第十一節(jié)-文件操作（IO技術）

• 文本文件和二進制文件
• 文件操作相關模塊概述
• 創(chuàng)建文件對象 open()
• 文本文件的寫入
• • 基本的文件寫入操作
  • 常用編碼介紹
  • • ASCII
    • ISO8859-1
    • GB2312,GBK,GB18030
  • 中文亂碼問題
  • write()/writelines()寫入數據
  • close()關閉文件流
  • with 語句(上下文管理器)
• 文本文件的讀取
• 二進制文件的讀取和寫入
• 文件對象的常用屬性和方法
• 文件任意位置操作
• 使用 pickle 序列化
• CSV 文件的操作
• • csv.reader 對象和 csv 文件讀取
  • csv.writer 對象和 csv 文件寫入
• os 和 os.path 模塊
• • os 模塊-調用操作系統(tǒng)命令
  • os 模塊-文件和目錄操作
  • os.path 模塊
  • 【示例】列出指定目錄下所有的.py 文件，并輸出文件名
  • walk()遞歸遍歷所有文件和目錄
• shutil 模塊(拷貝和壓縮)
• 遞歸

文本文件和二進制文件

按文件中數據組織形式，我們把文件分為文本文件和二進制文件兩大類。

文本文件
文本文件存儲的是普通“字符”文本，python 默認為 unicode 字符集（兩個字節(jié)表示一個字符，最多可以表示：65536 個），可以使用記事本程序打開。但是，像 word 軟件編輯的文檔不是文本文件。

二進制文件
二進制文件把數據內容用“字節(jié)”進行存儲，無法用記事本打開。必須使用專用的軟件解碼。常見的有：MP4 視頻文件、MP3 音頻文件、JPG 圖片、doc 文檔等等。

文件操作相關模塊概述

創(chuàng)建文件對象 open()

open()函數用于創(chuàng)建文件對象，基本語法格式如下：
open(文件名[,打開方式])
如果只是文件名，代表在當前目錄下的文件。文件名可以錄入全路徑，比如：D:\a\b.txt。
為了減少“\”的輸入，可以使用原始字符串：r“d:\b.txt”。示例如下：

f=open(r'd:\b.text','w')

文本文件對象和二進制文件對象的創(chuàng)建：
如果我們沒有增加模式“b”，則默認創(chuàng)建的是文本文件對象，處理的基本單元是“字
符”。如果是二進制模式“b”，則創(chuàng)建的是二進制文件對象，處理的基本單元是“字節(jié)”。

文本文件的寫入

基本的文件寫入操作

文本文件的寫入一般就是三個步驟：

創(chuàng)建文件對象

寫入數據

關閉文件對象
我們首先創(chuàng)建一個小程序，體驗一下文本文件的寫入操作。
【操作】文本寫入操作簡單測試

f=open(r'a.txt','a') s='gaoshang\nrui\n' f.write(s) f.close()

常用編碼介紹

在操作文本文件時，經常會操作中文，這時候就經常會碰到亂碼問題。為了讓大家有能力解決中文亂碼問題，這里簡單介紹一下各種編碼之間的關系。

ASCII

全稱為 American Standard Code for Information Interchange，美國信息交換標準代碼，這是世界上最早最通用的單字節(jié)編碼系統(tǒng)，主要用來顯示現代英語及其他西歐語言。
ASCII 碼用 7 位表示，只能表示 128 個字符。只定義了 2 7 =128 個字符，用7bit 即可完全編碼，而一字節(jié) 8bit 的容量是 256，所以一字節(jié) ASCII 的編碼最高位總是 0。
0～31 表示控制字符如回車、退格、刪除等；32～126 表示打印字符即可以通過鍵盤輸入并且能顯示出來的字符；其中 48～57 為 0 到 9 十個阿拉伯數字，65～90 為 26 個大寫英文字母，97～122 號為 26 個小寫英文字母，其余為一些標點符號、運算符號等，具體可以參考 ASCII 標準表（自行百度）。

ISO8859-1

ISO-8859-1 又稱 Latin-1，是一個 8 位單字節(jié)字符集，它把 ASCII 的最高位也利用起來，并兼容了 ASCII，新增的空間是 128，但它并沒有完全用完。在 ASCII 編碼之上又增加了西歐語言、希臘語、泰語、阿拉伯語、希伯來語對應的文字符號，它是向下兼容 ASCII 編碼

GB2312,GBK,GB18030

GB2312
GB2312 全稱為信息交換用漢字編碼字符集，是中國于 1980 年發(fā)布，主要用于計算機系統(tǒng)中的漢字處理。GB2312 主要收錄了 6763 個漢字、682 個符號。GB2312覆蓋了漢字的大部分使用率，但不能處理像古漢語等特殊的罕用字，所以后來出現了像 GBK、GB18030 這種編碼。
GB2312 完全兼容 ISO8859-1。

GBK
全稱為 Chinese Internal Code Specification，即漢字內碼擴展規(guī)范，于 1995 年制定。它主要是擴展了 GB2312，在它的基礎上又加了更多的漢字，它一共收錄了 21003 個漢字。

·GB18030
現在最新的內碼字集于 2000 年發(fā)布，并于 2001 年強制執(zhí)行，包含了中國大部分少數民族的語言字符，收錄漢字數超過 70000 余個。它主要采用單字節(jié)、雙字節(jié)、四字節(jié)對字符編碼，它是向下兼容 GB2312 和 GBK 的，雖然是我國的強制使用標準，但在實際生產中很少用到，用得最多的反而是 GBK 和GB2312
Unicode
Unicode 編碼設計成了固定兩個字節(jié)，所有的字符都用 16 位(2^16=65536)表示，包括之前只占 8 位的英文字符等，所以會造成空間的浪費，UNICODE 在很長的一段時間內都沒有得到推廣應用。
Unicode 完全重新設計，不兼容 iso8859-1，也不兼容任何其他編碼。
UTF-8
對于英文字母，unicode 也需要兩個字節(jié)來表示。所以 unicode 不便于傳輸和存儲。因此而產生了 UTF 編碼，UTF-8 全稱是（8-bit Unicode Transformation Format）。
UTF 編碼兼容 iso8859-1 編碼，同時也可以用來表示所有語言的字符，不過，UTF 編碼是不定長編碼，每一個字符的長度從 1-4 個字節(jié)不等。其中，英文字母都是用一個字節(jié)表示，而漢字使用三個字節(jié)。
【老鳥建議】一般項目都會使用 UTF-8。unicode 中雖然漢字是兩個字節(jié)，UTF-8 中漢字是 3 個字節(jié)。但是互聯(lián)網中一個網頁也包含了大量的英文字母，這些英文字母只占用 1 個字節(jié)，整體占用空間，UTF-8 仍然由于 Unicode。

中文亂碼問題

windows 操作系統(tǒng)默認的編碼是 GBK，Linux 操作系統(tǒng)默認的編碼是 UTF-8。當我們用 open()時，調用的是操作系統(tǒng)打開的文件，默認的編碼是 GBK。
【示例】中文字符文件，亂碼出現測試

#測試寫入中文 f=open(r'b.txt','w') f.write('尚\(zhòng)n銳\n') f.close()

【示例】通過指定文件編碼解決中文亂碼問題

#測試寫入中文 f = open(r"b.txt","w",encoding="utf-8") f.write("尚\(zhòng)n程序員\n") f.close()

write()/writelines()寫入數據

write(a)：把字符串 a 寫入到文件中
writelines(b)：把字符串列表寫入文件中，不添加換行符
【操作】添加字符串列表數據到文件中

#添加字符串列表數據到文件中 f=open(r'd:\bb.txt','w',encoding='utf-8') s=['高老大\n','高老二\n','高老三\n'] f.writelines(s) f.close()

close()關閉文件流

由于文件底層是由操作系統(tǒng)控制，所以我們打開的文件對象必須顯式調用 close()方法關閉文件對象。當調用 close()方法時，首先會把緩沖區(qū)數據寫入文件(也可以直接調用 flush()方法)，再關閉文件，釋放文件對象。
為了確保打開的文件對象正常關閉，一般結合異常機制的 finally 或者 with 關鍵字實現無論何種情況都能關閉打開的文件對象。
【操作】結合異常機制 finally 確保關閉文件對象

try:f=open(r'my01txt','a')str='gaoshang'f.write(str) except BaseException as e:print(e) finally:f.close()

with 語句(上下文管理器)

with 關鍵字（上下文管理器）可以自動管理上下文資源，不論什么原因跳出 with 塊，都能確保文件正確的關閉，并且可以在代碼塊執(zhí)行完畢后自動還原進入該代碼塊時的現場。

【操作】使用 with 管理文件寫入操作

s=['高老大\n','高老二\n','高老三\n'] with open(r'd:\bb.txt','w') as f:f.writelines(s)

文本文件的讀取

文件的讀取一般使用如下三個方法：

read([size])
從文件中讀取 size 個字符，并作為結果返回。如果沒有 size 參數，則讀取整個文件。
讀取到文件末尾，會返回空字符串。

readline()
讀取一行內容作為結果返回。讀取到文件末尾，會返回空字符串。

readlines()
文本文件中，每一行作為一個字符串存入列表中，返回該列表
【操作】 讀取一個文件前 4 個字符

with open(r'bb','r',encoding='utf-8') as f:print(f.read(4))

【操作】文件較小，一次將文件內容讀入到程序中

with open(r'bb','r',encoding='utf-8') as f:print(f.read())

【操作】按行讀取一個文件

with open(r'bb','r') as f:while True:fragment=f.readline()if not fragment:breakelse:print(fragment,end='')

【操作】使用迭代器（每次返回一行）讀取文本文件

with open(r"d:\bb.txt","r") as f:for a in f:print(a,end="") 高老大 高老二 高老三Process finished with exit code 0

【操作】為文本文件每一行的末尾增加行號

with open('e.txt','r',encoding='utf-8') as f:lines=f.readlines()lines=[line.rstrip()+'#'+str(index+1)+'\n'for index,line in enumerate(lines)] #推導生成列表with open('e.txt','w',encoding='utf-8') as f:f.writelines(lines)

二進制文件的讀取和寫入

二進制文件的處理流程和文本文件流程一致。首先還是要創(chuàng)建文件對象，不過，我們需要指
定二進制模式，從而創(chuàng)建出二進制文件對象。例如：

f = open(r"d:\a.txt", 'wb') #可寫的、重寫模式的二進制文件對象 f = open(r"d:\a.txt", 'ab') #可寫的、追加模式的二進制文件對象 f = open(r"d:\a.txt", 'rb') #可讀的二進制文件對象

創(chuàng)建好二進制文件對象后，仍然可以使用 write()、read()實現文件的讀寫操作。

【操作】 讀取圖片文件，實現文件的拷貝

with open('aa.gif','rb') as f:with open('aa_copy.gif', 'wb') as w:for line in f.readlines():w.write(line) print('圖片拷貝完成！')

文件對象的常用屬性和方法

文件對象封裝了文件相關的操作。在前面我們學習了通過文件對象對文件進行讀寫操作。本
節(jié)我們詳細列出文件對象的常用屬性和方法，并進行說明。

文件任意位置操作

【示例】seek()移動文件指針示例

with open('e.txt','r',encoding='utf-8') as f:print('文件名是：{0}'.format(f.name))print(f.tell())print('讀取的內容:{}'.format(str(f.readline())))print(f.tell())f.seek(16)print('讀取的內容：{}'.format(str(f.readline())))

使用 pickle 序列化

Python 中，一切皆對象，對象本質上就是一個“存儲數據的內存塊”。有時候，我們需要將“內存塊的數據”保存到硬盤上，或者通過網絡傳輸到其他的計算機上。這時候，就需要“對象的序列化和反序列化”。 對象的序列化機制廣泛的應用在分布式、并行系統(tǒng)上。
序列化指的是：將對象轉化成“串行化”數據形式，存儲到硬盤或通過網絡傳輸到其他地方。反序列化是指相反的過程，將讀取到的“串行化數據”轉化成對象。
我們可以使用 pickle 模塊中的函數，實現序列化和反序列操作。
序列化我們使用：
pickle.dump(obj, file) obj 就是要被序列化的對象，file 指的是存儲的文件
pickle.load(file) 從 file 讀取數據，反序列化成對象

【操作】將對象序列化到文件中

import pickle with open(r'd:\data.dat','wb') as f:a1='高琪琪'a2=234a3=[20,30,40]pickle.dump(a1,f)pickle.dump(a2, f)pickle.dump(a3, f) import pickle with open(r'd:\data.dat','rb') as f:a1=pickle.load(f)a2=pickle.load(f)a3 = pickle.load(f)print(a1)print(a2)print(a3)

CSV 文件的操作

csv (Comma Separated Values) 是逗號分隔符文本格式，常用于數據交換、Excel
文件和數據庫數據的導入和導出。 與 Excel 文件不同，CSV 文件中：
值沒有類型，所有值都是字符串
不能指定字體顏色等樣式
不能指定單元格的寬高，不能合并單元格
沒有多個工作表
不能嵌入圖像圖表
Python 標準庫的模塊 csv 提供了讀取和寫入 csv 格式文件的對象。
我們在 excel 中建立一個簡單的表格：

另存為"csv(逗號分隔)"，我們打開查看這個 csv 文件內容：
姓名,年齡,工作,薪水
高淇,18,程序員,50000
高老三,19,測試工程師,20000
高老五,20,人工智能開發(fā),50000

csv.reader 對象和 csv 文件讀取

【操作】csv.reader 對象于從 csv 文件讀取數據

import csv with open(r'ee.csv') as ee:ee_csv=csv.reader(ee) #創(chuàng)建csv對象，它是一個包含所有數據的列表，每一行為一個元素headers=next(ee_csv) #獲得列表對象，包含標題行的信息print(headers)for row in ee_csv: #循環(huán)打印各行內容print(row)

csv.writer 對象和 csv 文件寫入

【操作】csv.writer 對象寫一個 csv 文件

#【操作】csv.writer 對象寫一個 csv 文件 import csvheaders=['工號','姓名','年齡','地址','月薪'] rows=[("1001","高淇",18,"西三旗 1 號院","50000"),("1002","高八",19,"西三旗 1 號院","30000")]with open(r'b.csv','w') as b:b_csv=csv.writer(b) #創(chuàng)建csv對象b_csv.writerow(headers) #寫入一行（標題）b_csv.writerows(rows) 工號,姓名,年齡,地址,月薪1001,高淇,18,西三旗 1 號院,500001002,高八,19,西三旗 1 號院,30000

os 和 os.path 模塊

os 模塊可以幫助我們直接對操作系統(tǒng)進行操作。我們可以直接調用操作系統(tǒng)的可執(zhí)行
文件、命令，直接操作文件、目錄等等。在系統(tǒng)運維的核心基礎。

os 模塊-調用操作系統(tǒng)命令

·os.system 可以幫助我們直接調用系統(tǒng)的命令
【示例】os.system 調用 windows 系統(tǒng)的記事本程序

#【示例】os.system 調用 windows 系統(tǒng)的記事本程序 import os os.system('notepad.exe')

【示例】os.system 調用 windows 系統(tǒng)中 ping 命令

#【示例】os.system 調用 windows 系統(tǒng)中 ping 命令 import os os.system('ping www.baidu.com')

【示例】運行安裝好的微信

import os os.startfile(r"C:\Program Files (x86)\Tencent\WeChat\WeChat.exe")

os 模塊-文件和目錄操作

我們可以通過前面講的文件對象實現對于文件內容的讀寫操作。如果，還需要對文件和目錄做其他操作，可以使用 os 和 os.path 模塊。
os 模塊下常用操作文件的方法

os 模塊下關于目錄操作的相關方法，匯總如下：

#【示例】os 模塊：創(chuàng)建、刪除目錄、獲取文件信息等 #測試os模塊中，關于文件和目錄的操作 import os###########獲取文件和文件夾相關的信息################# # print(os.name) #windows->nt linux和unix->posix # print(os.sep) #windows->\ linux和unix-->\n\ # print(repr(os.linesep)) #windows->\r\n linux-->\n\ # # print(os.stat('my02.py')) ###########關于工作目錄的操作####################### print(os.getcwd()) # os.chdir('d:') #改變當前的工作目錄為：d：盤根目錄 # os.mkdir('書籍')###########創(chuàng)建目錄、創(chuàng)建多級目錄、刪除#############os.mkdir('書籍') os.rmdir('書籍') #相對路徑都是相對于當前的工作目錄os.makedirs('電影/港臺/周星馳') #os.removedirs('電影/港臺/周星馳') #只能刪除空目錄 #os.makedirs('../音樂/香港/劉德華') #../指的是上一級目錄 os.rename('電影','movie')dir=os.listdir('movie') print(dir)

os.path 模塊

os.path 模塊提供了目錄相關（路徑判斷、路徑切分、路徑連接、文件夾遍歷）的操作

####################################################################### #【示例】測試 os.path 中常用方法#測試os.path常用方法 import os import os.path ##########獲取目錄、文件基本信息########## ########################print(os.path.isabs('a.txt')) #是否絕對目錄 print(os.path.isdir('a,txt')) #是否目錄 print(os.path.isfile("a.txt")) #是否文件 print(os.path.exists("a.txt")) #文件是否存在 print(os.path.getsize('a.txt')) #文件大小 print(os.path.abspath('a.txt')) #輸出絕對路徑 print(os.path.dirname('a.txt')) #輸出所在目錄############獲得創(chuàng)建時間、訪問時間、最后修改時間############ print(os.path.getctime("a.txt")) #返回創(chuàng)建時間 print(os.path.getatime("a.txt")) #返回最后訪問時間 print(os.path.getmtime("a.txt")) #返回最后修改時間 ################對路徑進行分割、連接操作#################### path = os.path.abspath("a.txt") #返回絕對路徑 print(os.path.split(path)) #返回元組：目錄、文件print(os.path.splitext(path)) #返回元組：路徑、擴展名print(os.path.join("aa","bb","cc")) #返回路徑：aa/bb/cc False False True True 15 D:\PycharmProjects\MyTest\Day0724myio\a.txt1595577712.5804255 1595577712.5804255 1595577725.07714 ('D:\\PycharmProjects\\MyTest\\Day0724myio', 'a.txt') ('D:\\PycharmProjects\\MyTest\\Day0724myio\\a', '.txt') aa\bb\ccProcess finished with exit code 0

【示例】列出指定目錄下所有的.py 文件，并輸出文件名

##列出指定目錄下所有的.py 文件，并輸出文件名 import os import os.pathpath=os.getcwd() #返回當前工作目錄 file_list=os.listdir(path) #列出子目錄和子文件for filename in file_list:pos=filename.rfind('.')if filename[pos+1:]=="py":print(filename,end='\t')print('##############')file_list2=[filename for filename in os.listdir(path) if filename.endswith('.py')] for filename in file_list2:print(filename,end='\t') my01.py my02.py __init__.py ############## my01.py my02.py __init__.py Process finished with exit code 0

walk()遞歸遍歷所有文件和目錄

os.walk()方法：
返回一個 3 個元素的元組，(dirpath, dirnames, filenames),
dirpath：要列出指定目錄的路徑
dirnames：目錄下的所有文件夾
filenames：目錄下的所有文件
【示例】使用 walk()遞歸遍歷所有文件和目錄

#【示例】使用 walk()遞歸遍歷所有文件和目錄 import os all_files=[]path=os.getcwd() list_files=os.walk(path)for dirpath,dirnames,filenames in list_files: #返回內容放進三個變量for dir in dirnames:all_files.append(os.path.join(dirpath,dir)) #dirpath：要列出指定目錄的路徑for name in filenames:all_files.append(os.path.join(dirpath,name)) #dirnames：目錄下的所有文件夾 #打印子目錄和子文件 for file in all_files:print(file)

shutil 模塊(拷貝和壓縮)

shutil 模塊是 python 標準庫中提供的，主要用來做文件和文件夾的拷貝、移動、刪除等；還可以做
文件和文件夾的壓縮、解壓縮操作。
os 模塊提供了對目錄或文件的一般操作。shutil 模塊作為補充，提供了移動、復制、壓縮、解壓等操
作，這些 os 模塊都沒有提供。
【示例】實現文件的拷貝

#實現文件的拷貝 import shutil #copy 文件內容 shutil.copyfile('1.txt','1_copy.txt')

【示例】實現遞歸的拷貝文件夾內容(使用 shutil 模塊)

#【示例】實現遞歸的拷貝文件夾內容(使用 shutil 模塊)import shutil #'音樂'文件夾不存在才能用 shutil.copytree('movie/港臺','音樂',ignore=shutil.ignore_patterns('*.html','*.htm'))

【示例】實現將文件夾所有內容壓縮(使用 shutil 模塊)

#【示例】實現將文件夾所有內容壓縮(使用 shutil 模塊) import shutil import zipfile# 將movie/港臺文件夾下所有內容壓縮到音樂文件夾下生成周星馳.zip shutil.make_archive('音樂/周星馳','zip','movie/港臺')#壓縮：將指定的多個文件壓縮到一個zip文件 z=zipfile.ZipFile('a.zip','w') z.write('1.txt') z.write('2.txt') z.close()

【示例】實現將壓縮包解壓縮到指定文件夾(使用 shutil 模塊)

#【示例】實現將壓縮包解壓縮到指定文件夾(使用 shutil 模塊) import shutil import zipfile #解壓縮z2=zipfile.ZipFile('a.zip','r') z2.extractall('d:/') #設置解壓的地址 z2.close()

遞歸

【示例 3-22】使用遞歸求 n!

#測試遞歸 def factorial(n):if n==1:return 1else:return n*factorial(n-1)a=factorial(8) print(a)

【示例】使用遞歸算法遍歷目錄下所有文件

#遞歸打印所有的目錄和文件 import osallfiles=[]def getAllFiles(path,level):childFiles=os.listdir(path)for file in childFiles:filepath=os.path.join(path,file)if os.path.isdir(filepath):getAllFiles(filepath,level+1)allfiles.append('\t'*level+filepath)getAllFiles('movie',0)for f in reversed(allfiles):print(f)

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Python基础知识-pycharm版】第十一节-文件操作（IO技术）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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