【Python】基础语法 5（字典和文件）

1. 字典

1.1 字典是什么

字典是一种存储键值对的结构。
键值对是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念。
把 键(key) 和 值(value) 进行一个一对一的映射, 然后就可以根据键, 快速找到值。

1.2 创建字典

• 创建一个空的字典，使用 { } 表示字典

a = { }
b = dict()
print(type(a))
print(type(b))

• 创建字典的时候设置初始值
  键值对之间使用 , 分割, 键和值之间使用 : 分割. (冒号后面推荐加一个空格)。
  使用 print 来打印字典内容。

student = {'id': 1, 'name': 'zhangsan'}
print(student)

• 为了代码更规范美观, 在创建字典的时候往往会把多个键值对, 分成多行来书写

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan'
}

• 最后一个键值对, 后面可以写 , 也可以不写

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan',
}

1.3 查找 key

• 使用 in 可以判定 key 是否在 字典 中存在. 返回布尔值
  not in 是 in 的反操作

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan'
}
print('id' in student)
print('score' in student)
print('id' not in student)
print('score' not in student)

• 使用 [ ] 来根据 key 获取得到 value

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan'
}

print(student['id'])
print(student['name'])

• 如果 key 在字典中不存在, 则会抛出异常

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan'
}

print(student['score'])

1.4 新增/修改元素

使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value

• 如果 key 不存在, 对取下标操作赋值, 即为新增键值对

student = {
   'id': 1,
  'name': 'zhangsan'
}
student['score'] = 90
print(student)

• 如果 key 已经存在, 对取下标操作赋值, 即为修改键值对的值

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan',
   'score': 90
}
student['score'] = 100
print(student)

1.5 删除元素

使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 90
}
student.pop('score')
print(student)

1.6 遍历字典元素

直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key, 进一步的就可以取出每个值了。

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 90
}

for key in student:
    print(key, student[key])

1.7 取出所有 key 和 value

• 使用 keys 方法可以获取到字典中的所有 key

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan',
   'score': 90
}

print(student.keys())

此处 dict_keys 是一个特殊的类型, 专门用来表示字典的所有 key。大部分元组支持的操作对于dict_keys 同样适用。

• 使用 values 方法可以获取到字典中的所有 value

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan',
   'score': 90
}

print(student.values())

此处 dict_values 也是一个特殊的类型, 和 dict_keys 类似。

• 使用 items 方法可以获取到字典中的所有键值对

student = {
   'id': 1,
   'name': 'zhangsan',
   'score': 90
}

print(student.items())

此处 dict_items 也是一个特殊的类型, 和 dict_keys 类似。

1.8 合法的 key 类型

不是所有的类型都可以作为字典的 key。
字典本质上是一个哈希表，哈希表的 key 要求是 “可哈希的”，也就是可以计算出一个哈希值。

• 可以使用 hash 函数计算某个对象的哈希值
• 但凡能够计算除哈希值的类型，都可以作为字典的 key
• 不可变的对象，一般是可哈希的
• 可变的对象，一般是不可哈希的

print(hash(0))
print(hash(3.14))
print(hash('hello'))
print(hash(True))
print(hash(()))  # () 是一个空的元组

• 列表无法计算哈希值

print(hash([1, 2, 3]))

• 字典也无法计算哈希值

print(hash({'id': 1}))

小结
字典也是一个常用的结构. 字典的所有操作都是围绕 key 来展开的.
需要表示 “键值对映射” 这种场景时就可以考虑使用字典

2. 文件

2.1 文件是什么

变量是把数据保存到内存中. 如果程序重启/主机重启, 内存中的数据就会丢失。
要想能让数据被持久化存储, 就可以把数据存储到硬盘中,也就是在文件中保存。

在 Windows ->此电脑 中看到的内容都是文件
通过文件的后缀名, 可以看到文件的类型. 常见的文件的类型如下:

• 文本文件 (txt)
• 可执行文件 (exe, dll)
• 图片文件 (jpg, gif)
• 视频文件 (mp4, mov)
• office 文件 (.ppt, docx)

我们这里主要研究最简单的文本文件。

2.2 文件路径

一个机器上, 会存在很多文件, 为了让这些文件更方面的被组织, 往往会使用很多的 “文件夹”(也叫做目录) 来整理文件。实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的.。为了方便确定一个文件所在的位置, 使用 文件路径 来进行描述。

例如，上述截图中的 python-3.10.5-amd64.exe 这个文件，描述这个文件的位置，就可以使用路径 D:\A-Bit\软件\Python环境\python-3.10.5-amd64.exe 来表示。

• D：表示盘符，不区分大小写。
• 每一个 \ 表示一级目录，当前 python-3.10.5-amd64.exe 就是放在 “ D 盘下的 A-Bit 目录下的 软件 目录下的 Python环境目录中”。
• 目录之间的分隔符，可以使用 \ 也可以使用 / ，一般在编写代码的时候使用 / 更方便。

上述以 盘符 开头的路径, 我们也称为 绝对路径.。
除了绝对路径之外, 还有一种常见的表示方式是 相对路径。 相对路径需要先指定一个基准目录, 然后以基准目录为参照点, 间接的找到目标文件. 这里暂时不详细介绍.。
描述一个文件的位置, 使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的。 对于新手来说, 使用 绝对路径 更简单更好理解, 也不容易出错.

2.3 文件操作

要使用文件，只要是通过文件来保存数据，并且在后续把保存的数据读取出来。但是要想读写文件，需要先“打开文件”，读写完毕之后还要“关闭文件”。

2.3.1 打开文件

使用内建函数 open 打开一个文件

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r')

• 第一个参数是一个字符串，表示要打开的文件路径。
• 第二个参数是一个字符串，表示要打开的方式。
  其中：
  r 表示按照读方式打开
  w 表示按照写方式打开
  a 表示追加写方式打开
• 如果打开文件成功，返回一个文件对象，后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开。
• 如果打开文件失败（比如路径指定的文件不存在），就会抛出异常。
  

2.3.2 关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件。
使用完毕的文件一定要记得及时关闭!

f.close()

一个程序能同时打开的文件个数, 是存在上限的。

flist = []
count = 0
while True:
   f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r')
   flist.append(f)
   count += 1
   print(f'count = {count}')

上面代码所示, 如果一直循环的打开文件, 而不去关闭的话, 就会出现上述报错。当一个程序打开的文件个数超过上限, 就会抛出异常。
注意: 上述代码中, 使用一个列表来保存了所有的文件对象。如果不进行保存, 那么 Python 内置的垃圾回收机制, 会在文件对象销毁的时候自动关闭文件。但是由于垃圾回收操作不一定及时, 所以我们写代码仍然要考虑手动关闭, 尽量避免依赖自动关闭。

2.3.3 写文件

文件打开后就可以写文件了

• 写文件，要是有写的方式打开，open 第二个参数设为 ‘w’
• 使用 write 方式写入文件

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()

用记事本打开文件，即可看到文件里写入了 hello

• 如果使用 ‘r’ 方式打开文件，则会写入时抛出异常

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r')
f.write('hello')
f.close()

• 使用 ‘w’ 一旦打开文件成功, 就会清空文件原有的数据。
• 使用 ‘a’ 实现 “追加写”, 此时原有内容不变, 写入的内容会存在于之前文件内容的末尾。

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'a')
f.write('world')
f.close()

• 针对已经关闭的文件对象进行写操作, 也会抛出异常。

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'w')
f.write('helli')
f.close()
f.write('world')

2.3.4 读文件

读文件内容需要使用 ‘r’ 的方式打开文件

1. 使用 read 方法完成读操作，参数表示 “读取几个字符”

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r')
result = f.read(2)
print(result)
f.close()

关于中文的处理
当文件内存在中文的时候，读取文件内容不一定顺利。
上述的代码，有的执行可能会出现异常

也有的可能会出现乱码。

计算机表示中文的时候，会采用一定的编码方式，我们称为“字符集”

所谓的“编码方式”，本质上就是使用数字表示汉字。
我们知道, 计算机只能表示二进制数据。 要想表示英文字母, 或者汉字, 或者其他文字符号, 就都要通过编码。

• 最简单的字符编码就是 ASCII. 使用一个简单的整数就可以表示英文字母和阿拉伯数字。
• 但是要想表示汉字, 就需要一个更大的码表。一般常用的汉字编码方式, 主要是 GBK 和 UTF-8

必须要保证文件本身的编码方式, 和 Python 代码中读取文件使用的编码方式匹配, 才能避免出现上述问题。

• Python3 中默认打开文件的字符集跟随系统, 而 Windows 简体中文版的字符集采用了 GBK, 所以
• 如果文件本身是 GBK 的编码, 直接就能正确处理.
• 如果文件本身是其他编码(比如 UTF-8), 那么直接打开就可能出现上述问题。

查看文件的编码方式：

• 使用记事本打开文本文件, 在 “菜单栏” -> “文件” -> “另存为” 窗口中, 可以看到当前文件的编码方式。

• 直接在文件内容的右下方也能看到当前文件的编码方式。
  
  如果此处的编码为 ANSI , 则表示 GBK 编码。
  如果此处为 UTF-8 , 则表示 UTF-8 编码。

此时修改打开文件的代码, 给 open 方法加上 encoding 参数, 显式的指定为和文本相同的字符集, 问题即可解决.

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')
result = f.read(2)
print(result)
f.close()

2. 如果文件是多行文本, 可以使用 for 循环一次读取一行。
   先构造一个多行的文件

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')
for line in f:
    print(f'line = {line}')
f.close()

注意: 由于文件里每一行末尾都自带换行符, print 打印一行的时候又会默认加上一个换行符, 因此打印结果看起来之间存在空行。
用 print(f’line = {line}‘, end=’') 手动把 print 自带的换行符去掉.

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')
for line in f:
    print(f'line = {line}', end='')
f.close()

3. 使用 readlines 直接把文件整个内容读取出来, 返回一个列表. 每个元素即为一行。

f = open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')
lines = f.readlines()
print(lines)
f.close()

此处的 \n 即为换行符。

2.4 使用上下文管理器

打开文件之后, 是容易忘记关闭的。 Python 提供了 上下文管理器 , 来帮助程序猿自动关闭文件。

• 使用 with 语句打开文件。
• 当 with 内部的代码块执行完毕后, 就会自动调用关闭方法。

with open('d:/A-Bit/code/test.txt', 'r', encoding='utf8')as f:
    line = f.readlines()
    print(line)

本章到这里就结束啦，如果有哪里写的不好的地方，请指正。
如果觉得不错并且对你有帮助的话请给个三连支持一下吧！
Fighting!!!✊