Python其实很简单 第十五章 文件操作

Posted 2023-03-11

参考技术A

在各种变量中保存的数据都是临时的，随着程序运行结束都会丢失。要做到数据长期有效，必须建立在磁盘中建立文件，将数据输入到文件中并保存。需要获取数据时需要打开文件读取。

而我们自己建立的程序都是应用程序，从本质上讲，应用程序是无法直接操作计算机的硬件的，譬如读写磁盘中文件，这就需要调用操作系统中的相应命令。接下来我们使用的Python内置函数open()、write()都是通过调用操作系统的相关命令才实现文件读写的，至于其中的细节，我们就不需要考虑了。

15.1创建和打开文件

在Python 中创建或打开文件，实际上是建立一个对象，该对象通过调用内置的open()函数创建或打开一个文件。

语法：

file object = open(filename [, mode][, buffering])

参数说明如下：

filename：file_name变量是一个包含了你要访问的文件名称的字符串值；

mode：mode决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等。所有可取值见如下的完全列表。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读(r)。

Buffering：如果buffering的值被设为0，就不会有寄存；如果buffering的值取1，访问文件时会寄存行；如果将buffering的值设为大于1的整数，表明了这就是的寄存区的缓冲大小；如果取负值，寄存区的缓冲大小则为系统默认。

mode参数的参数值及说明

对于其中最难区别的r、r+、w、w+、a、a+几个参数的区别总结如下，要特别注意指针的位置：

下面举例说明open( )函数的使用方法。

例1：

>>> file=open(\'1.py\')

如果文件“1.py”存在，则可以打开此文件；如果文件“1.py”不存在，则会出现如下提示：

Traceback (most recent call last):

File " ", line 1, in

file=open(\'1.py\')

FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: \'1.py\'

例2：

>>> file=open(\'4.py\',’a+’)

虽然文件“4.py”不存在，但运行并未出现错误，参见上表，“a+”的含义是以读写模式打开文件，如果该文件已经存在，新内容将以追加方式写入；如果该文件不存在，则新建文件用于写入。查看文件夹，发现已经生成了一个新的文件4.py。

例3：

file=open(\'python.png\',\'rb\')

print(file)

运行结果：

这就是说，虽然Python可以打开一个图片格式的文件，但print()并不能将其输出，还需要第三方库中模块的相应方法去处理，如PIL中的open()f方法。

例4：

file = open("f.txt", "w",encoding=\'utf-8\')

# 以只写模式打开文件f.txt，编码方式为utf-8

print( "文件名: ", file.name) # 输出文件名

print( "是否已关闭 : ", file.closed) # 文件是否打开

print( "访问模式 : ", file.mode) # 文件访问模式

运行结果：

文件名: f.txt

是否已关闭 : False

访问模式 : w

例5：

15.2关闭文件

打开文件使用后要及时关闭，以免造成不必要的破坏，同时也可以释放内存。在Python中使用close()方法可以关闭文件。

语法格式：

file.close()

其中，file为文件对象。

15.3 with语句

with 语句适用于对资源进行访问的场合，确保不管使用过程中是否发生异常都会执行必要的“清理”操作，释放资源，比如文件使用后自动关闭、线程中锁的自动获取和释放等。

with语句的语法格式如下：

with expression as target:

with-body

其中，expression用于指定一个表达式，譬如打开文件的open()函数。target用于指定一个变量，并且将expression的结果保存到该变量中，譬如文件对象file。with-body用于指定with语句体，譬如一些文件操作的相关语句，如果没有要执行的语句体，则直接用pass语句代替。

假设python当前目录下存在一个test.txt文件，其内容如下：

Python是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于php和Perl语言。

Python是交互式语言： 这意味着，您可以在一个 Python 提示符 >>> 后直接执行代码。

Python是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。

Python是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发。

举例如下：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

line=file.readline() # readline()方法可以读取文件一行数据，接下来就会讲到。

print(line)

运行结果如下：

Python是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

而此时，我们给该段代码with语句之外再增加一个读取文件的语句，代码如下：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

line=file.readline()

print(line)

line2=file.readline()

print(line2)

发现出现了如下错误提示：

Traceback (most recent call last):

File "C:/Users/zym/AppData/Local/Programs/Python/Python39/3.py", line 5, in

line2=file.readline()

ValueError: I/O operation on closed file.

意思是要读取的文件已经被关闭了。

由此可知，当with语句运行结束后，被打开的test.txt文件就自动关闭了。

15.4读取文件

在Python 中读取文件的方法有：

1、读取指定个数的字符

格式如下：

File.read([size])

其中，file为打开的文件对象。size为可选参数，可以指定要读取的字符个数，省缺表示读取所有内容。

在调用read()方法读取文件内容时，文件必须是以r（只读）或者r+(读写）方式打开。

如：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

txt=file.read() （或txt=file.read(10)）

print(txt)

将读取、输出test.txt文件的全部内容（或前10个字符）。

2、移动文件的指针

对于刚打开的文件，文件指针总是指向文件头的。也可以通过seek()方法将文件的指针移动到新的位置。

格式如下：

file.seek(offset[,whence])

其中，file表示已经打开的文件对象；offset用于指定移动的字符个数；whence表示从哪个位置起始计算个数，其值为0表示从文件头开始计算，其值为1表示从当前位置开始计算，其值为2表示从文件尾开始计算，默认值为0。

例如：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

string=file.read(9)

print(\'取9个字符： \'+string)

file.seek(2) #指针从文件头开始移动2个字符

string=file.read(9) #从当前位置读取10个字符

输出结果：

取9个字符：

Python是一种

取9个字符：

thon是一种解释

而下面的代码会抛出错误：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

file.seek(2,1) #指针从当前位置开始移动2个字符

string=file.read(10) #从当前位置读取10个字符

print(\'取10个字符： \'+string)

错误提示为：

Traceback (most recent call last):

File "C:UserszymAppDataLocalProgramsPythonPython393.py", line 7, in

file.seek(2,1) #指针从当前位置开始移动2个字符

io.UnsupportedOperation: can\'t do nonzero cur-relative seeks

原因在于，必须使用b模式（即rb）打开文件，才能使用whence参数。但是，b模式（二进制）不适合文本文件。对于test.txt这样的文本文件，为了解决通过改变指针读取任意位置字符，可以采用加一个位置变量的方法来存储指针的值。

例如：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as file:

#utf-8汉字与英文字符都占一个字符

string=\'\' #设置一个空字符串

pointer=0 #当前指针为0

str1=file.read(6) #读取6个字符

pointer+=6 #指针变量后移6个字符

string+=str1 #string用来存放已读取的字符

print(\'取6个字符： \',str1)

file.seek(pointer) #指针从文件头开始移动2个字符

str1=file.read(8) #从当前位置读取10个字符

pointer+=8 #指针跳过已读取的字符

string+=str1

print(\'再取8个字符： \',str1)

print(\'所有读取的字符： \',string)

print(\'当前指针所处的位置： \',pointer)

str1=file.read(1)

print(\'当前指针所处的字符： \',str1)

运行结果如下：

取6个字符：

Python

再取8个字符：

是一种解释型语言

所有读取的字符：

Python是一种解释型语言

当前指针所处的位置：

14

当前指针所处的字符：

：

3、读取一行数据readline()方法

语法格式：

file.readline()

例：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as f:

string=f.read(1) # 读取文件的第一个字符

if string != \'\': # 防止文件为空文件

lineno=0

while True:

line=f.readline()

if line != \'\':

lineno+=1

print(\'第\'+str(lineno)+\'行：\'+line,end=\'\')

# 因为每行都有自带的分行符，print()语句不允许换行

else:

break # 出现空行时停止读取

else:

print(\'要读取的文件为空文件！\')

运行结果：

第1行：ython是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

第2行：Python是交互式语言： 这意味着，您可以在一个 Python 提示符 >>> 后直接执行代码。

第3行：Python是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。

第4行：Python是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发。

4、读取全部行命令readlines()方法

语法格式：

File.readlines()

该方法与read()方法一样，在调用read()方法读取文件内容时，文件必须是以r（只读）或者r+(读写）方式打开。

例：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as f:

txt=f.readlines()

print(txt)

运行结果：

[\'Python是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。 \', \'Python是交互式语言： 这意味着，您可以在一个 Python 提示符 >>> 后直接执行代码。 \', \'Python是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。 \', \'Python是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发。 \']

从上面的运行结果可以看出，readlines()方法的返回值为一个字符串列表。所以，也可以以读取列表元素的方法输出。如下所示：

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as f:

txt=f.readlines()

for line in txt:

print(line,end=\'\')

运行结果：

Python是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

Python是交互式语言： 这意味着，您可以在一个 Python 提示符 >>> 后直接执行代码。

Python是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。

Python是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发。

15.5 写入文件内容

语法格式如下：

file.write(string)

其中，file为打开的文件对象，string为要写入的字符串。

写入文件内容时，文件必须以w（可写）或a（追加）模式打开。否则，会抛出如下异常提示：

Traceback (most recent call last):

File "C:UsersAdministratorAppDataLocalProgramsPythonPython383.py", line 2, in

f.write(\'人生苦短，我用Python！\')

io.UnsupportedOperation: not writable

关于write()方法的用法举例如下：

with open(\'test.txt\',\'a\',encoding=\'utf-8\') as f:

f.write(\'人生苦短，我用Python！\')

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as f:

txt=f.read()

print(txt)

运行结果：

Python是一种解释型语言： 这意味着开发过程中没有了编译这个环节。类似于PHP和Perl语言。

Python是交互式语言： 这意味着，您可以在一个 Python 提示符 >>> 后直接执行代码。

Python是面向对象语言: 这意味着Python支持面向对象的风格或代码封装在对象的编程技术。

Python是初学者的语言：Python 对初级程序员而言，是一种伟大的语言，它支持广泛的应用程序开发。

人生苦短，我用Python！

可以看出，由于文件的打开方式为a模式（追加模式），写入的内容被写入到文件的末尾。

在Python中，文件操作方法里没有类似于字符串内的计算长度、查找、替换、截取、分隔等方法，为什么没有？原因可能是文件的类型太复杂，譬如说二进制文件，上述操作的意义不大。如果仅仅要对文本文件进行上述操作，完全可以先把文件的内容读取到字符串中，再用相应的字符串函数或方法去操作就可以了。譬如，要将test.txt文件中的字符串‘Python’替换为’PHP’，则可以用如下代码完成：

txt1=\'\'

with open(\'test.txt\',\'r\',encoding=\'utf-8\') as f:

txt1=f.read() #先将文件内容存入字符串txt1中

txt2=txt1.replace(\'Python\',\'PHP\') #将txt1中的\'Python\'替换为\'PHP\'，并存入txt2

with open(\'test.txt\',\'w\',encoding=\'utf-8\') as f:

f.write(txt2) #将字符串txt2的内容写回到文件中

这里之所以分两步打开文件（第一次为r模式，第二次为w模式），而没有采用一次读写（r+、w+方式），因为那样比较容易出错。实践证明，将文件的读操作和写操作分开其实是非常正确的选择。

python 入门到实践第十五章

　　

‘‘‘15-1‘‘‘
import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams[‘font.sans-serif‘] = [‘SimHei‘]  # 用来正常显示中文标签


x_valye = list(range(1,5001))
y_value = list(x**3 for x in x_valye)

plt.title(‘计算立方数‘,fontsize=‘25‘)
plt.xlabel(‘数值‘,fontsize=‘25‘)
plt.ylabel(‘平方数‘,fontsize=‘25‘)
plt.plot(x_valye,y_value,c=‘red‘)#绘制折现图
plt.tick_params(axis=‘both‘, labelsize=14)

plt.show()

‘‘‘15-2‘‘‘

import matplotlib.pyplot as plt
plt.rcParams[‘font.sans-serif‘] = [‘SimHei‘]  # 用来正常显示中文标签

x_value = list(range(1,5001))
y_value = list(x**3 for x in x_value)

plt.title(‘计算立方数‘,fontsize=24)
plt.xlabel(‘数值‘,fontsize=24)
plt.ylabel(‘立方数值‘,fontsize=24)

plt.scatter(x_value,y_value,c=y_value,cmap=plt.cm.Blues)#给图标指定颜色映射
plt.tick_params(axis=‘both‘, which=‘major‘, labelsize=14)#设置镌刻大小
plt.axis([0,5000,0,120000000000])#取值范围要求提供四个值： x 和 y 坐标轴的最小值和最大值

plt.savefig(‘1to5000的立方数.png‘)
plt.show()

‘‘‘这是随机漫步数的类   random_walk.py 15-5‘‘‘
from  random  import choice#导入随机库中的choice类

class RandomWalk():#定义一个随机类

    def __init__(self,num_points=5001):#给定3个属性，一个伟有默认值得随机次数
        self.num_points = num_points
        self.x_value = [0]#初始化X坐标
        self.y_value = [0]#初始化y坐标

    def get_setp(self):#定义一个随机获取数值得方法

        direction = choice([1, -1])
        distance = choice([0, 1, 2, 3, 4])
        step = direction * distance
        return  step

    def fill_walk(self):#定义一个在坐标上行走得方法

        while len(self.x_value) < self.num_points:#给个循环，判断X坐标得值是否小于随机得次数

            x_step = self.get_setp()
            y_step = self.get_setp()

            if x_step and y_step == 0:#拒绝原地踏步
                continue

            next_x = self.x_value[-1] + x_step#下一次x得值=最后一次得次加一个随机数
            next_y = self.y_value[-1] + y_step

            self.x_value.append(next_x)#把值写入列表
            self.y_value.append(next_y)

‘‘‘15-3‘‘‘
import matplotlib.pyplot as plt
from  random_walk import RandomWalk

plt.rcParams[‘font.sans-serif‘] = [‘SimHei‘]  # 用来正常显示中文标签
plt.rcParams[‘axes.unicode_minus‘] = False  # 用来正常显示负号

rw = RandomWalk(50)

rw.fill_walk()
plt.plot(rw.x_value,rw.y_value,linewidth=2)
plt.title(‘随机漫步折线图‘)
plt.show()