是 4 倍，windows 做了优化)








utf-8


为了提高 Unicode 的编码效率，于是就出现了 UTF-8 编码。UTF-8 可以根据不同的符号自动选择编码的长短。比如英文字母可以只用 1 个字节就够了。"汉"字的 Unicode 编码是 U+00006C49，然后把 U+00006C49 通过 UTF-8 编码器进行编码，最后输出的 UTF-8 编码是 E6B189。utf-8 中汉字使用 3 个字节存储。




'a'.encode('utf-8') 


b'a'




'中'.encode('utf-8') 


b'\xe4\xb8\xad'
 注意为了统一 python3 在内存中所有的字符都采用 unicode。


二、python 操作文件


python 提供内置函数 open()实现对文件的操作。


python 对文本文件和二进制文件采用统一的操作步骤，和把大象放冰箱里的一样分三步，"打开-操作-关闭。"






1. open 函数


open(file, mode='r', encoding=None)


打开文件并返回对应的 file object。如果该文件不能打开，则触发 OSError。



mode 的取值：


字符意义
'r'文本读取（默认）
'w'文本写入，并先清空文件（慎用），文件不存在则创建
'x'文本写，排它性创建，如果文件已存在则失败
'a'文本写，如果文件存在则在末尾追加，不存在则创建


和 mode 组合的字符


字符意义
'b'二进制模式，例如：'rb'表示二进制读
't'文本模式（默认），例如：rt 一般省略 t
'+'读取与写入，例如：'r+' 表示同时读写


2.读文本文件


在当前目录下创建一个名为 test.txt 的文本文件，(注意编码方式）文件中写入下面的内容：




静夜思 床前明月光，疑是地上霜。 举头望明月，低头思故乡。 


2.1 操作基本步骤




# 打开文件 mode=rt,t可以省略 fb = open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') # 读取 content = fb.read() print(content) # 关闭文件 fb.close() 


静夜思
 床前明月光，疑是地上霜。
 举头望明月，低头思故乡。
 上面这种操作经常会忘记关闭文件句柄，造成资源浪费，所以处理文件是往往使用 with 语句进行上下文管理。


2.2 with 上下文管理




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as fb: content = fb.read() print(content) 


静夜思
 床前明月光，疑是地上霜。
 举头望明月，低头思故乡。
with 语句执行完毕会自动关闭文件句柄。


2.3 相对路径与绝对路径


进行文件处理时经常会碰到相对路径和绝对路径的问题。


绝对路径好理解，它指定了文件在电脑中的具体位置，以 windows 电脑为例：


d:\lemon\课件\python入门.md


相对路径一般是指相对当前脚本的路径，比如上面的案例中的 test.txt 因为和当前脚本在同一个文件夹下，所以可以直接使用 test.txt 作为文件名来操作。


也可显式的表达当前路径 ./test.txt,./ 表示当前目录。


../ 表示上级目录，同理 ../../ 表示上上级目录，依此类推。


那什么时候使用相对路径，什么时候使用绝对路径呢。


一般情况下项目本身的资源文件和脚本路径相对固定，为了不影响项目的移植性，必须使用相对路径。


如果需要读取操作系统中固定位置的系统文件一般使用绝对路径。


2.4 逐行读取


在读取文本文件时，经常需要按行读取，文件对象提供了多种方法进行按行读取。



从文件中读取一行；如果 f.readline() 返回一个空的字符串，则表示已经到达了文件末尾




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as fb: print(fb.readline()) print(fb.readline()) print(fb.readline()) print(fb.readline()) 


静夜思


床前明月光，疑是地上霜。


举头望明月，低头思故乡。



以列表的形式返回文件中所有的行。




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as fb: content = fb.readlines() print(content) 


['静夜思\n', '床前明月光，疑是地上霜。\n', '举头望明月，低头思故乡。']



要从文件中读取行，还可以循环遍历文件对象。这是内存高效，快速的，并简化代码：




# 5星推荐 with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as fb: for line in fb: print(line) 


静夜思


床前明月光，疑是地上霜。


举头望明月，低头思故乡。


3.读二进制文件


任何文件都可以以二进制读的方式打开，读取 test.txt 的二进制内容。




# mode=rb，不需要encoding参数 with open('test.txt', 'rb') as fb: content = fb.read() print(content) 


b'\xe9\x9d\x99\xe5\xa4\x9c\xe6\x80\x9d\n\xe5\xba\x8a\xe5\x89\x8d\xe6\x98\x8e\xe6\x9c\x88\xe5\x85\x89\xef\xbc\x8c\xe7\x96\x91\xe6\x98\xaf\xe5\x9c\xb0\xe4\xb8\x8a\xe9\x9c\x9c\xe3\x80\x82\n\xe4\xb8\xbe\xe5\xa4\xb4\xe6\x9c\x9b\xe6\x98\x8e\xe6\x9c\x88\xef\xbc\x8c\xe4\xbd\x8e\xe5\xa4\xb4\xe6\x80\x9d\xe6\x95\x85\xe4\xb9\xa1\xe3\x80\x82'




# 也可以逐行读取,以\n换行符标志 with open('test.txt', 'rb') as fb: for line in fb: print(line) 


b'\xe9\x9d\x99\xe5\xa4\x9c\xe6\x80\x9d\n'
 b'\xe5\xba\x8a\xe5\x89\x8d\xe6\x98\x8e\xe6\x9c\x88\xe5\x85\x89\xef\xbc\x8c\xe7\x96\x91\xe6\x98\xaf\xe5\x9c\xb0\xe4\xb8\x8a\xe9\x9c\x9c\xe3\x80\x82\n'
 b'\xe4\xb8\xbe\xe5\xa4\xb4\xe6\x9c\x9b\xe6\x98\x8e\xe6\x9c\x88\xef\xbc\x8c\xe4\xbd\x8e\xe5\xa4\xb4\xe6\x80\x9d\xe6\x95\x85\xe4\xb9\xa1\xe3\x80\x82'


4. 写文本文件


4.1 清除写 w


案例：将锄禾这首诗写入 test.txt 文件中




# mode=w 没有文件就创建，有就清除内容，小心使用 with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as fb: fb.write('锄禾\n') fb.write('锄禾日当午，汗滴禾下土；\n') fb.write('谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。\n') 


运行后会发现之前写有静夜思的 test.txt 内容修改为锄禾，因为 w 模式会清除原文件内容，所以小心使用。


4.2 追加写 a


案例：将静夜思这首诗追加到 test.txt 文件中




# mode=a 追加到文件的最后 with open('test.txt', 'a', encoding='utf-8') as fb: fb.write('静夜思\n床前明月光，疑是地上霜；\n举头望明月，低头思故乡。\n') 


4.3 排他写 x


案例：在当前目录中创建文件 test.txt，存在则不创建




# mode=x try: with open('test.txt', 'x', encoding='utf-8') as fb: fb.write('') except Exception as e: print(e) 


[Errno 17] File exists: 'test.txt'


5.写二进制文件


在写模式后加 b 即是写二进制模式，这种模式下写入内容为字节数据。


例如：将爬到的图片二进制信息写入文件中。




import requests url = 'https://ss1.bdstatic.com/70cFvXSh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=1247698508,1430079989&fm=26&gp=0.jpg' response = requests.get(url) with open('校花.jpg', 'wb') as f: f.write(response.content) 


6.读写文件


有时候需要能够同时读写文件，在模式后面加上 + 号即可给读模式添加写，给写模式添加读。




with open('test.txt', 'r+', encoding='utf-8') as f: # 读文件 print(f.read()) f.write('草\n离离原上草，一岁一枯荣；\n野火烧不尽，春风吹又生！\n') 


锄禾
 锄禾日当午，汗滴禾下土；
 谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。
 静夜思
 床前明月光，疑是地上霜；
 举头望明月，低头思故乡。


7.案例：python 处理解析 CSV 文件




# 读取csv文件并解析为嵌套列表 data = [] with open('鸢尾.csv', 'r', encoding='gbk') as f: for line in f: # 去掉换行符 line = line.strip() data.append(line.split(',')) 




data 




# 将数据写为csv文件 with open('test.csv', 'w', encoding='utf-8') as f: for item in data: f.write(','.join(item) + '\n') 


8.文件指针


open 函数返回的文件对象使用文件指针来记录当前在文件中的位置。


8.1 read 方法


在读模式下，使用文件对象的 read 方法可以读取文件的内容。它接收一个整数参数表示读取内容的大小，文本模式下表示字符数量，二进制模式下表示字节大小。




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: content = f.read(3) print(content) 


锄禾




content # 三个字符 


'锄禾\n'




with open('test.txt', 'rb') as f: content = f.read(3) print(content) 


b'\xe9\x94\x84'




'锄'.encode('utf-8') # 三个字节 


b'\xe9\x94\x84'
 当以读的方式打开文件后文件指针指向文件开头，执行 read 操作之后，根据读取的数据大小指针移动到对应的位置。


8.2 tell 方法


文件对象的 tell 方法返回整数，表示文件指针距离文件开头的字节数。




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.tell()) content = f.read(3) print(content) print(f.tell()) 


0
 锄禾


7




content.encode('utf-8') 


b'\xe9\x94\x84\xe7\xa6\xbe\n'
r 模式打开文件后文件指针指向文件开头，执行 read 操作之后，根据读取的数据大小指针移动到对应的位置。




with open('test.txt', 'a', encoding='utf-8') as f: print(f.tell()) 


243
a 模式打开文件后文件指针指向文件末尾。


8.3 seek 方法


通过文件对象的 seek 方法可以移动文件句柄


seek 方法接收两个参数：



注意文本模式下只允许从文件的开头进行偏移，也即只支持 whence=0




with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f: print(f.read(3)) # 跳转到文件开头 f.seek(0) # 再读取第一个字 print(f.read(1)) 


锄禾


锄




with open('test.txt', 'rb') as f: # 读取文件最后的10字节 f.seek(-10,2) print(f.read()) 


b'\xe5\x8f\x88\xe7\x94\x9f\xef\xbc\x81\n'




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来源： https://blog.csdn.net/ningmengban/article/details/122685359