目錄

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Python基礎（十）--文件相關

1 讀寫文件

1.1 獲取文件對象

1.2 文件讀取

1.3 文件寫入

1.4 文件定位

2 文件與路徑的操作

2.1 os模塊

2.2 os.path模塊

2.3 shutil模塊

2.4 glob模塊

3 序列化

3.1 csv

3.2 json

3.3 pickle

4 上下文管理器

4.1 自定義上下文管理器

4.2?@contextmanager裝飾器

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Python基礎（十）--文件相關

1 讀寫文件

1.1 獲取文件對象

在操作系統中，一個text文檔，一張圖片，一首音樂，這些都是文件。文件會以其固有的格式保存在硬盤中。文件可以分為兩種類型：①文本文件：文本文件由若干可識別的字符組成，并且不能包含非文本字符之外的內容（圖片等），如，.txt，.bat都是文本文件，而.doc，.pdf則不是文本文件②二進制文件：由可識別的字符組成，如果我們用文本編輯器打開二進制文件，往往看到的都是一堆亂碼。

底層的角度來說，一切都是二進制格式的，文本文件，也是二進制文件的一種，只是其內容，是我們能夠識別的字符而已。

在Python中，可以通過open函數返回文件對象。文件對象是一個泛指，可以表示文件，也可以表示文件夾（路徑）。格式為：open(file, mode='r') file指定文件的路徑（相對路徑或絕對路徑），mode指定打開文件的模式，如下表。當讀入文件或者寫入文件時，會涉及到文件指針。文件指針指向的就是下一次要讀取或寫入的字符（或字節）位置，隨著讀取或寫入的進行，文件指針也會隨之而移動。

模式	說明
r（1）	讀模式（默認模式），用來讀取文件內容。文件指針在文件的開頭。文件需要事先存在，否則會產生異常。
w（1）	寫模式，用來向文件寫入數據。文件指針在文件的開頭。如果文件存在，則覆蓋文件，否則會創建文件。
a（1）	追加模式，用來向文件追加數據。文件指針在文件的末尾。如果文件存在，不會覆蓋文件（追加寫入），否則會創建文件。
x（1）	寫模式，用來向文件寫入數據。文件指針在文件的開頭。如果文件不存在，創建文件，否則產生錯誤。
t（2）	文本（字符串）模式（默認模式），以文本形式操作文件。
b（2）	二進制（字節）模式，以二進制形式操作文件。
U（3）	通用換行符模式（已不建議使用）。在該模式下，\n，\r\n或\r都會解析為換行符。不能與w、a、x或+模式同時使用（僅限于讀取文件時使用）。
+（3）	讀取或寫入。

上表的（1）（2）（3）模式中，不同組的模式可同時使用（除了與U不兼容的模式），例如rt，wb+等。同一組的模式同時使用，如rw，tb等。

當文件不再使用時，我們需要對文件進行關閉，從而斷開與外部文件的連接。斷開連接可以調用文件對象的close方法。

# open函數，參數1：文件路徑，參數2：操作文件的模式，返回文件對象 # 以r（讀取）模式操作文件時，文件必須存在，否則會產生FileNotFoundError fr = open("E:/test/test.txt","r") # 以w（寫入）或a（追加）模式操作文件時，文件不存在，不報錯而是創建文件 fw = open("E:/test/test1.txt","w") fa = open("E:/test/test2.txt","a") # 以x（寫入）模式操作文件時，文件必須存在，否則會產生FileNotFoundError fx = open("E:/test/test3.txt","w") # 訪問文件結束后，需要斷開與文件的連接，直接調用close并不好，可能在close方法前產生異常 # finally方式關閉文件 try:f = open("E:/test/test.txt", "r") finally:f.close() # with處打開文件，可以保證在with結束后一定能夠有效的關閉，無序顯示調用close方法 # with中可以使用as來保存文件對象（獲得文件兌現高的引用） with open("E:/test/test.txt") as f:pass

1.2 文件讀取

讀取文件的幾種方式如下：

方法	描述
read(size=-1)	讀取并返回文件內容。size指定讀取的大小。如果是文本模式，以字符為單位，如果是二進制模式，以字節為單位。如果size省略，或者為負數，則返回文件的全部內容。如果文件已經沒有內容可讀取，返回空串（""或b""）
readlline()	返回文件的一行，保留末尾的換行符。如果沒有內容可以讀取，返回空串（""或b""）。
readllines()	返回一個列表，列表中的每個元素為文件的一行內容，每行保留末尾的換行符。

文件對象也是迭代器：如果文件過大，這會占據大量的內容空間。此時readlines不是一個好的選擇。對于文件對象，其本身也是一個迭代器類型，我們可以使用for循環的方式對文件對象進行迭代，從而節省內存。

# 文件讀寫操作 with open("E:/test/test.txt","rt") as f:# t模式以字符（文本）形式操作文件，b模式以字節（二進制）形式操作文件# read讀取文件的數據，參數指定讀取的單位，如果參數缺失，或者為負值表示讀取所有# print(f.read(1))# print(f.read())pass # 如果使用了t模式，要求操作文件的編碼方式與目標文件的編碼方式一致 # 如果沒有顯示指定編碼方式，則使用平臺的編碼方式，可以使用encoding指定操作文件的編碼方式 with open("E:/test/test.txt","rt",encoding="UTF-8") as f:print(f.read())# 讀取文件的一行while True:line = f.readline()if line:print(line,end=" ")else:break# 返回一個列表，列表中的元素為每一行的內容，保留換行符# lines = f.readlines()# for line in lines:# print(line,end=" ") # 文件是迭代器類類型，每個元素就是文件的一行 from collections.abc import Iterator with open("E:/test/test.txt","rt",encoding="UTF-8") as f:print(isinstance(f,Iterator))for line in f:print(line,end="")

1.3 文件寫入

向文件寫入的幾種方式如下：

方法	描述
write(content)	將參數寫入到文件中，返回寫入的長度。如果是文本模式，以字符為單位，如果是二進制模式，以字節為單位
writelines(lines)	參數lines為列表類型，將列表中所有元素寫入文件中

# 文件寫入 with open("E:/test/a.txt","wt") as f:f.write("寫入")# 向文件寫入列表f.writelines(["這是\n","列表\n"]) # b模式寫入 with open("E:/test/a.txt","wb") as f:f.write(b"abc") # 文件復制 with open("E:/test/b.txt","rb") as f1,open("E:/test/a.txt","rb") as f2:for line in f1:f2.write(line)

1.4 文件定位

通過文件對象的tell()和seek()方法可以獲取或設置文件指針的位置

tell()：返回文件指針的位置，即下一個要讀取或寫入的字符（字節）位置。以字節為單位。

seek(offset, whence)：?改變文件的指針。offset指定新的索引位置偏移量。whence指定偏移量的參照位置：0：從文件頭計算；1：從當前位置計算；2：從文件末尾計算

在文本模式下，如果whence的值不為0，則僅當offset的值為0時才是有效的。

# 文件定位 with open("E:/test/a.txt","rt",encoding="UTF-8") as f:# 返回當前文件指針的位置，以字節為單位print(f.tell())f.read(2)print(f.tell())# 改變文件指針的位置,參數1：偏移量，參數2：參照物# 在t模式下，如果第二個參數不為0，則只有第一個參數為0才支持，b模式無此限制f.seek(3,0)print(f.tell())

2 文件與路徑的操作

2.1 os模塊

os模塊提供了很多操作目錄與文件的功能，常用方法如下：

方法名	描述
mkdir(path)	創建path指定的目錄。如果path所在的父目錄不存在，或者path目錄已經存在，都會產生異常
makedirs(path,exist_ok=False)	創建path指定的目錄。如果path所在的父目錄不存在，則會連同父目錄一同創建。如果path目錄已經存在，當exist_ok值為False，會產生異常，如果exist_ok值為True，則不會產生異常（默認值為False）
rmdir(path)	刪除path指定的空目錄，但不會刪除父目錄。如果path目錄不存在，或者該目錄不為空，將會產生異常
removedirs(path)	刪除path指定的空目錄。如果父目錄也為空，則會連同父目錄一同刪除（一直到根目錄為止）。如果path不存在，或者該目錄不為空，將會產生異常
remove(path)	刪除path指定的文件。如果path不是一個文件，或者文件不存在，將會產生異常
getcwd()	返回當前的工作目錄，即以腳本運行文件所在的目錄
chdir(path)	改變當前的工作目錄，工作目錄由path指定
rename(src,dst)	重命名一個文件或目錄。src指定源文件的路徑，dst指定重命名后的文件路徑。src與dest要求為同一目錄
renames(old,new)	與rename相似，但是old與new指定的目錄可以不同（此時類似于移動文件）。在方法執行時，會刪除old路徑中左側所有的非空目錄，并根據需要，創建new路徑中不存在的目錄。在Windows系統，old與new必須在同一盤符中
listdir(path)	獲取path指定目錄下所有的文件與子目錄名（包括隱藏文件），以列表形式返回。列表元素的順序是沒有任何保證的。如果path為空，則默認為當前目錄
system()	在shell中執行command指定的命令
sep	返回特定操作系統使用的分隔符
name	返回操作系統的名稱。在Windows上返回nt，在Linux上返回posix
environ	返回操作系統的環境變量
linesep	返回操作系統使用的換行符
pathsep	返回操作系統環境變量的分隔符
curdir	返回當前目錄（.）
pardir	返回上級目錄（..）

2.2 os.path模塊

os.path模塊提供了關于路徑操作的相關功能，常用方法如下：

方法名	描述
abspath(path)	返回path的絕對路徑
basename(path)	返回path的最后一個部分。即path中操作系統分隔符（/或\等）最后一次出現位置后面的內容。如果path以操作系統分隔符結尾，則返回空字符串
commonpath(paths)	參數paths為路徑的序列，返回最長的公共子路徑
dirname(path)	返回path的目錄部分
exists(path)	判斷路徑是否存在，存在返回True，否則返回False
getatime(path)	返回文件或目錄的最后訪問時間
getmtime(path)	返回文件或目錄的最后修改時間
getsize(path)	返回文件的大小，以字節為單位
isabs(path)	判斷path是否為絕對路徑，是返回True，否則返回False
isdir(path)	判斷path是否為存在的目錄，是返回True，否則返回False
isfile(path)	判斷path是否為存在的文件，是返回True，否則返回False
join(path,*paths)	連接所有的path，以當前操作系統的分隔符分隔，并返回。空path（除了最后一個）將會丟棄。如果最后一個path為空，則以分隔符作為結尾。如果其中的一個path為絕對路徑，則絕對路徑之前的路徑都會丟棄，從絕對路徑處開始連接
split(path)	將path分割成一個元組，元組含有兩個元素，第2個元素為path的最后一個部分，第一個元素為剩余之前的部分。（dirname與basename）

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2.3 shutil模塊

shutil模塊提供了高級操作文件的方式。通過該模塊提供的功能，可以快捷方便的對文件或目錄執行復制，移動等操作。常用方法如下：

方法名	描述
copy(src,dst)	復制文件，返回復制后的文件路徑。src指定要復制的文件，如果dst是一個存在的目錄，則將文件復制到該目錄中，文件名與src指定的文件名一致，否則，將src復制到dst指定的路徑中，文件名為dst中指定的文件名
copy2(src,dst)	與copy函數類似，但是copy函數不會保留文件的元信息，例如創建時間，最后修改時間等。copy2函數會盡可能保留文件的元信息
copytree(src,dst)	復制一個目錄，目錄中的文件與子目錄也會遞歸實現復制，返回復制后的目錄路徑。src指定要復制的目錄，dst指定復制后的目標目錄，如果dst已經存在，則會產生異常
rmtree(path)	刪除path指定的目錄，目錄中的子目錄與文件也會一并刪除
move(src,path)	將文件或目錄移動到另外一個位置，src指定文件或目錄的路徑，當src為目錄時，會將該目錄下所有的文件與子目錄一同移動（遞歸）。dst指定移動的目標文件或目錄

使用copytree(src,dst)復制目錄時，可以結合ignore_patterns函數對目錄下的文件與子目錄進行排除。如：shutil.copytree("abc", "def", ignore=shutil.ignore_patterns("*.txt"))ignore參數指定忽略的文件或目錄，這樣，所有名稱以txt結尾的文件或目錄將不會復制到目標目錄中。

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2.4 glob模塊

glob模塊提供列舉目錄下文件的方法，支持通配符*，?與[?]。常用方法如下：

glob(pathname,?*, recursive=False)

返回所有匹配pathname的文件與目錄名稱構成的列表，列表中元素的順序是沒有規律的。如果recursive值為True，則可以使用**匹配所有文件與目錄，包括所有子目錄中的文件與目錄（遞歸）。

pathname中可以指定通配符：①*：匹配任意0個或多個字符②?：匹配任意1個字符③[]：匹配[]內的任意一個字符，支持使用“-”區間的表示。例如[0-9]則匹配0到9任何一個字符，[a-f]則匹配a-f之間的任何一個字符

iglob(pathname, *, recursive=False)與glob功能相同，只是返回一個迭代器而不是列表。

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3 序列化

3.1 csv

CSV（Comma Separated Values），是一種存文本格式的文件，文件中各個元素值通常使用逗號（,）進行分隔，但這不是必須的，擴展名為.csv。可以使用csv模塊來操作csv類型的文件。

# scv模塊 import csv # 寫入csv文件，在寫入的時候最好將newline設置為""，不然會產生空行 with open("E:/test/a.csv","wt",newline="") as f:# writer函數返回一個寫入器對象，能向參數指定的文件中寫入數據writer = csv.writer(f)writer.writerow(["張三","18","男"])writer.writerow(["李四","20","男"])# 一次寫入多行記錄的話提供一個二維列表，每個一維列表就是一條記錄writer.writerows([["王五","25","男"],["趙六","30","男"]]) # 讀取csv文件 with open("E:/test/a.csv","rt") as f:# reader函數返回一個讀取器對象（是可迭代對象），能夠讀取csv文件中的數據內容reader = csv.reader(f)for lines in reader:print(lines)

3.2 json

（1）什么是json

JSON（JavaScript Object Notation），是一種輕量級的數據交換格式。json采用的是一組鍵與值的映射，鍵與值之間使用“:”進行分隔，而鍵值對之間使用“,”進行分隔。json文件中的類型可以是：

類型	描述
對象類型	使用{}表示
數組類型	使用[]表示
字符串類型	使用雙引號表示
布爾類型	true或false
數值類型	整數與浮點數

格式如下：

{"desc": "json","data": {"content": ["content1", "content2", "content3"],"annotation": "注釋"} }

（2）dump與load處理程序，dumps與loads序列化與反序列化

可以通過json類型的數據進行對象的序列化與反序列化。

序列化：將對象類型轉換成字符串的形式。

反序列化：將序列化的字符串恢復為對象類型。

通過序列化與反序列化，我們就可以方便的對復雜的對象進行存儲與恢復（因為文件讀寫只支持字符串類型），或者通過網絡進行傳輸，將對象共享給遠程的其他程序使用。

# json文件提供不同項目之間的數據交換 import json data = {"desc": "json","data": {"content": ["content1", "content2", "content3"],"annotation": "注釋"} } with open("E:/test/a.json","wt") as f:# 向文件中寫入json格式數據，參數1：要寫入的數據，參數2：文件對象# json寫入數據時，默認只顯示ascii字符集的字符，非ascii字符集的字符需要轉義# 指定ensure_ascii=False可以顯示，非ascii字符集的字符json.dump(data,f,ensure_ascii=False) with open("E:/test/a.json","rt") as f:# 讀取json數據，恢復成一個字典data = json.load(f)print(type(data))print(data) # 通過序列化與反序列化，可以實現不同項目之間的數據交換 # 序列化 d = json.dumps(data,ensure_ascii=False) print(type(d)) print(d) # 反序列化 d2 = json.loads(d) print(type(d2)) print(d2)

Python中的數據類型與json格式的數據類型并非完全相符，因此，在進行轉換的時候，可能會進行一些映射處理，如下（json?-> Python）：

布爾類型（true與false）映射Python中布爾類型（True與False）。

空值類型（null）映射為None。

整數與浮點類型映射為整數（int）與（float）類型。

字符串類型映射為字符串（str）類型。

數組類型（[]）映射為列表（list）類型。

對象類型（object）映射為字典（dict）類型

# json文件提供不同項目之間的數據交換 import json data = {"布爾類型":False,"空值類型":None,"整數與浮":2,"浮點類型":2.2,"字符串類型":"a","數組類型":[1,2,3],"對象類型":{"a":1,"b":2} } d = json.dumps(data,ensure_ascii=False) print(d) d2 = json.loads(d) print(d2)

（3）自定義類型序列化

json在序列化時，不能序列化我們自定義的類型。如果我們需要自定義的類型也能夠序列化，可以定義一個編碼類，該類繼承json.JSONEncoder，實現類中的default方法，指定序列化的方式，同時，在調用序列化方法時（dump或dumps），使用cls參數指定我們定義的編碼類。

# 自定義類型序列化 import json # 自定義的編碼類繼承json.JSONEncoder類型 class StudentEncoder(json.JSONEncoder):# 實現default方法，給出序列化形式，參數o為序列化對象def default(self, o):if isinstance(o,Student):# 將Student轉換成可序列化對象# return {"name":o.name,"age":o.age}# 返回所有屬性構成字典return o.__dict__else:# 不是Student類型，調用父類的default翻翻產生錯誤信息return super().default(0) class Student:def __init__(self,name,age):self.name = nameself.age =age s = Student("refuel",18) print(s.__dict__) # cls參數指定序列化需要用到的編碼類 jsonstr = json.dumps(s,cls=StudentEncoder) print(jsonstr)

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3.3 pickle

pickle模塊也能序列化類型。在序列化自定義類型上，pickle可以比json模塊更加方便（不需要定義類似的編碼器類）。pickle與json在序列化上的區別如下：

序列化	json	pickle
序列化格式	文本格式，可進行正常查看。	二進制格式，不方便查看。
序列化類型的支持	支持一部分內建的類型，如果需要序列化自定義類型，需要編寫編碼類。	支持非常廣泛的類型，包括自定義類型，不需要編寫編碼類。
適用廣泛性	適用廣泛，對于序列化的內容可以用于Python語言之外的程序中進行反序列化。	適用受限，只能用于Python程序中，其他語言的程序無法反序列化。

# pickle模塊 import pickle class Student:def __init__(self,name,age):self.name = nameself.age =age s = Student("refuel",18) # pickle序列化 with open("E:/test/a.pickle","wb") as f:pickle.dump(s,f) # pickle反序列化 with open("E:/test/a.pickle","rb") as f:s2 = pickle.load(f) print(s2.name) print(s2.age)

4 上下文管理器

4.1 自定義上下文管理器

with語句跟隨的表達式會返回一個上下文管理器，該上下文管理器中定義相關方法，在with開始執行與退出時會調用，也就是說，上下文管理器為with提供一個執行環境。

__enter__(self)：with語句體開始執行時，會調用該方法。可以在該方法中執行初始化操作，返回值會賦值給with語句中as后面的變量

__exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb)：with語句體執行結束后，會調用該方法。我們在__enter__方法中執行的初始化，就可以在該方法中執行相關的清理，如，文件的關閉，線程鎖的釋等。實現finally語句同樣的功能。exc_type：產生異常的類型；exc_val：產生異常類型的對象；exc_tb：traceback類型的對象，包含了異常產生位置的堆棧調用信息。如果在with語句體中沒有產生異常，相關參數為None。

對于with，也可以關聯兩個上下文管理器，如：

with Manager1() as m1, Manager2 as m2:語句這相當于：with Manager1() as m1:with Manager2() as m2:語句

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class MyManager:def __enter__(self):print("進入with語句體")# return selfreturn "__enter__返回值賦值給as后變量"def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):print("離線with語句體")print(exc_type)print(exc_val)print(exc_tb) with MyManager() as f:# print（f）raise Exception("with中存在異常")

4.2?@contextmanager裝飾器

contextlib模塊中，定義了@contextmanager裝飾器，該裝飾器可以用來修飾一個生成器，從而將生成器變成一個上下文管理器，從而可以省略編寫完整的上下文管理器類。

在@contextmanager修飾的生成器中，yield之前的語句會在進入with語句體時執行（相當于__enter__方法），而yield之后的語句會在離開with語句體時執行（相當于__eixt__方法）。

with后的表達式會返回生成器對象（假設為gen_obj），進入with語句體時，內部會調用next函數，用來激活生成器對象，進而執行生成器的函數體next(gen_obj)

從而令生成器對象執行。yield產生的值則會賦值給with語句as后的變量（相當于__enter__方法的返回值）。

當with語句體結束時，如果with語句體沒有產生異常，則繼續調用next，令生成器從之前yield暫停的位置處繼續執行（這相當于實現__exit__方法）。如果with語句體產生異常，該異常會在生成器函數體yield的位置拋出。而如果生成器函數體沒有處理該異常，將會導致yield之后的語句不會得到執行，這相當于是沒有成功的執行__exit__方法。

# @contextManager修飾一個生成器，裝飾成上下文管理器 from contextlib import contextmanager # yield之前的語句會在進入with環境時執行（相當于__enter__方法） # yield產生的值賦值給as后面的變量（相當與__enter__方法的返回值） # 離開with環境，執行yield之后的語句（相當于是__exit__方法） @contextmanager def f():print("進入with環境")# 如果with語句體中產生異常，該異常會傳播到yield位置處，后面的語句不得到執行，# 所以要使用try-finally操作.根據情況捕獲，相當于實現了__exit__方法的返回值try:yield "產生的值賦值給as后面的變量"except:passfinally:print("離開with環境") with f() as f:# print(f)raise Exception("異常")

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python基础（十）--文件相关的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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