Python编程基础：文件基础

Python编程基础：文件基础

一、前言

本期内容我们将学习Python中的文件操作，学习如何使用Python处理文件，让程序能够快速地分析大量数据。

二、我的环境

• 电脑系统：Windows 11
• 语言版本：Python 3.10.4
• 编译器：VSCode

三、从文件中读取数据

在数据分析，机器学习等等领域经常会用到使用Python读取本地数据集，我们要使用文本文件中的信息，首先需要将信息读取到内存中，我们可以一次性读取文件的全部内容，也可以以每次一行的方式逐步读取。

1、读取整个文件

下面我们在本地创建一个包含精确到小数点后30位的圆周率值，且在小数点后每10位处换行：

下面我们创建一个程序去尝试读取这个文件：

with open('pi_digits.txt') as f:
    contents = f.read()
print(contents)

在Python中读取文件需要使用open()函数，它返回的是一个表示文件的对象，前面的关键字with在不再需要访问文件后自动将其关闭，如果没有使用with，则需要在文件操作之后使用close()将文件关闭，以免造成数据丢失或者受损。

它运行的结果是：

3.1415926535
  8979323846
  2643383279

另外如果我们访问的结果中带空格可以使用之前学到的方法strip去空格。

2、文件路径

在上面我们是直接传入文件名进行读取的，这是因为我们的文件就在当前执行文件所在的目录内，如果文件不在目录内，则我们需要提供文件路径，让Python到系统的特定位置去查找。

文件路径分为相对路径和绝对路径。

如果文件位于文件下中，我们可以使用相对路径来打开其中的文件：

with open('text_files/filename.txt') as f:
    ...

显示文件路径时，Windows系统使用反斜杠（\）而不是斜杠（/），但在代码中依然可以使用斜杠。

还可以将文件在计算机中的准确位置告诉Python，这样就不用关心当前运行的程序存储在什么地方了。这称为绝对文件路径。在相对路径行不通时，可使用绝对路径。

绝对路径一般来说都比较长，所以一般采用将其赋值给一个变量，再传入到open()函数中：

file_path = 'D:/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'
with open(file_path) as f:
    ...

另外需要注意的是，如果你使用的Windows系统，在文件资源管理器中复制文件的绝对路径时他会直接使用反斜杠，但使用反斜杠可能会引起报错，这是因为反斜杠用于对字符串中的字符进行转义，例如，对于路径"C:\path\to\file.txt"，其中的\t将被解读为制表符。如果一定要使用反斜杠，可对路径中的每个反斜杠都进行转义，如"C:\path\to\file.txt"。

3、逐行读取

在读取文件时，有些时候我们可能需要在文件中查找特定信息，或者需要以某种方式修改文件中的文本，这个时候就需要我们检查其中的每一行，要以每次一行的方式检查文件，我们就需要使用到for循环。

例如：

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as f:
    for line in f:
        print(line)

它运行的结果是：

3.1415926535

  8979323846

  2643383279

这里我们发现空格变多了，我们使用rstrip()方法去除多余的空格。

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as f:
    for line in f:
        print(line.rstrip())

它运行的结果是：

3.1415926535
  8979323846
  2643383279

4、创建一个包含各行内容的列表

使用关键字with时，open()返回的文件对象只在with代码块内可用。如果要在with代码块外访问文件的内容，可在with代码块内将文件的各行存储在一个列表中，并在with代码块外使用该列表：可以立即处理文件的各个部分，也可以推迟到程序后面再处理。

举个例子：

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as f:
    lines = f.readlines()
    
for line in lines:
    print(line.rstrip())

readlines()方法从文件中读取每一行，并将其存储在一个列表中，然后在后面使用一个for训练来打印列表中的各行，最后输出的结果和之前一样。

5、使用文件的内容

将文件读取到内存中后，我们就能以任何方式使用这些数据了，我们可以将之前的圆周率各行循环打出然后加入到一个字符串中，并删除每行末尾的换行符：

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as f:
    lines = f.readlines()
 
pi_string = ''   
for line in lines:
    pi_string += line.strip()

print(pi_string)
print(len(pi_string))

它运行的结果是：

3.141592653589793238462643383279
32

这样我们就获得了一个字符串。

对于可处理的数据量，Python没有任何限制，只要你的系统内存足够多，想处理多少数据都可以。

四、写入文件

保存数据的最简单的方式之一就是将其写入文件中。

1、写入空文件

要将文本写入文件，你在调用open()时需要提供另一个实参，告诉Python你要写入打开的文件。

例如：

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as f:
    f.write("I love programming.")

open()函数中第二个实参（‘w’）是告诉Python要以写入模式打开这个文件，打开文件时，可指定读取模式（‘r’）、写入模式（‘w’）、附加模式（‘a’）或读写模式（‘r+’）。如果省略了模式实参，Python将以默认的只读模式打开文件。

如果要写入的文件不存在，open()函数将自动创建一个文件，但需要注意的是如果写入文件时该文件以存在，则会覆盖之前的文件内容。

2、写入多行

函数write()不会在写入的文本末尾添加换行符，因此如果写入多行时没有指定换行符，你所写入的内容则会写入到一行中，要想写入的每一行内容都独占一行，则需要加入换行符。

例如：

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as f:
    f.write("I love programming.\n")
    f.write("I love Python.\n")

3、附加到文件

如果要给文件添加内容，而不是覆盖原有的内容，可以以附加模式（‘a’）打开文件。以附加模式打开文件时，Python不会在返回文件对象前清空文件的内容，而是将写入文件的行添加到文件末尾。

例如：

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'a') as f:
    f.write("I love Java.\n")
    f.write("I love C++.\n")

可以看出我们将新内容附加到了文件的末尾，而不是覆盖该文件内容。

五、最后我想说

本期Python文件操作内容到这里就结束了，内容不算很多，但需要我们去熟练的掌握文件的各项操作。

学校课程目前也正在学习Python中的文件操作，所以我也来写一篇博客进行总结，紧跟学校安排，也方便巩固该内容。

最后，谢谢你们的阅读，后续老师会布置相关的作业练习的，我也会第一时间更新的。