Python文件操作与I/O处理

在Python中，文件操作和I/O（输入/输出）处理是编程中非常重要的部分，广泛应用于数据读取、写入、处理等场景。以下是对Python文件操作与I/O处理的详细介绍：

一、文件操作基础

（一）打开文件

1. 使用open()函数

   • 语法：open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)
   • file：文件路径，可以是相对路径或绝对路径。
   • mode：指定文件的打开模式，常见的模式有：
     • 'r'：只读模式（默认模式），文件必须存在，否则会报错。
     • 'w'：写入模式，如果文件存在则覆盖，不存在则创建。
     • 'x'：独占创建模式，如果文件存在则会报错。
     • 'a'：追加模式，如果文件存在则在文件末尾追加内容，不存在则创建。
     • 't'：文本模式（默认模式），以文本形式处理文件。
     • 'b'：二进制模式，以二进制形式处理文件。
     • '+'：更新模式，可以同时进行读写操作。
   • 示例：

     f = open('example.txt', 'r')  # 打开文件用于只读
     

2. 上下文管理器with

   • 使用with语句可以自动管理文件的打开和关闭，避免忘记关闭文件导致的资源泄漏。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()
     # 文件在离开with块后自动关闭
     

（二）读取文件

1. read()方法
   • 读取整个文件内容为一个字符串。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()
     print(content)
     

2. readline()方法
   • 逐行读取文件，每次读取一行，返回一个字符串。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:while True:line = f.readline()if not line:breakprint(line, end='')  # 打印时去掉额外的换行符
     

3. readlines()方法
   • 读取整个文件内容为一个列表，每一行是一个列表元素。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:lines = f.readlines()
     for line in lines:print(line, end='')
     

（三）写入文件

1. write()方法
   • 写入字符串内容到文件。
   • 示例：

     with open('output.txt', 'w') as f:f.write('Hello, ')f.write('World!')
     

2. writelines()方法
   • 写入一个字符串列表到文件，不会自动添加换行符。
   • 示例：

     lines = ['Line 1\n', 'Line 2\n', 'Line 3\n']
     with open('output.txt', 'w') as f:f.writelines(lines)
     

二、文件位置与文件对象属性

1. 文件指针位置
   • 使用tell()方法获取当前文件指针的位置。
   • 使用seek(offset, whence)方法移动文件指针。
     • offset：偏移量。
     • whence：可选值为0（文件开头，默认值）、1（当前位置）、2（文件末尾）。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:print(f.tell())  # 输出0f.seek(5)  # 移动到第6个字符位置print(f.read(1))  # 读取一个字符print(f.tell())  # 输出当前指针位置
     

2. 文件对象属性
   • name：文件名。
   • mode：文件打开模式。
   • closed：文件是否关闭。
   • 示例：

     f = open('example.txt', 'r')
     print(f.name)  # 输出文件名
     print(f.mode)  # 输出文件模式
     print(f.closed)  # 输出False
     f.close()
     print(f.closed)  # 输出True
     

三、文件和目录操作

1. 文件操作
   • 使用os模块进行文件操作。
   • 示例：

     import os
     os.remove('example.txt')  # 删除文件
     os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')  # 重命名文件
     

2. 目录操作
   • 创建目录：os.mkdir('new_folder')
   • 删除目录：os.rmdir('new_folder')
   • 列出目录内容：os.listdir('.')
   • 获取当前工作目录：os.getcwd()
   • 改变工作目录：os.chdir('new_folder')
   • 示例：

     import os
     os.mkdir('test_folder')  # 创建一个新目录
     os.chdir('test_folder')  # 切换到新目录
     print(os.getcwd())  # 输出当前工作目录
     os.listdir('.')  # 列出当前目录内容
     os.rmdir('test_folder')  # 删除目录
     

四、二进制文件操作

1. 读取二进制文件
   • 使用'rb'模式打开文件。
   • 示例：

     with open('image.png', 'rb') as f:binary_data = f.read()
     

2. 写入二进制文件
   • 使用'wb'模式打开文件。
   • 示例：

     with open('output.png', 'wb') as f:f.write(binary_data)
     

五、文件I/O的高级用法

1. 缓冲区控制
   • 在open()函数中可以通过buffering参数控制缓冲区大小。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r', buffering=1024) as f:  # 设置缓冲区大小为1024字节content = f.read()
     

2. 文件对象的迭代
   • 文件对象本身是一个可迭代对象，可以直接在for循环中使用。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r') as f:for line in f:print(line, end='')
     

六、文件操作的注意事项

1. 文件编码
   • 在读写文本文件时，需要指定正确的编码格式，否则可能会出现乱码。
   • 常用的编码格式有utf-8、gbk等。
   • 示例：

     with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:content = f.read()
     

2. 文件权限
   • 如果文件权限不足，可能会导致文件无法打开或写入。
   • 可以通过os.chmod()方法修改文件权限。
   • 示例：

     import os
     os.chmod('example.txt', 0o777)  # 修改文件权限为可读写执行
     

3. 文件不存在或已损坏
   • 在打开文件时，如果文件不存在或已损坏，可能会抛出异常。
   • 可以通过try-except语句捕获异常并处理。
   • 示例：

     try:with open('nonexistent.txt', 'r') as f:content = f.read()
     except FileNotFoundError:print('文件不存在')
     except Exception as e:print(f'发生错误：{e}')
     

通过以上内容，你可以掌握Python文件操作与I/O处理的基本方法和高级技巧，从而更好地在实际开发中处理文件相关的任务。
文章来源于zlibrary图书馆中《Python编程从入门到实践》书的Python文件操作与I/O处理章节内容