Python文件操作详解：读写、编码与管理

学习目标：

• 理解文件的基本概念
• 掌握文件的基础读写操作
• 熟悉文件与文件夹的常用管理命令
• 了解文本文件的编码规范

1. 文件的基本概念

1.1 文件的作用与定义

在计算机系统中，文件是指存储在长期存储介质上的一段数据集合。

常见的长期存储设备包括硬盘、U盘、移动硬盘以及光盘等。

文件的主要价值在于：

实现数据的持久化存储，以便在后续需要时进行调用和使用。

1.2 文件的存储格式

• 无论何种类型的文件，在磁盘上均以二进制形式进行存储。

根据内容的可读性，文件主要分为文本文件和二进制文件两类。

• 文本文件
  • 文本文件可以通过普通的文本编辑器直接查看内容。
  • 尽管肉眼可读，但其底层存储本质依然是二进制数据。
  • 典型的例子是Python源代码文件。
• 二进制文件
  • 这类文件保存的内容并非供人类直接阅读，而是供其他软件解析执行。
  • 常见的图片、音频和视频文件也属于此类。
  • 二进制文件无法通过常规文本编辑器直接查看其原始内容。

2. 文件的基础操作

2.1 操作文件的标准流程

在计算机中操作文件遵循固定的三步流程：

• 第一步：打开文件。
• 读、写文件
  • 第二步：读操作，即将文件内容加载到内存中。
  • 第三步：写操作，即将内存中的数据写入到文件。
• 第四步：关闭文件，释放资源。

2.2 操作文件的关键函数与方法

• 在Python中，操作文件需掌握1个核心函数和3个常用方法。

• 使用open()函数打开文件，该函数返回一个文件对象。
• read、write和close这三个方法必须通过获取的文件对象来调用。

2.3 read方法：读取文件内容

• open函数的第一个参数为被打开的文件名，且文件名区分大小写。
  • 若指定文件存在，open函数将返回有效的文件操作对象。
  • 若指定文件不存在，程序将抛出异常错误。
• read方法能够一次性读取并返回文件的全部内容。
• close方法用于关闭已打开的文件。
  • 若忘记调用close关闭文件，会导致系统资源占用，并可能影响后续对文件的访问。
• 需注意：执行read方法后，文件指针会自动移动到文件的末尾位置。
• 提示：
  • 开发建议：通常先编写打开和关闭文件的代码，再编写中间的读写逻辑。

#获得文件操作对象（sis.txt文件）
file = open("sis.txt")
#读取
text = file.read()
print(text)
#关闭文件
file.close()
'''
运行结果
我是中文的哦
nidie中文
'''

• 关于文件指针的概念

• 文件指针用于标记当前开始读取数据的位置。
• 首次打开文件时，文件指针通常指向文件的起始位置。
• 执行read方法后，文件指针会移动至读取内容的末尾位置。
  • 执行读取操作后，指针默认会移动至文件末尾。
• 思考：若执行一次read方法读取了所有内容，再次调用read方法是否还能获取内容？
  • 结论：不能再次读取。因为第一次读取后指针已移至末尾，再次调用read方法将无法获取任何内容。

文件指针运行示意图

#获得文件操作对象（sis.txt文件）
 file = open("sis.txt")
 #读取
 text = file.read()
 #查看读取文件的长度  (14)
 print(len(text))
 #输出读取到的文件
 print(text)
 print("*"*30)
 #重新读取文件
 text = file.read()
 print(text)         #  空
 print(len(text))    # （0）
 #关闭文件
 file.close()
 
 """
 运行结果：
 14
 我是中文的哦
 nidie中文
 ******************************
 
 0
 """

2.4 打开文件的模式设置

• open函数默认以只读模式打开文件，并返回对应的文件对象。

具体语法格式如下：

f = open( " 文件名 " ， " 访问方式 " )

提示：频繁移动文件指针会影响读写效率，实际开发中更常使用只读或只写模式操作文件。

2.5 按行读取文件内容

• read方法默认会将文件所有内容一次性加载至内存。
• 若文件体积过大，将对内存造成严重占用压力。

使用readline方法：

• 该方法每次仅读取文件中的一行内容。
• 执行该方法后，指针会自动移动到下一行，为下一次读取做准备。

处理大文件的推荐做法：

#打开文件
file = open("sis.txt")
while True:
    #读取一行内容
    text = file.readline()
    #判断是否读取到内容
    if text == "":          #或者 if not text:
        print(type(text))   #<class 'str'>
        break
    #每读取到末尾都会有一个 \n
    print(text,end="")
"""
运行结果：
python1一
python2二
python3三
python4四<class 'str'>
"""

2.6 文件读写实例：文件复制

目标：通过代码实现文件的完整复制过程。

小文件复制方案

打开源文件，读取完整内容，并将其写入到目标文件中。

#复制小文件方式1
 file_read = open("sis.txt","r")
 file_write = open("test.txt","w")
 text_1 = file_read.read()
 text_2 = file_write.write(text_1)
 file_write.close()
 file_read.close()
 
 #复制小文件方式2 推荐（with关键字，会自动释放文件对象空间）
 test = None
 with open("sis.txt","r") as file:
     test = file.read()
 with open("test1.txt","w") as file:
     file.write(test)

大文件复制方案

打开源文件，逐行读取内容，并按顺序写入到目标文件中。

#大文件复制
 file_read = open("五笔词根1.jpg","rb")
 file_write = open("五笔词根2.jpg","wb")
 while True:
     text = file_read.readline()
     #python中，除了‘'、""、0、()、[]、{}、None为False， 其他转换都为True。 也就是说字符串如果不为空，则永远转换为True。
     if not text:
         break
     file_write.write(text)
 file_read.close()
 file_write.close()

2.7 文件读写相关函数参考

文件读取详细文档参考：Python 3.10.1 官方文档

3. 文件与目录的常用管理操作

• 在终端或文件浏览器中，可执行常规的文件/目录管理操作，例如：

创建、重命名、删除、更改路径、查看目录内容等。

• 在Python中，若希望通过程序实现上述功能，需导入os模块。

文件相关操作接口：

目录相关操作接口：

提示：文件及目录操作均支持相对路径和绝对路劲两种路径形式。

4. 文本文件的编码方式

（此处无额外说明）

# -*- coding: utf8 -*-

# -*- coding: utf-8 -*-

# -*- coding: gbk -*-

5. 拓展知识：eval函数

eval函数功能强大，可将字符串视为有效的Python表达式进行求值，并返回计算结果。

# -*- coding: gbk -*-
#基本的数学计算
print(eval("1+1"))
#字符串重复
print(eval("'*'*30"))
#将字符串转变成列表
print(type(eval("[1,2,3,4,5]")))
#将字符串转变成元组
print(type(eval("(1,2,3,4,5)")))
#将字符串转变成字典
print(type(eval("{'name':'苹果','age':18}")))

应用案例：简易计算器

input_str = input("输入算数题")
print(eval(input_str))
'''
运行：
输入算数题1+1
2
'''

注意：在开发过程中，严禁直接使用eval处理input的输入结果，以防安全风险。

以上介绍了Python文件操作的核心方法，希望有所帮助。感谢对本站的支持！