01 文件处理

Posted 2021-03-05 yang1333

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了01 文件处理相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

01 文件处理

主要围着open()功能的使用

一、引入

1、什么是文件

文件是操作系统提供给用户或者是应用程序用于操作硬盘的虚拟概念或者说接口。

2、为什么要有文件？

用户或者应用程序可以通过文件，将数据永久保存到硬盘中。
详细的说：用户和应用程序操作的是文件，对文件的所有操作，都是向操作系统发送系统调用，然后再由操作系统将其转换成具体的硬盘的操作。

二、文件操作的基本流程

1、基本流程

"""
伪代码示例:
    f = open(r'指定你要打开文件的文件路径', mode='rt，)
    r：
        raw_str，指的是原生得字符串，里面得反斜杠，都会被视为普通字符。
    windows中路径分隔符解决方案：
        方案一（推荐）：在文件路径前加r
        方案二：windows中会把左斜杠/，默认转换成右斜杠。使用 'C:/a.txt/nb/c/d.txt'，默认会转成 'C:a.txt
bcd.txt'。
    绝对路径与相对路径：
        相对路径：会以你当前执行文件所在的文件夹下为基准去找。
            优点：简洁
            缺点：当你执行文件移动，被操作文件将找不到。
        绝对路径：从盘符的根目录下开始直接定位到你需要操作的文件地址。
            优点：执行文件移动到任意目录中都可以找到所需要操作的文件地址。
            缺点：臃肿
    rt：
        默认控制文件读写操作的模式是r，只读模式。
        默认控制文件读写内容的模式是t，t文本模式。
    
原理解析：
    f = open 占用了2部分的内存空间：
        第一部分：open占用的是操作系统的的内存空间。由操作系统的映射到了应用程序的内存空间中。
        第二部分：我们知道f的值是一种变量，而变量都是归属于python的内存空间，也就是说。f占用的就是应用程序的内存空间。
"""

# 1、打开文件
f = open(r'aaa/a.txt', mode='rt')   # open是向操作系统发起系统调用。

# 2、操作文件：读写/文件
res = f.read()  # f.read()向操作系统发送请求，让操作系统把文件从硬盘读入内存。
print(res)

# 3、关闭文件
f.close()  # 告诉操作系统，回收刚刚读入文件内存占用的内存空间。（需要考虑的操作：操作系统打开文件，如果没有及时关闭，就会无意义的占用操作系统的内存空间，并且还会无意义的占用操作系统的操作文件数。如果没有指定关闭，操作系统不会立即清除该内存空间的占用，只有过了一定的时间，操作系统才会把没有意义的占用清除，而这种清除时间间隔对于我们来说感觉不到，但是对于计算机来说，是非常大的损耗。补充：操作系统打开文件的文件是有限的，如果开打文件过多，就会影响你的电脑性能。）

f.read()  # 注意：f.close()之后，不能在对文件进行操作了。这个时候操作系统已经把调用的文件关闭回收了，如果继续调用就会报错（ValueError: I/O operation on closed file.）。

del f  # 注意：del f 的顺序要放在f.close()后面。（不需要考虑的操作：有python的GC机制管理）

2、资源回收与with上下文管理

"""
引入：
    with称之为：上下文管理，上文帮你打开文件，下文帮你关闭文件。

    注意：a并不是（10.57）

强调：
    open对应的赋值对象f，称之为文件对象、又有人称之为‘文件句柄’（柄：游戏手柄干嘛的？就是用来操作游戏的。那么我也也可以推理出，其实‘文件句柄’，就是用来远程控制文件的。）
"""
# 1、with打开单个文件
with open('a.txt', mode='rt') as f:     
    res = f.read()
    print(res)
# 上面没有指定f.close()， with会等其子代码块群不运行完毕以后，会帮你自动调用f.close()。


# 2、with同时打开多个文件
# with open('a.txt', mode='rt') as f1, open('b.txt', mode='rt') as f2:  # 当你的一行代码过长，可以使用右斜杠（注意：右斜杠并不是换行，而是转义且分隔。）
with open('a.txt', mode='rt') as f1,         open('b.txt', mode='rt') as f2:
    res1 = f1.read()
    res2 = f2.read()
    print(res1)
    print(res2)

3、指定操作文本文件的字符编码

上面没有指定操作文本的字符编码，接下来我们需要指定??：

# 强调：如果你操作的是文本文件，那么就使用t模式。（仅限于文本文件）
# 1、r模式下的读操作
with open('c.txt', mode='rt') as f:
    res = f.read()  # f.read()发生了什么过程？向操作系统发送请求，告诉操作系统，我要把c.txt的内容由硬盘往内存读。而我们需要注意的是这个时候硬盘里面躺的是一堆二进制，我们需要使用一种对应的编码格式把二进制由硬盘读入内存，并由unicode转换成相应的字符。
    # open发生的2步骤：1、定义1个变量，2、向操作系统发生请求，让操作系统帮我打开文件。{open第二个步骤中：如果没有指定编码，操作系统就会默认使用自己默认的编码打开文件，如果你的文本文件是用utf-8编码存入硬盘，那么如果你的操作系统是windows，它会使用默认的编码GBK去对应读取硬盘中的二进制文件，如果你之前文件中含有中文字符那么这个时候，GBk的编码表按照它二进制与表的对应关系读出(读出中文2个Bytes)，但是我们要知道的是，存入的时候utf-8按照它的二进制与表的对应关系存入（存入中文3个Bytes），在这个时候就会报出解码错（Unicode解码错误:'gbk'编解码器无法解码16位的字节）}
    # 展示硬件当前状态??：
    # 内存：utf-8格式的二进制 --> 解码 --> unicode（t模式会将f.read()读出的utf-8结果，解码成unicode）
    # 硬盘（c.txt内容：utf-8格式的二进制）
    # 展示过程??：
    # 存入：内存中查看到c.txt内容 --> 相应字符按照unicode与utf-8编码对应表转成二进制 -->  把utf-8格式的二进制存入硬盘（c.txt内容）
    # 读出：硬盘（c.txt内容：utf-8格式的二进制） --> 把二进制按照utf-8编码格式对照表读入内存 --> 按照unicode与utf-8编码对应表转成相应字符 --> 打印内存中查看到c.txt内容
    print(res, type(res))
    
# 2、-------w模式的写操作 ------------（没整理）
with open('c.txt', mode='rt') as f:
    f.write()
    
    print(res, type(res))
    
# 单独讨论

# 把字符写入硬盘encode
# 读出decode
'哈哈哈'。

三、文件的操作模式

??控制文件读写内容的模式??

控制文件读写内容的方式有2种：t模式、b模式，它们都不可以单独使用，必须更r/w/a这种控制文件读写的方式连用。
强调：控制的是读入的是什么内容的格式，写入的是什么内容的格式。注意：并不是控制文件读写操作，而是控制文件读写内容，其必须要与操作文件的默认连用。

1、t：文本模式（默认的模式，默认的操作模式r）

强调1：读写都是以str为单位。（python3中str也可以直接看成unicode）
强调2：你的数据来源只能是文本文件（图片，视频都不适用）
强调3：必须指定编码的参数：encoding=‘utf-8‘

2、b：二进制模式

??控制文件读写操作的模式??

1、r：只读模式

"""
r模式是默认的操作模式：只读模式。当文件不存在时，r模式会报错。当文件存在时，文件指针跳到开始位置，也就是说从文件开头位置开始。只能读，不能写。

先手动创建c.txt文件文件，文件内容如下：
哈哈哈哈
"""
# 1、以t模式为基础进行内存操作
with open('c.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
    print('res'.center(50, '-'))
    res = f.read()  # 执行f.read()，文件指针从开头一下子跳到文件末尾，同时也把文件内容一次性由硬盘读入内存。问题? 当文件过大时，会把内存干懵！！！
    print(res)

    print('res1'.center(50, '-'))
    res1 = f.read()  # 注意：上面执行了f.read()操作，文件指针在末尾，这个时候怎么读。都读不出来了。
    print(res1)

    # 注意：上面读出文件的每行内容，在每行内容末尾都有个换行符
。
'''
-----------------------res------------------------
哈哈哈哈
-----------------------res1-----------------------
'''
    
# 2、案例：化之前的用户登录操作，之前的用户站账户信息不能永久保存，这里我们通过存入文件将用户账户信息永久保存。网址连接（第9题：编写用户登录接口写法一）：https://www.cnblogs.com/yang1333/p/12357167.html
# 经验总结：for+else，用于用户登录功能中时，else中的子代码块放用户登录失败以后的打印信息。要知道用户登录成功，一定是break退出循环，这个else错误信息也就不执行，也没有执行的必要。但是反过来说，用户登录失败，break语句也就一定不会执行到，那么else中的子代码块的执行，也就不会被break打段。
'''
先手动创建user.txt文件文件，文件内容如下：
egon:123
lili:456
jack:777
tom:666
'''
inp_username = input("please input your username>>:").strip()
inp_password = input("please input your password >>:").strip()

with open('user.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
    for line in f:  # 遍历文件对象，line取出的是文件中的每1行的内容。（注意：取出的内容都是str类型，且每一行的末尾都有换行符
，直接打印print(line)看不到，所以下面使用print([line])放入列表中显示）
        # print([line])
        # line.split()  # 注意：不能直接使用split(),因为文件每行内容末尾（除了最后1行文件内容没有换行符）都有换行符
，我们要像下面??一样先使用strip()去除
。
        res = line.strip()  # 使用strip()默认不加参数，去除空白，需要注意的是 
这个换行符也叫空白符，也可以去除。
        # print([res])

        # 使用split(':')切分字符串，转换成列表。第一个值作为用户账号，第二个值作为用户密码。
        username, password = res.split(':')
        if username == inp_username and password == inp_password:
            print('登录成功！')
            break
    else:
        print('登陆失败！账号或密码错误！')

2、w：只写模式

"""
w：只写模式，当文件不存在时，会创建空文件。当文件存在时，会清空文件。文件指针位于开始位置。不可读，只能写。
"""
with open('d.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
    # f.read()  # 不可读，只能写。
    f.write('哈哈哈哈我擦嘞
')  # 注意：每一次运行，在w模式下，都会先清空原内容。文件指针位于开始位置。(提示：这里的
是位-------)
'''
d.txt文件中显示结果：
哈哈哈哈我擦嘞

'''    
    
# 强调1：w模式打开文件没有关闭的情况下，连续的写，新的内存总是更在旧的之后。
with open('d.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
    f.write('我擦嘞1
')
    f.write('我擦嘞2
')
    f.write('我擦嘞3
')
'''
d.txt文件中显示结果：
我擦嘞1
我擦嘞2
我擦嘞3

'''
    
# 强调2：重新以w模式开打文件，则会先清空文件内容。
with open('d.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
    f.write('我擦嘞1
')
with open('d.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
    f.write('我擦嘞2
')    
with open('d.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
    f.write('我擦嘞3
') 
# 以上内容，d.txt文件中，只有：我擦嘞3


# 案例：w模式用来创建全新文件（应用：文件与文件的copy工具）
import os

source_file = input("源文件路径>>:").strip()
destination_file = input("目标路径>>:").strip()

# 先判断源文件路径在不在,不在帮助用户在指定路径下创建源文件及其内容
if not os.path.isfile(source_file):
    with open(r'{}'.format(source_file), mode='wt', encoding="utf-8") as f:
        for i in range(4):
            f.write('我擦嘞:%s
' % i)

with open(r'{}'.format(source_file), mode='rt', encoding='utf-8') as f,        open(r'{}'.format(destination_file), mode='wt', encoding='utf-8') as f1:
    # 将读出的源文件内容，写入用户指定的目标件中
    # source_file_content = f.read()
    # f1.write(source_file_content)

    # 优化：??上面2步我们发现使用的是f.read()，它是一下子把文件从硬盘读入内存，如果文件过大，会把内存干懵逼！
    for line in f:
        f1.write(line)

'''
copy后目标文件内容：
我擦嘞:0
我擦嘞:1
我擦嘞:2
我擦嘞:3
'''

3、a：只追加写模式

这里总结了a模式与w模式区别以及a模式与w模式作用??：

"""
a：只追加写。在文件不存在时，会创建空文档，文件指针只能在开头，其实这里的开头也是末尾。在文件存在时，文件指针会直接跳到文件内容末尾。不能读，只能追加写。

a模式与w模式区别：
    相同之处：在文件打开不关闭的情况下，连续的写入，新写的内容总会跟在之前写的内容之后。
    不同之处：a模式重新开打文件，只要打开文件，它的指针就会跳到末尾。w模式重新打开文件，直接清空文件。
    
a模式与w模式作用：
    w模式用来创建新文件。（通常用来copy文件）
    a模式争对老文件。（通常用来记录日志文件，通常用与用户注册）
"""
with open('e.txt', mode='at', encoding='utf-8') as f:
    f.write('我擦嘞1
')
    f.write('我擦嘞2
')
    f.write('我擦嘞3
')  
   
# a模式案例：实现用户注册功能（每来一个用户，打开文件，把新用户的信息追加写到已存在的用户账户末尾。）
'''
提前创建user.txt文件，写入以下内容
egon:123
alex:alex3714

'''
# 或者使用下面方法快速创建
"""
import os
if not os.path.isfile('user.txt'):
    with open(r'user.txt', mode='wt', encoding='utf-8') as f:
        f.write('egon:123
alex:alex3714
')
"""

register = False
while True:
    username = input('请输入注册账号>>:').strip()
    password = input('请输入注册密码>>:').strip()
    confirm_password = input('请确认注册密码>>:').strip()

    # 如果username，password，confirm_password有一个为空那么让用户重新注册
    if '' in [username, password, confirm_password]:
        print('注册账号、注册密码、确认注册密码不能为空。')
        continue
    # 如果用户2次密码不一致，那么让用户重新注册
    if password != confirm_password:
        print('用户2次密码不一致')
        continue
        # 如果用户以及存在，那么让用户重新注册
    with open(r'user.txt', mode='rt', encoding='utf-8') as f:
        for line in f:
            if username == line.strip().split(':')[0]:
                print('用户已经存在，重新注册')
                break
        else:
            register = True
            print('正在为您注册中'.center(50, '-'))
            import time
            time.sleep(2)
    if not register:
        continue

    # 用户注册满足条件，写入文件,注册该用户
    with open(r'user.txt', mode='at', encoding="utf-8") as f:
        f.write('{}:{}
'.format(username, password))
    print('恭喜你！注册成功！'.center(50, '-'))
    break

4、+：r+、w+、a+模式（注意：具体操作都受限于左侧的模式）-->了解

"""
注意：+不能单独使用，必须配合r、w、a
"""
# 1、r+模式：以r基准，g.txt文件不存在，直接就报错
'''
提前创建user.txt文件，写入以下内容:
111
222
333
444
5555
444
5555

中国
中国
中国

'''
with open('g.txt', mode='rt+', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())  
    f.write('中国
')  # 如果上面执行了f.read()操作，文件指针默认就会移动到文件末尾，f.write('中国
')操作就会把内容写入到文件末尾。（类似于a操作）如果上面没有执行f.read()操作，文件指针默认在开始位置，输入的内容多少，就会把g.txt中的原内容覆盖多少。

# 2、w+模式：以w基准
with open('h.txt', mode='w+t', encoding='utf-8') as f:
    f.write('111
')
    f.write('222
')
    f.write('333
')
    # w模式打开文件，清空源文件，文件指针在起始位置。以上f.write操作会按照先后顺序写入h.tx文件。
    print('=======>', f.read()) 
    # ??上面使用f.read()操作，这个时候文件指针在末尾，并不能读出任何内容。

# 3、a+模式：以a基准    
with open('g.txt',mode='at+',encoding='utf-8') as f:
    # print('f.read()')  # a模式下，一打开文件，文件指针就在末尾。f.read()操作并不能读出任何文件内容。
    f.write('中国')  # 更具上面得知文件指针就在末尾，f.write操作会把输入的内容追加到文件内容的末尾去。