Python学习笔记015——文件file的常规操作之一(文本文件)

1 什么是文件

文件是用于数据存储的单位

文件通常用来长期保存数据

读写文件是最常见的I/O操作。Python内置了读写文件的函数，用法和C是兼容的。

读写文件的功能都是由操作系统提供的，一般而言，操作系统不允许普通的程序直接操作磁盘，所以读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），再通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据（读文件），或者把数据写入这个对象（写文件）。

2 文件的打开和关闭的基本规则

文件需要在使用时先打开才能读写

在不需要读写文件后，应及时关闭文件以释放系统资源

任何操作系统对打开的文件数有最大数限制

2.1 文件的打开 open()

f = open('/Users/michael/test.txt', 'r')

/Users/michael/test.txt ——文件路径及文件名

r ——标识符

返回文件流对象，打开失败则会IOError报错！并且给出错误码和详细的信息告诉你文件不存在：

例如在 汉字.txt 文件所在的 文件夹test 位置打开 终端

>>> f = open('汉字.txt',"r")
>>> f
<_io.TextIOWrapper name='汉字.txt' mode='r' encoding='UTF-8'>

打开test_son.txt文件方式

>>> f2 = open("./test/test.txt","r")
>>> f2
<_io.TextIOWrapper name='./test/test.txt' mode='r' encoding='UTF-8'>

注意绝对目录 /Users/michael/test.txt 和相对目录 ./test/test.txt 打开方式区别。

当打开失败时，会提示报错FileNotFoundError

>>> f2 = open("/test/test.txt","r")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: '/test/test.txt'

打开文件出现错误时，可以用try...except进行异常处理

# 打开文件tset.txt，返回文件流对象并用f绑定
try:
    f = open("test.txt")

    print("文件打开成功")
    # 此处应进行读写操作
    # .....

    #关闭文件
    f.close()

except IOError:
    print("打开文件失败!!")

print("程序结束")

2.2 读文件

2.2.1 read()方法

read() 方法用于从文件读取指定的字节数，如果未给定或为负则读取所有内容至内存中。

语法： fileObject.read([size]) fileObject 表示文件流对象，size 表示从文件中最多读取的字节数，可选的，若无参数size，则读取至文件结束为止（它范围为字符串对象）。返回从字符串中读取的字节。

>>> f = open("汉字.txt","r")
>>> f.read()
'开始学习Python课程了\n'

备注：汉字.txt文件中语句为：开始学习Python课程了。

2.2.2 readline()方法

该方法时每次读取文件中的一行内容，返回一个字符串对象；

优点是读取时占用内存小，比较适合较大的文件，

文件readline.txt中内容

>>> f = open('readline.txt','r')
>>> f.readline()
'今天是1月26日，\n'
>>> f.readline()
'晴，外面可以看到阳光\n'
>>> f.readline()
'我在认真地学习ｐｙｔｈｏｎ\n'
>>> f.readline()
'\n'
>>> f.readline()
''
>>> f.readline()

注意到在输出时自动在末尾加上换行符，readline()方法读到换行符\n时，就会挂起，当再调用时，指针就会向下移动，那如果人为地加上换行符，会是什么样的效果。

文件readline.txt中内容

>>> f2 = open('readline.txt','r')
>>> f2.readline()
'今天是1月26日，\n'
>>> f2.readline()
'晴，外面\\n可以看到阳光\n'
>>> f2 = open('readline.txt','r')
>>> f2.readline()
'今天是1月26日，\n'
>>> f2.readline()
'晴，外面\\n可以看到阳光\n'
>>> f2.readline()
'晴，外面\\\\n可以看到阳光\n'
>>> f2.readline()
"晴，外面'\\\\n'可以看到阳光\n"
>>> f2.readline()
'我在认真地学习ｐｙｔｈｏｎ\n'

2.2.3 readlines() 方法

readlines()方法是读取整个文件，并返回一个列表对象，每行作为一个列表元素；故读取大文件时会占有较大的内存

readlines.txt文件内容

>>> f = open('readlines.txt','r')
>>> f.readlines()
['我是第一行\n', '我是第二行\n', '我是第三行\n']

2.2.4 read() readline() readlines() 使用对比

如果文件很小，read()一次性读取最方便；如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险；如果是配置文件，调用readlines()最方便：

>>> f = open('readlines.txt','r')
>>> for line in f:
...     line.strip() # 把末尾的'\n'删掉
...
'我是第一行'
'我是第二行'
'我是第三行'

>>> f1 = open('readlines.txt','r')
>>> for line in f1.readlines():
...     line.strip() # 把末尾的'\n'删掉
...
'我是第一行'
'我是第二行'
'我是第三行'

2.3 关闭文件close()

第一，降低系统资源消耗；第二，系统再同一时间内打开的文件数量是有限的；故操作完文件后调用close()方法将文件关闭，

语法： f.close() f 为文件流对象

但是文件读写时都由可能产生IOError，一旦出现错误，位于后面的f.close()就不会被调用，也即打开的文件不能被关闭，这个会造成系统资源浪费，为了不管文件是否出错均能正确地关闭该文件，我们可以使用 try...finally 来实现对文件的关闭

try:
    f = open('test.txt', 'r')
    f.read()
finally:
    if f:
        f.close()

2.4 with方法

with方法从 Python 2.5 开始引入的一种与异常处理相关的功能，非常适用与资源访问处理场合；

无论操作对象在使用过程中是否发生异常，在最后阶段，with方法均能将其“清理”并释放资源。

有一些任务，可能事先需要设置，事后做清理工作。对于这种场景，Python的with语句提供了一种非常方便的处理方式。

例如文件使用后的关闭，线程中锁的自动获取和释放等

使用with方法可以替代 try...finally 对文件处理功能

将“2.3 关闭文件close()”中的代码用with语句优化

with open("test.txt",'r') as f:
    f.read()

冗余的代码被with语句优化后显得更加优雅。

2.4 文件的常用方法

方法名	说明
F代表文件流对象
F.close()	关闭文件
F.readline()	读取一行数据，如果到达文件尾则返回空字符串
F.readlines(max_char=-1)	返回每行字符串列表, max_char为最大字符数
F.read(size=-1)	从一个文件流中最多读取size个字符(或字节(仅二进制))
F.writelines(lines)	字符串列表的内容写到文件中
F.write(text)	写一个字符串(或字节)到文件流中,返回写入字符数(或字节数)
F.tell()	返回当前文件流的绝对位置
F.seek(offset, whence=0)	改变数据流的位置，返回新的绝对位置
F.readable()	判断文件是否可读,可读返回True,否则返回Flase
F.writeable()	判断文件是否可写。可写返回True,否则返回False
F.flush()	把写入文件对象的缓存内容写入到磁盘

2.5 mode模式字符的含义

字符	含义
'r'	以只读方式打开(默认)
'w'	以只写方式打开，删除原有文件内容（如果文件不存在，则尝试创建该文件并以只写方式打开)
'x'	创建一个新文件,并以写模式打开这个文件，如果文件存在则会产生FileExistError错误
'a'	以只写方式打开一个文件，如果有原文件，则追加到文件末尾
't'	文本文件模式打开(默认)
'b'	用二进制模式打开
'+'	为更新内容打开一个磁盘文件（可读可写)

 

备注：当模式为"a"时，不管是否通过seek定位，均直接在文件尾追加文件

缺省模式是 'rt'

可以组合使用:

　　'w+b' 可以实现二进制随机读写,当打开文件时，文件内容将被清空

　　'r+' 以文本模式读和更新模式打开文件，打开文件时不会清空文件内容

示例：

f = open("output.txt", 'w')

f.write("开始向文件中写入数据...\r\n")
count = f.write("数据的第二行\r\n")
print("您已写入", count, "个字符")

L = ["数据的第三行\r\n", "数据的第四行\r\n", "数据的第五行"]

f.writelines(L)

f.close()

此时文件 output.txt 文件中出现：

开始向文件中写入数据...
数据的第二行
数据的第三行
数据的第四行
数据的第五行

以该文件为基础，再次进行文件操作

f = open("output.txt", 'r+')

s = f.read(1)
print("第一个字符是:", s)
f.write("坏")
f.write("\r\n坏")

f.close()

运行

开始向文件中写入数据...
数据的第二行
数据的第三行
数据的第四行
数据的第五行坏
坏

附不同模式打开的完全列表：

模式	描述
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
rb	以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
r+	打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
rb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
w	打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
wb	以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
w+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
wb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
a	打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
ab	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
a+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。
ab+	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。

下图很好的总结了这几种模式：

模式	r	r+	w	w+	a	a+
读	+	+		+		+
写		+	+	+	+	+
创建			+	+	+	+
覆盖			+	+
指针在开始	+	+	+	+
指针在结尾					+	+

参考文件：

廖雪峰 的 文件读写

python模块

python 文件操作总结

浅谈 Python 的 with 语句

示例微代码

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input.txt 文件的内容

今天是平安日
明天是圣诞节
我们更期待春节

python读取代码

# 打开文件，返回文件流对象 用f绑定
try:
    f = open("input.txt")

    print("文件打开成功")
    s = f.read(3)  # 读写两个字符
    print(s)  # '今天'

    f.close()
except IOError:
    print("打开文件失败!!")

print("程序结束")

运行

文件打开成功
今天是
程序结束

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参考文档：python文件输入和输出