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())) # <class 'str'>

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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