python實用教程第十二章文件操作課件

1、第十二章 文件目前操作的程序都遵循著首先接收輸入數(shù)據(jù)，然后按照要求進(jìn)行處理，最后輸出數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行。但如果希望程序結(jié)束后，執(zhí)行的結(jié)果數(shù)據(jù)能夠保存下來，就不能使用前面的操作方式進(jìn)行了，需要尋找其他方式保存數(shù)據(jù)，文件就是一個不錯的選擇。在程序運行過程中，可以將執(zhí)行結(jié)果保存到文件中。不過，這需要涉及對文件的操作。通過本章的學(xué)習(xí)，讀者將了解如何使用Python在硬盤上創(chuàng)建、讀取和保存文件。Python快樂學(xué)習(xí)班的同學(xué)結(jié)束了正則表達(dá)尋寶后，導(dǎo)游帶領(lǐng)他們來到了文件魔法館。在文件魔法館，同學(xué)們將體驗從無到有的文件生成過程，也將體驗到空文件中突然顯現(xiàn)出文本內(nèi)容的過程，也將看到存在的文本內(nèi)容突然消失或突然變成另

2、一種字符的過程?，F(xiàn)在趕快跟隨Python快樂學(xué)習(xí)班的同學(xué)一同進(jìn)入文件魔法館一睹為快吧。第1頁，共35頁。12.1 操作文件在Python中，打開文件使用的是open()函數(shù)。Open()函數(shù)的基本語法格式如下：open(file_name , access_mode, buffering)在open()函數(shù)中，file_name參數(shù)是要訪問的文件名稱。access_mode參數(shù)是指打開文件的模式，對應(yīng)有只讀、寫入、追加等。access_mode變量值不是必需的（不帶access_mode變量時，要求file_name存在，否則報異常），默認(rèn)的文件訪問模式為只讀（r）。buffering參數(shù)表示

3、的是：如果buffering的值被設(shè)為0，就不會有寄存；如果buffering的值取1，訪問文件時就會寄存行；如果將buffering的值設(shè)為大于1的整數(shù)，表示寄存區(qū)的緩沖大??；如果取負(fù)值，寄存區(qū)的緩沖大小就是系統(tǒng)默認(rèn)值。第2頁，共35頁。open()函數(shù)的返回值是一個File（文件）對象。File對象代表計算機(jī)中的一個文件，是Python中另一種類型的值，就像前面介紹的列表和字典，是Python中的一種數(shù)據(jù)類型。示例如下（file_open_1.py）：path=D:/test.txtf_name=open(path)print(f_)程序輸出結(jié)果如下：D:/test.tx

4、t由輸出結(jié)果可以看到，打開的是D盤下的test.txt文件（執(zhí)行該程序前，確保在D盤下已經(jīng)創(chuàng)建了一個名為test.txt的文件。第3頁，共35頁。繼續(xù)介紹之前，先介紹如下幾個概念。（1）文件路徑：在上面的示例程序中，先定義了一個名為path的變量，變量值是一個文件的路徑。文件的路徑是指文件在計算機(jī)上的位置，如該示例程序中的d:/test.txt是指在d盤下文件名為test.txt的文件的位置。文件路徑又分為絕對路徑和相對路徑。（2）絕對路徑：總是從根文件夾開始。比如在Windows環(huán)境下，一般從C盤、D盤等開始，C盤、D盤稱為根文件夾，在該盤中的文件都得從根文件夾開始往下一級一級地查找。在Li

5、nux環(huán)境下，一般從user、home等根文件開始。比如在上面的示例程序中，path變量值就是一個絕對路徑，在文件搜索框中輸入絕對路徑可以直接找到該文件。（3）相對路徑：相對于程序當(dāng)前工作目錄的路徑。比如當(dāng)前工作文件存放的絕對路徑是D:/python/workspace，如果使用相對路徑，就可以不寫這個路徑，用一個“.”號代替這個路徑值。第4頁，共35頁。代碼示例如下（file_open_2.py）：#path=D:/python/workspace/test.txt #使用絕對路徑path=./test.txt #使用相對路徑f_name=open(path, w)print(f_name.

6、name)程序輸出結(jié)果如下：./test.txt知識補充：除了單個點（.），還可以使用兩個點（.）表示父文件夾（或上一級文件夾）。此處不具體討論，有興趣讀者可以自己嘗試。第5頁，共35頁。12.1.1 文件操作模式open函數(shù)可以傳入mode參數(shù)和不傳入，mode可以傳入如下值：模式描述R以只讀方式打開文件。文件的指針將會放在文件的開頭。這是默認(rèn)模式。Rb以二進(jìn)制格式打開一個文件用于只讀。文件指針將會放在文件的開頭。這是默認(rèn)模式。r+打開一個文件用于讀寫。文件指針將會放在文件的開頭。rb+以二進(jìn)制格式打開一個文件用于讀寫。文件指針將會放在文件的開頭。W打開一個文件只用于寫入。如果該文件已存在則

7、將其覆蓋。如果該文件不存在，創(chuàng)建新文件。Wb以二進(jìn)制格式打開一個文件只用于寫入。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，創(chuàng)建新文件。w+打開一個文件用于讀寫。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，創(chuàng)建新文件。第6頁，共35頁。使用open函數(shù)時，如果指定mode參數(shù)的使用模式只為讀（r）模式，那么可以不需要指定mode參數(shù)，即指定只讀模式和什么模式都不指定的效果是一樣的。如示例file_open_1.py中，就是使用的默認(rèn)模式讀test.txt文件。通過指定mode參數(shù)，可以向文件寫入內(nèi)容，并且可以使用加號（+）參數(shù)。加號（+）參數(shù)可以用到其他任何模式中，加號（+）參數(shù)表示對文件

8、的讀和寫都是允許的。比如w+可以在打開一個文件時，對文件進(jìn)行讀和寫。當(dāng)mode參數(shù)帶上字母b時，表示可以用來讀取一個二進(jìn)制格式的文件。Python在一般情況下處理的都是文本文件，但也不能避免處理其他文件格式的文件。第7頁，共35頁。12.1.2 文件緩沖由open()函數(shù)的語法格式可以知道，open()函數(shù)的buffering參數(shù)是可選擇的，buffering參數(shù)用于控制文件的緩存。如果buffering參數(shù)為0或False，I/O（輸入/輸出）就是無緩存的。如果buffering參數(shù)為1或True，I/O（輸入/輸出）就是有緩存的。大于1的整數(shù)代表緩存的大?。▎挝皇亲止?jié)），-1或小于0的整數(shù)

9、代表使用默認(rèn)的緩存大小。這里引出了緩存和I/O兩個概念，下面分別進(jìn)行介紹。緩存一般指的是內(nèi)存。從數(shù)據(jù)讀寫的速度上比較，計算機(jī)從內(nèi)存中讀寫數(shù)據(jù)的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從磁盤中讀寫數(shù)據(jù)的速度。從存儲大小方面比較，內(nèi)存一般比較小，而磁盤一般比較大，通常磁盤的存儲大小是內(nèi)存的幾十倍。第8頁，共35頁。I/O在計算機(jī)中指Input/Output，也就是輸入和輸出。由于程序在運行時，數(shù)據(jù)在內(nèi)存中駐留，由CPU這個超快的計算核心處理，涉及數(shù)據(jù)交換的地方通常是磁盤、網(wǎng)絡(luò)等，因此需要I/O接口。第9頁，共35頁。12.2 文件方法在I/O編程中，Stream（流）是一個很重要的概念?？梢园蚜飨胂蟪梢粋€水管，數(shù)據(jù)就是水管里

10、的水，但是只能單向流動。Input Stream的操作是數(shù)據(jù)從外面（磁盤、網(wǎng)絡(luò)）流進(jìn)內(nèi)存，Output Stream的操作是數(shù)據(jù)從內(nèi)存流到外面（磁盤、網(wǎng)絡(luò)）。比如瀏覽網(wǎng)頁時，瀏覽器和服務(wù)器之間至少需要建立兩根水管（兩個流），才能既發(fā)送數(shù)據(jù)又接收數(shù)據(jù)。第10頁，共35頁。12.2.1 文件的讀和寫open()函數(shù)返回的是一個File對象，有了File對象，就可以操作文件內(nèi)容了。如果希望將整個文件的內(nèi)容以一個字符串的形式讀取出來，可以使用File對象的read()方法。File對象的read()方法用于從一個打開的文件中讀取字符串。需要注意，Python中的字符串可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而不是僅僅是文字

11、。read()方法的語法格式如下：fileObject.read(count);fileObject為open()函數(shù)返回的File對象，count參數(shù)是從已打開的文件中讀取的字節(jié)計數(shù)。read()方法從文件的開頭開始讀入字符，如果沒有傳入count值，read()方法就會嘗試盡可能多地讀取文件內(nèi)容，可能一直讀取到文件的末尾。第11頁，共35頁。在test.txt文件中寫入“Hello world!Welcome!”，執(zhí)行如下代碼（file_read.py）：path=./test.txtf_name=open(path,r)print(fread result:f_name.read(12)

12、代碼輸出結(jié)果如下：read result: Hello world!將語句print(read result:, f_name.read(12)更改為print(read result:, f_name.read()，則會得到的如下的輸出結(jié)果：read result: Hello world!Welcome!第12頁，共35頁。在Python中，使用write()方法向一個文件寫入數(shù)據(jù)。write()方法可將任何字符串寫入一個打開的文件。同樣需要注意，Python中的字符串可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而不是僅僅是文字。write()的語法格式如下：fileObject.write(string);fil

13、eObject為write()方法返回的File對象，string參數(shù)是需要寫入文件中的內(nèi)容。write()方法返回寫入文件的字符串的長度。需要注意的是，write()方法不會在字符串結(jié)尾添加換行符(n)。第13頁，共35頁。示例如下（file_write.py）：path=./test.txtf_name=open(path, w)print(fwrite length:f_name.write(Hello world!)程序輸出結(jié)果如下：write length: 12由輸出結(jié)果可以看到，使用write()方法向test.txt文件中寫入數(shù)據(jù)成功，并且寫入的是12個字符。第14頁，共35頁

14、。在Python中，寫文件方法的處理方式是：覆寫原有文件，從頭開始，每次寫入都會覆蓋前面所有內(nèi)容，就像用一個新值覆蓋一個變量的值。所以上面的輸出結(jié)果只有一行就是因為第二次的寫入覆蓋了第一次的寫入。需要提醒的一點：若傳遞給open()函數(shù)的文件名不存在，將mode參數(shù)設(shè)置為寫模式（w）和追加模式（a）時，會創(chuàng)建一個新的空文件，然后向文件中寫入或追加指定字符內(nèi)容。現(xiàn)在可以實現(xiàn)字符的追加了，如果想被追加的字符串換一換加入，又該怎么處理呢？在Python中，可以用n字符表示換行，在文本追加時，可以在追加的文本前面加上n字符實現(xiàn)換行。在實際項目應(yīng)用中，文件的讀取和寫入操作是非常普遍的操作，但凡涉及文件的

15、操作，都離不開文件的讀取或?qū)懭搿５?5頁，共35頁。12.2.2 行的讀寫目前對文件的讀操作是按字節(jié)讀或整個讀取，而寫操作是全部覆寫或追加，這樣的操作在實際應(yīng)用中很不實用。Python中提供了readline()、readlines()和writelines()等方法用于實現(xiàn)對行的操作。示例如下（file_read_write.py）：path=./test.txtf_name=open(path, w)f_name.write(Hello world!n)f_name=open(path, a)f_name.write(welcome!)f_name=open(path,r)print(fr

16、eadline result:f_name.readline()第16頁，共35頁。執(zhí)行結(jié)果為：readline result: Hello world!readline方法會從文件中讀取單獨的一行。換行符為 n。readline方法如果返回一個空字符串, 說明已經(jīng)讀取到最后一行。readline方法也可以像read方法那樣傳入數(shù)值來讀取對應(yīng)的字符數(shù)，傳入小于0的表示整行都輸出。readlines方法和readline方法類似，當(dāng)傳入數(shù)值小于等于列表中一個字符串的長度值時，該字符串都會被讀?。粋魅胄∮诘扔?的數(shù)值，所有字符都被讀取。writelines方法和readlines方法相反，傳給它一

17、個字符串的列表（任何序列或可迭代的對象），它會把所有的字符串寫入文件。如果沒有writeline()方法，就可以使用write()方法代替這個方法的功能。在實際項目應(yīng)用中，若能用行的方式讀取或?qū)懭胛募ㄗh使用行的方式，按行讀取或?qū)懭氲姆绞叫时容^高。第17頁，共35頁。12.2.3 正確關(guān)閉文件在讀取或?qū)懭胛募倪^程中，出現(xiàn)異常的概率是比較高的，特別對于大型文件的讀取和寫入，出現(xiàn)異常更是家常便飯。在讀取或?qū)懭胛募倪^程中，對文件的操作出現(xiàn)異常該怎么處理呢？這需要用到前面介紹的異常的知識，用try語句捕獲可能出現(xiàn)的異常。在捕獲異常前有一個動作要執(zhí)行，就是調(diào)用文件的close()方法關(guān)閉文件。一

18、般情況下，一個文件對象在退出程序后會自動關(guān)閉，但是為了安全起見，還是要顯式地寫一個close()方法關(guān)閉文件。顯式關(guān)閉文件讀取或?qū)懭氲牟僮魅缦拢╢ile_close.py）：path=./test.txtf_name=open(path, w)print(fwrite length:f_name.write(Hello world!)f_name.close()第18頁，共35頁。對文件內(nèi)容更改過的文件一定要記得關(guān)閉，寫入的數(shù)據(jù)可能被緩存，如果系統(tǒng)因為某些原因崩潰了，被緩存部分?jǐn)?shù)據(jù)就不會寫入文件。為了安全起見，在使用完文件后一定要記得關(guān)閉。當(dāng)使用了try語句時，有異常時，即使使用了close方

19、法，也可能不被執(zhí)行，可將close方法放在finally子句中執(zhí)行，就可以保證會調(diào)用close方法。前面的示例可以更改成如下更安全的形式（file_safe_close.py）：path=./test.txttry: f_name=open(path, w) print(fwrite length:f_name.write(Hello world!)finally: if f_name: f_name.close()第19頁，共35頁。每次都要這么寫，會感覺很繁瑣，Python中引入了with語句來自動幫我們調(diào)用close方法?？梢允褂脀ith語句將上面的程序更改如下（file_safer_c

20、lose.py）：path=./test.txtwith open(path, w) as f: print(fwrite length:f.write(Hello world!)這段代碼和上面使用try/finally的效果是一樣的，并且會自動調(diào)用close方法。第20頁，共35頁。12.2.4 rename()方法在Python中，os模塊中有一個rename()方法用于文件重命名。使用rename()方法需要通過import語句導(dǎo)入os模塊。rename()方法的語法格式如下：os.rename(current_file_name, new_file_name)語法中，os為導(dǎo)入的os模

21、塊，current_file_name為當(dāng)前文件名，new_file_name為新文件名。若文件不在當(dāng)前目錄下，則文件名需要帶上絕對路徑。rename()方法沒有返回值。rename()方法的使用示例如下（file_rename.py）：import osopen(./test1.txt, w)os.rename(test1.txt,test2.txt)第21頁，共35頁。執(zhí)行上面的代碼后，輸出結(jié)果可以到對應(yīng)目錄下查看，若之前已經(jīng)創(chuàng)建了一個名為test1.txt的文件，則執(zhí)行程序后，文件名會更改為test2.txt。若之前沒有創(chuàng)建test1.txt文件，則執(zhí)行程序后，會先創(chuàng)建一個名為test1

22、.txt的文件，然后將文件名更改為test2.txt。在實際項目應(yīng)用中，rename()方法是一個比較有用的方法，特別是在涉及大批量文件的重命名時，它可以非?？焖俚貙崿F(xiàn)文件的重命名。第22頁，共35頁。12.2.5 remove()方法在Python中，os模塊中提供了一個remove()方法用于刪除文件。使用remove()方法需要導(dǎo)入os模塊。remove()方法的語法格式如下：os.remove(file_name)語法中，os為導(dǎo)入的os模塊，file_name為需要刪除的文件名。若待刪除文件不在當(dāng)前目錄下，則文件名需要使用絕對路徑，否則執(zhí)行remove()方法時會拋異常。remove

23、()方法沒有返回值。remove()方法的使用示例見書本或file_remove.py文件。在實際項目應(yīng)用中，remove()方法的使用不多，但比較有用，經(jīng)常會使用remove()方法來刪除臨時文件或過期文件。第23頁，共35頁。12.3 文件內(nèi)容的迭代前面介紹了文件的基本操作方法。在實際應(yīng)用中，對文件內(nèi)容的操作，更多的是做迭代或重復(fù)執(zhí)行的操作。所謂迭代，是指不斷重復(fù)某一個動作，直到這些動作都完成為止。對文件的迭代操作，一般都會使用while循環(huán)，在while循環(huán)語句中使用read()或readline()方法讀取文件內(nèi)容。在while循環(huán)中，read()方法是最常見的對文件內(nèi)容進(jìn)行迭代的方法

24、。代碼示例見書本或file_read_byte.py文件。第24頁，共35頁。在實際操作中，處理文件時可能需要對文件的行（而不是單個字符）進(jìn)行迭代，對行的迭代，可以在while循環(huán)語句中使用readline()方法。在實際項目應(yīng)用中，在對文件的操作中，讀取文件時，必然要涉及文件內(nèi)容的迭代。第25頁，共35頁。12.4 序列化與反序列化在運行程序的過程中，所有變量都被存放在內(nèi)存中，把變量從內(nèi)存中變成可存儲或傳輸?shù)倪^程稱為序列化?？梢园研蛄谢蟮膬?nèi)容寫入磁盤，或者通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絼e的機(jī)器上。反過來，把變量內(nèi)容從序列化的對象重新讀到內(nèi)存中的過程稱為反序列化。序列化是指將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο筠D(zhuǎn)換成二進(jìn)制串的過

25、程。反序列化是指將序列化過程中生成的二進(jìn)制串轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或?qū)ο蟮倪^程。第26頁，共35頁。12.4.1 pickle模塊實現(xiàn)列化與反序列化在Python中，基本數(shù)據(jù)的序列化和反序列化通過pickle模塊實現(xiàn)。通過pickle模塊的序列化操作，能夠?qū)⒊绦蛑羞\行的對象信息保存到文件中，從而永久 存儲。而通過pickle模塊的反序列化操作，能夠從文件中創(chuàng)建上一次程序保存的對象。pickle模塊的基本接口如下：pickle.dump(obj, file, ,protocol)代碼示例見書本或file_pickle.py文件。第27頁，共35頁。若已經(jīng)將內(nèi)容序列化到文件中，使用文件時需要把對象從磁盤讀到內(nèi)存。使用時，可以先把文本內(nèi)容讀到一個bytes，然后用pickle.loads()方法反序列化對象；也可以直接用pickle.load()方法從一個文件對象中直接反序列化對象。需要注意的是，pickle的序列化和反序列化只能用于Python，不同版本的Python可能彼此都不兼容，因此pickle一般用于保存不重要的數(shù)據(jù)，也就是不能成功反序列化也沒關(guān)系的數(shù)據(jù)。第28頁，