第11章 1 文件及IO操作

文件的概述及基本操作步骤 p151

什么是文件？
存储在计算机的存储设备中的一组数据序列就是文件
不同类型的文件通过后缀名进行区分

文本文件：编码格式不同，所占磁盘空间的字节数不同（比如北京你好，用gbk编码是8个字节，utf-8则需要编码为12个字节）
二进制文件：没有统一的编码，文件直接由0或1组成，需要指定的软件才能打开

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Python操作文件的步骤：

1、打开文件

变量名=open(filename,mode,encoding)

filename:要打开文件的完整路径
mode:文件的打开模式：读还是写...
encoding:文件的编码格式

若要打开的文件不存在，则会在磁盘上创建文件

2、操作文件

变量名.read()
变量名.write(s)

3、关闭文件

变量名.close()

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代码实例：

def my_write():
    # 1
    file=open('a.txt','w',encoding='utf-8') # 若欲打开文件和当前代码文件在同一目录，直接写欲打开文件名就行；以utf-8的格式编码
    # 2
    file.write('伟大的中国梦')
    # 3
    file.close()

def my_read():
    # 1
    file=open('a.txt', 'r', encoding='utf-8')
    # 2
    s=file.read()
    # 3
    file.close()

    print(s)


# 主程序运行（似乎就是只有在当前文件中运行Python才会执行的分支）
if __name__=='__main__':
    my_write()
    my_read()
# 重复运行这个代码，新产生的文件内容里面也只有一个'伟大的中国梦'

文件的写入操作 p152

文件未被打开时：（磁盘）存储状态
文件被打开后：（内存）占用状态

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文件的打开模式	模式说明
r	以只读模式打开，文件指针在文件的开头；若文件不存在，程序抛异常
rb	以只读模式打开二进制文件，如图片文件
w	覆盖写模式，文件不存在就创建，文件存在则内容覆盖
wb	覆盖写模式写入二进制数据，文件不存在就创建，文件存在就覆盖
a	追加写模式，文件不存在则创建；文件存在则在文件末尾追加内容
+	与 w/r/a 等一同使用，在原功能的基础上增加 同时读写功能

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读写方法	描述说明
file.read(size)	从文件中读取size字节/字符，若没有给定参数，则读取文件全部内容
file.readline(size)	读取文件中的一行数据，若给定参数，则为读取这一行中的size字节/字符
file.readlines()	从文件中读取所有内容，结果为列表类型
file.write(s)	将字符串s写入文件
file.writelines(lst)	将内容全部为字符串的列表lst写入文件（若有整数、浮点数则写不进去）
file.seek(ooffset)	改变当前文件操作指针的位置，英文占一个字节，中文gbk编码占两个字节，utf-8编码占三个字节

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代码实例：

def my_write(s):
    file=open('b.txt','a',encoding='utf-8')
    file.write(s)
    file.write('\n')
    file.close()

# 将列表中的内容写入文件
def my_write_lst(lst):
    file=open('b.txt','a',encoding='UTF-8')
    file.writelines(lst)
    file.close()

if __name__=='__main__':
    my_write('伟大的中国梦')
    my_write('北京欢迎您')
    lst=['姓名\t','年龄\t','成绩\n','张三\t','30\t','98\n']
    my_write_lst(lst)

文件的读取操作及文件复制 p153

文件的读取操作

def my_read(filename):
    file=open(filename,'w+',encoding='UTF-8')
    file.write('你好啊') # 写完成后，文件的指针在最后
    # seek修改文件指针的位置
    file.seek(0) # 文件指针偏移设置为0，最开始的地方

    # s=file.read() # read()不指定参数就是读取文件全部内容；
    # s=file.read(2) # 读取两个字符（不是字节），你好
    # s=file.readline() # 读取一行的数据
    # s=file.readline(2) # 读取一行中的两个字符
    s=file.readlines() # 读取所有，一行为列表中的一个元素，s是列表类型
    print(type(s))
    print(s)

if __name__=='__main__':
    my_read('d.txt')

文件复制

def copy(src,dst):
    # 文件的复制就是边读边写操作
    file_src=open(src,'rb')
    file_dst=open(dst,'wb')

    s=file_src.read() # 源文件读取所有
    file_dst.write(s) # 目的文件写入所有

    # 先打开的后关，后打开的先关
    file_dst.close()
    file_src.close()


if __name__=='__main__':
    src='./图片.png' # . 代表当前目录
    dst='../test.png'
    copy(src,dst)
    print('文件复制完成')

with语句的使用 p154

with语句又称为上下文管理器，在处理文件时，无论是否产生异常，都能保证with语句执行完毕后关闭已经打开的文件，这个过程是自动的，无需手动操作

语法结构：

with open(...) as file:
	pass

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代码实例：

def write_fun():
    with open('aa.txt','w',encoding='UTF-8') as file:
        file.write('2022年北京冬奥会欢迎您')

def read_fun():
    with open('aa.txt','r',encoding='UTF-8') as file:
        print(file.read())

def copy_fun(src_file,dst_file):
    with open(src_file,'r',encoding='UTF-8') as file_src:
        with open(dst_file,'w',encoding='UTF-8') as file_dst:
            file_dst.write(file_src.read())

if __name__=='__main__':
    write_fun()
    read_fun()
    copy_fun('./aa.txt','./bb.txt')

一维数据和二维数据的存储与读取 p155

数据的组织维度：
也称为（数据的组织方式或存储方式），在Pytho中常用的数据组织方式可以分为一维数据、二维数据和高维数据

一维数据：通常采用线性方式组织数据，一般使用Python中的列表、元组或集合进行存储数据（不能使用字典）

二维数据：二维数据也称为表格数据，由行和列组成，类似于Excel表格，在Python中使用二维列表进行存储

高维数据：高维数据则是使用key-value方式进行组织数据，在Python中使用字典进行存储数据。在Python中内置的json模块专门用于处理JSON（JavaScript Object Notation）格式的数据

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代码实例：

# 存储和读取一维数组
def my_write():
    # 一维数据，可以使用列表，元组，或集合
    lst=['张三','李四','王五','陈六','麻七']
    with open('student.csv','w',encoding='UTF-8') as file: # 没写编码格式，采用默认 GBK编码 会是乱码
        file.write(','.join(lst)) # 列表转成字符串的操作

def my_read():
    with open('student.csv','r',encoding='UTF-8') as file:
        s=file.read()
        lst=s.split(',') # 劈分
        print(lst)


# 存储和读取二维数据（表格数据）
def my_write_table():
    lst=[
        ['商品名称','单价','采购数量'],
        ['水杯','98.5','20'],
        ['鼠标', '89', '100'],
    ]
    with open('table.csv','w',encoding='UTF-8') as file: # 虽然此处用了w但不是覆盖写，怀疑和with open打开方式有关，但是多次运行也不会往table.csv中重复写
        for item in lst:
            file.write(','.join(item))
            file.write('\n')

def my_read_table():
    data=[]
    with open('table.csv','r',encoding='UTF-8') as file:
        lst=file.readlines() # 每一行就是列表中的一个元素
        for item in lst:
            new_lst=item[:len(item)-1].split(',')
            data.append(new_lst)
    print(data)
    
if __name__=='__main__':
    my_write()
    my_read()
    my_write_table()
    my_read_table()

高维数据的存储和读取 p156

json模块的常用函数

函数名称	描述说明
json.dumps(obj)	将Python数据类型转成JSON格式过程，编码过程
json.loads(s)	将JSON格式字符串转成Python数据类型，解码过程
json.dump(obj,file)	与dumps()功能相同，将转换结果存储到文件file中
json.load(file)	与loads()功能相同，从文件file中读入数据

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代码实例：

import json

# 准备高维数据
lst= [
    {'name':'tom','age':18,'score':100},
    {'name':'jack','age':19,'score':90},
    {'name':'lucy','age':17,'score':80}
] # 若最外层变为元组边界，loads解码后依然变成列表边界

# dumps  编码:list-->str
s=json.dumps(lst,ensure_ascii=False,indent=4) # ensure_ascii=False为了正常显示中文，indent=4增加数据的缩进美观。使json格式的字符串更具有可读性
print(type(s)) # 编码:list-->str
print(s)

print('-'*66)

# loads  解码：str-->list
lst2=json.loads(s)
print(type(lst2))
print(lst2)

print('-'*66)

# 编码到文件中
with open('studeng.txt','w',encoding='UTF-8') as file:
    json.dump(lst,file,ensure_ascii=False,indent=4) # ensure_ascii=False,indent=4 也要加上确保可读性

print('-'*66)

# 解码到程序中
with open('studeng.txt','r',encoding='UTF-8') as file:
    lst3=json.load(file)
print(lst3)

os模块中的常用的函数 p157

os使Python内置的与操作系统文件相关的模块，该模块中语句的执行结果通常和操作系统有关，即有些函数的运行效果在Windows操作系统和Macos操作系统中不一样

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目录与文件的相关操作

函数名称	描述说明
getcwd()	获取当前的工作路径
listdir(path)	获取path路径下的文件和目录信息 ，若没有指定path，则获取当前路径下的文件和目录信息
mkdir(path)	在指定路径下创建目录（文件夹）
makedirs(path)	创建多级目录
rmdir(path)	删除path下的空目录（目录下面有内容的删不了）
removedirs(path)	删除多级目录
chdir(path)	把path设置为当前目录
walk(path)	遍历目录树，结果为元组，包含所有路径名，所有目录列表和文件列表
remove(path)	删除path指定的文件
rename(old,new)	将old重命名为new
stat(path)	获取path指定的文件信息
startfile(path)	启动path指定的文件

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代码实例：

import os

print('当前的工作路径:',os.getcwd())

print('-'*66)

lst=os.listdir()
print('当面路径下的所有目录和文件:',lst)

print('指定路径下的所有目录和文件:',os.listdir('../'))

print('-'*66)

# 创建单极目录
# os.mkdir('好好学习') # 若此目录已经存在，则无法创建并且程序报错
# os.mkdir('mm')
# 创建单极目录
# os.makedirs('./好好学习/aa/bb/cc')  # 若最下级目录cc已经存在，则无法创建并且程序报错

print('-'*66)

# 删除目录（只能是空目录）
# os.rmdir('./mm')  # 若目录非空或者不存在，那么此处会报错
# 删除多级目录
# os.removedirs('./好好学习/aa/bb/cc') # 同样要求目录是空的，和目录存在

print('-'*66)

# 改变当前的工作路径
print('当前的工作路径:',os.getcwd())
os.chdir('D:\pycharm_projects')
print('修改工作目录后当前的工作路径:',os.getcwd()) # 修改了程序运行的路径，程序的路径没变
os.chdir(r'D:\pycharm_projects\pythonProject\venv\chap_10')   # 注意此处 `\v`成了转义字符，所以搞成\\v  ;  也可以在整个字串外面加个 ‘r' 或者 ’R'
print('恢复，当前的工作路径:',os.getcwd())

print('-'*66)

# 遍历目录树 打印太多注释掉
'''
for dirs,dirlist,filelist in os.walk('D:\pycharm_projects\pythonProject\\venv'):
    print(dirs) # 当前遍历到的目录 X
    print(dirlist) # X下的目录
    print(filelist) # X下的文件
    print('*****')
'''

print('-'*66)

# 删除文件
# os.remove('./a.txt') # 若文件不存在会报错 FileNotFoundError
# 重命名操作（操作对象可以是文件也可以使目录）
# os.rename('aa.txt','aa_new.txt') # 重命名文件
# os.rename('112','113') # 重命名目录

print('-'*66)

# 转换时间格式
import time

def date_foramt(longtime): # 入参是时间戳
    s=time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime(longtime))
    return s

# 获取文件信息
info=os.stat('./aa_new.txt')
print(type(info))  # 
print(info)

print('最近一次访问时间：',date_foramt(info.st_atime))
print('在windows操作系统中显示的文件创建时间：',date_foramt(info.st_ctime))
print('最后一次修改时间：',date_foramt(info.st_mtime))
print('文件的大小（单位是字节）：',info.st_size)

print('-'*66)

# 启动路径下的文件
os.startfile('calc.exe') # 打开计算器
os.startfile(r'C:\Users\j30022395\AppData\Roaming\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Python 3.8\Python 3.8 (64-bit)') # 打开Python解释器

os.path模块中常用的函数 p158

os.path模块是os模块中的子模块，也提供了一些目录和文件的操作函数

函数名称	描述说明
abspath(path)	获取目录或文件的绝对路径（从盘符开始）
exists(path)	判断目录或文件在磁盘上是否存在，结果为bool类型，若目录或文件在磁盘上存在，结果为True，否则为False
join(path,name)	将目录与目录名或文件名进行拼接，相当于字符串的+ 操作
splitext()	分别获取文件名和后缀名
basename(path)	从path中提取文件名
dirname(path)	从path 中提取路径（不包含文件名）
isdir(path)	判断path是否是有效路径
isfile(path)	判断path 是否是有效文件

import os.path

print('获取目录或者文件的绝对路径：',os.path.abspath('./note.txt')) # 实际不存在
print('判断目录或文件在磁盘上是否存在：',os.path.exists('note.txt')) # False 当前路径下不存在这个文件
print('判断目录或文件在磁盘上是否存在：',os.path.exists('1.txt')) #  True 当前路径下存在这个文件
print('拼接路径：',os.path.join(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3','note.txt'))
print('分割/分别获取 文件名和文件后缀名：',os.path.splitext('b.txt')) # 要切除的文件不一定要在当前目录下存在
print('提取文件名：',os.path.basename(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\note.txt'))
print('提取文件名：',os.path.basename(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\note_1.txt')) # 文件实际不存在也能提取文件名
print('提取路径：',os.path.dirname(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\note.txt'))
print('提取路径：',os.path.dirname(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3_1\note.txt')) # 路径实际不存在也能提取
print('判断一个路径是否是有效路径：',os.path.isdir(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\note_1.txt')) # 文件不存在False
print('判断一个路径是否是有效路径：',os.path.isdir(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\note.txt')) # 文件存在也是False
print('判断一个路径是否是有效路径：',os.path.isdir(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3'))

print('判断一个路径是否是有效文件：',os.path.isfile(r'E:\1_python\PyCharmProjects\chap3\1.txt'))