Python基础之文件操作(I/O)

和其他编程语言一样,Python 也具有操作文件(I/O)的能力,比如打开文件、读取和追加数据、插入和删除数据、关闭文件、删除文件等。合理应用python提供的文件操作基本函数,可大大提高自动化实现的效率与框架代码的稳定性。

一、文件路径

绝对路径:总是从根文件夹开始,Window 系统中以盘符(C:、D:)作为根文件夹,而 OS X 或者 Linux 系统中以 / 作为根文件夹。

相对路径:指的是文件相对于当前工作目录所在的位置。例如,当前工作目录为 "C:\Windows\System32",若文件 demo.txt 就位于这个 System32 文件夹下,则 demo.txt 的相对路径表示为 ".\demo.txt"(其中 .\ 就表示当前所在目录),如果要表示上级目录,我们可用..\表示,在上述例子可定位到Windows文件夹

Python os.path 模块提供了一些函数,可以实现绝对路径和相对路径之间的转换

  • 调用 os.path.abspath(path) 将返回 path 参数的绝对路径的字符串,这是将相对路径转换为绝对路径的简便方法。
import os

file_path = r'./t0704_4.py'

file_path_abs = os.path.abspath(file_path)
print(file_path_abs)

结果:
/Users/jie/PythonProjects/jctesting_study/D0704_3/t0704_4.py
  • 调用 os.path.isabs(path),如果参数是一个绝对路径,就返回 True,如果参数是一个相对路径,就返回 False。
  • 调用 os.path.split(path) 将返回一个元祖,它包含path参数的目录名称和基本名称。
import os

file_path = r'/Users/jie/PythonProjects/jctesting_study/D0704_3/t0704_4.py'

path_split = os.path.split(file_path)
print(path_split)

结果:
('/Users/fujinjie/PythonProjects/jctesting_study/D0704_3', 't0704_4.py')

调用 os.path.dirname(path) 将返回一个字符串,它包含 path 参数中最后一个斜杠之前的所有内容;调用 os.path.basename(path) 将返回一个字符串,它包含 path 参数中最后一个斜杠之后的所有内容。

 

import os

file_path = r'/Users/jie/PythonProjects/jctesting_study/D0704_3/t0704_4.py'

path_dir = os.path.dirname(file_path)
print(path_dir)

path_base = os.path.basename(file_path)
print(path_base)

结果:
/Users/jie/PythonProjects/jctesting_study/D0704_3
t0704_4.py

调用os.path.exists(path)判断这个path是否存在,返回一个布尔值,True代表存在,False代表不存在

# 判断log_path是否存在,如果不存在就创建这个log_path
if not os.path.exists(log_path):
	  os.makedirs(log_path)   

二、文件操作

写入、读取:是文件最常用的操作,作用于文件的内容,属于应用级操作;对于文件的应用级操作,通常需要按照固定的步骤进行操作

  1. 打开文件:使用 open() 函数,该函数会返回一个文件对象;
  2. 对已打开文件做读/写操作:读取文件内容可使用 read()、readline() 以及 readlines() 函数;向文件中写入内容,可以使用 write() 函数。
  3. 关闭文件:完成对文件的读/写操作之后,最后需要关闭文件,可以使用 close() 函数。

(一)、打开文件

Python中通过内置的 open( )函数来打开文件,open()函数常用调用方法如下

file = open(file_name, mode, encoding)
  • file:表示要创建的文件对象。
  • file_name:要创建或打开文件的文件名称,该名称要用引号(单引号或双引号都可以)括起来。需要注意的是,如果要打开的文件和当前执行的代码文件位于同一目录,则直接写文件名即可;否则,此参数需要指定打开文件所在的完整路径。
  • mode:可选参数,用于指定文件的打开模式。可选的打开模式如表 1 所示。如果不写,则默认以只读(r)模式打开文件。
  • encoding:手动设定打开文件时所使用的编码格式,不同平台的 ecoding 参数值也不同,以 Windows 为例,其默认为 cp936(实际上就是 GBK 编码)。
file = open('/Users/jie/Downloads/测试文件1.txt','r',encoding='utf-8')

open( ) 中传入要打开的"文件地址+文件名",以及标示符'r'(r,表示只读)

open函数支持的文件打开模式

 

 

文件打开模式,直接决定了后续可以对文件做哪些操作。例如,使用 r 模式打开的文件,后续编写的代码只能读取文件,而无法修改文件内容。

成功打开文件之后,可以调用文件对象本身拥有的属性获取当前文件的部分信息,其常见的属性为:

  • file.name:返回文件的名称;
  • file.mode:返回打开文件时,采用的文件打开模式;
  • file.encoding:返回打开文件时使用的编码格式;
  • file.closed:判断文件是否己经关闭。

(二)、读取文件read()、readline()、readlines()函数

通过 read( ) 函数对打开的文件进行内容全部的读取,文件内容以str对象放入内存中

file.read()
print(file.read()) # 欢迎来到精创学习!
print(type(file.read())) # 

读取完文件后,我们需要通过 close( ) 函数把文件进行关闭,文件使用完后需要被关闭,因为文件对象会占用系统资源,并且系统同一时间能打开的文件数量是有限制的

file.close() # 调用close()函数来关闭打开的文件来释放被占用的系统资源

注意:想使用 read() 函数成功读取文件内容,除了严格遵守 read() 的语法外,其还要求 open() 函数必须以可读默认(包括 r、r+、rb、rb+)打开文件。举个例子,将上面程序中 open()的打开模式改为 w,程序会抛出io.UnsupportedOperation异常,提示文件没有读取权限

通过上述代码,我们来结合try...except...finally来完成文件的打开-读取-关闭

 

def read_file(file_name='/Users/jie/Downloads/测试文件1.txt'):
    f = None
    try:
        f = open(file_name,'r',encoding='utf-8')
        r = f.read()
        print(r)
    except:
        print("文件读取异常!")
    finally:
        if f:
            f.close()
            print('关闭打开的文件')

s = read_file()

这里定义了一个了函数 read_file(file_name) 来实现文件读取功能,函数中,给变量f默认值为None, 目的在于程序一执行就会自动创建变量f,供下面try: 和 finally: 语句调用;

问题:上述代码为什么要在一开始就定义变量: f 呢?

Python中 read( ) 函数会一次性读取文件的全部内容到内存中,试设想,如果这个文件非常庞大,那么内存就会溢出,因此在调用read( ) 函数读取文件时,要注意读取对象数据量,如果想按行读取可调用 readline( ),这样每次读取一行;调用 read(size) 方法,每次读取 size 个字节的内容,还有 readlines( ) 也是一次读取所有内容,但是按行读取,返回一个list,所以读取文件时要根据实际灵活运用上面三个函数。

readline( )

def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	f = None
	try:
		f = open(file_name,'r',encoding='utf-8')
		while f:
			r = f.readline()
			if r:
				print(r)
			else:
				break
	except Exception as e:
		print("文件读取异常!")
		print(e)
	finally:
		if f:
			f.close()
			print('关闭打开的文件')

s = read_file()

这是文本第1行。

这是文本第2行。

这是文本第3行。
关闭打开的文件

readline()方法每次读取一行;返回的是一个字符串对象,保持当前行的内存;即通过循环按行读取。

readlines( )

def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	f = None
	try:
		f = open(file_name,'r',encoding='utf-8')
		r = f.readlines()
		print(r)   # ['这是文本第1行。\n', '这是文本第2行。\n', '这是文本第3行。\n']
        for i in r: # 通过循环遍历这个list
						print(i)
	except Exception as e:
		print("文件读取异常!")
		print(e)
	finally:
		if f:
			f.close()
			print('关闭打开的文件')

s = read_file()

['这是文本第1行。\n', '这是文本第2行。\n', '这是文本第3行。\n']
这是文本第1行。

这是文本第2行。

这是文本第3行。

关闭打开的文件

readlines( ) 方法一次性读取全部内容到内存,每一行字符串作为一个元素,返回一个list,可通过for循环来遍历这个list,获取每行内容

上述返回结果

['这是文本第1行。\n', '这是文本第2行。\n', '这是文本第3行。\n']

列表中每个元素都包含一个'\n',即回车符,导致输出结果含有空行,这里可使用 replace( ) 函数来处理

for i in r:
    i = i.replace('\n','') # 通过replace把'\n'替换成'',达到去除'\n'的目的
    print(i)

这是文本第1行。
这是文本第2行。
这是文本第3行。
关闭打开的文件

任务:分别通过read( ) 、readline( ) 、readlines( ) 对文本完成打开-读取-关闭

任务:通过replace( ) 函数,把读取到的字符串中'。'代替为'!'

(三)、关闭文件

close()函数是专门用来关闭已经打开的文件的,语法如下:

file.close()

期中,file表示已打开的文件对象,对于已经通过open()函数打开的文件,操作完成后一定要调用close()函数进行关闭,进行系统资源释放,否则程序容易出现问题。

(四)、通过 with open ...as...语句来打开一个文件

上面我们已经了解通过open()函数打开一个文件后需要通过close()来关闭这个打开的文件,目的是释放资源,防止资源泄露,在python中提供了with...as...语句来操作上下文管理器,以及时释放资源,使用 with as 操作已经打开的文件对象,无论期间是否抛出异常,都能保证 with as 语句执行完毕后自动关闭已经打开的文件。

基本表达式:

with 表达式 as 别名(变量):
    代码块  

上述读取一个文件的操作是 :open-read-close,通过 with open 可简化步骤:with open-read

通过 with 关键字,当文件读取完毕,程序会自动关闭文件,无需调用 close( ) 函数

def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	try:
		with open(file_name,'r',encoding='utf-8') as f:
			r = f.readlines()
			print(r)
			for i in r:
				i = i.replace('\n','')
				print(i)
	except Exception as e:
		print("文件读取异常!")
		print(e)
    if f.closed: # 通过调用 f.closed 来判断打开的文件是否已关闭,已关闭返回True,否则返回False
			print('文件已关闭')

s = read_file()

['这是文本第1行。\n', '这是文本第2行。\n', '这是文本第3行。\n']
这是文本第1行。
这是文本第2行。
这是文本第3行。
文件已关闭

任务:通过 whit open...as... 来改造上述代码的 read( ) 、readline( )

(五)、写入文件

写入文件时把open函数中 'r' 改成 'w',通过 f.write(要写入的内容) 来对文件进行写入操作,同样需要close( )函数来关闭打开的文件

基本语法格式:

 

file.write(string)
def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	f = None
	try:
		f = open(file_name,'w',encoding='utf-8')
		w = f.write('写入第一句话。')
	except Exception as e:
		print("写入文件异常!")
		print(e)
	finally:
		if f:
			f.close()
			print('关闭打开的文件')

s = read_file()

此时打开'C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'文件,会发现文件中存在的是“写入第一句话。”字符串

通过 with open ... as...来简化

def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	try:
		with open(file_name,'w',encoding='utf-8') as f:
			f.write('写入第二句话。')
	except BasException as e:
		print("写入文件异常!")
		print(e)

s = read_file()

同样通过 with open ... as ..来写入文件,可以省略close( )方法,上述通过参数 'w' 来写入会直接覆盖原文件,把 'w' 改成 'a' 就可以实现追加的方式写入

def read_file(file_name='C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'):
	try:
		with open(file_name,'a',encoding='utf-8') as f: # 以追加的方式写入
			f.write('写入第二句话。')
	except Exception as e:
		print("写入文件异常!")
		print(e)

s = read_file()

写入第一句话。写入第二句话。

 

打开'C:\\Users\\37210\\Desktop\\测试文件1.txt'文件,文件中:“写入第一句话。写入第二句话。”

如果,在写入操作时,file_name不存在,则程序会自动创建这个名称的文件,并写入数据。

任务:在桌面创建一个新的空文本文件,分别通过 open...write...close 的方式写入一句话

任务:对上一任务通过 with open...as... 来改造简化

任务:结合上一任务,以追加的形式写入

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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