Python其实很简单 第十五章 文件操作

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。

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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不用库def函数画各种图形

第一步，打开python语言命令窗口，声明一个函数print_color，调用range遍历，打印星号，如下图所示：

第二步，接着调用第一步中的函数，然后查看打印结果，可以发现生成一个三角形，如下图所示：

第三步，再次定义一个函数four_tu，利用循环生成星号，注意查看函数生成的图形。

第四步，调用上述步骤中定义的函数，然后查看打印图形组合的形状。

第五步，如果在定义的函数内，多次调用print()方法打印星号，会是什么样的结果呢。

第六步，在后续步骤中，调用函数打印结果，可以发现生成一个不规则的图形。

怎样把Python代码嵌入到C程序

步骤1：安装Python开发包

由于需要访问Python/C API，首先安装Python开发包。

在Debian，Ubuntu或Linux Mint中：

在CentOS，Fedora或RHEL中：

安装成功后，Python头文件在/usr/include/python2.7。根据Linux发行版的不同，确切的路径可能是不相同的。例如，CentOS 6中是/usr/include/python2.6。

步骤2：初始化解释器并设置路径

C中嵌入Python的第一步是初始化Python解释器，这可以用以下C函数完成。

初始化解释器后，需要设置你的C程序中要导入的Python模块的路径。例如，比如你的Python模块位于/usr/local/modules。然后使用以下C函数调用来设置路径。

步骤3：数据转换

C中嵌入Python最重要的方面之一是数据转换。从C中传递数据到Python函数，需要首先将数据从C数据类型转换到Python数据类型。Python/C API提供各种函数来实现这。例如，转换C字符串到Python字符串，使用PyString_FromString函数。

另外一个类似函数PyInt_FromLong，将C中long数据类型转换为Python int。每个Python/C API函数返回一个PyObject类型的引用。

步骤4：定义一个Python模块

当你想嵌入Python代码到另一种语言如C，该代码需要被写成Python模块，然后用另一种语言“导入”。所以让我们来看看如何在C中导入Python模块。

为了进行说明，我们实现一个简单的Python模块例子如下：

以上的Python函数有一个字符串作为参数并返回两个重复的字符串。例如，如果输入字符串是“cyberpersons”，该函数返回'cyberpersonscyberpersons'。此模块文件命名为“printData.py”并将它放在前面声明的Python模块目录中（/usr/local/modules）。

步骤5：加载一个Python模块

现在你已经定义了Python模块，是时候在C程序中加载它了。导入模块的C代码看起来像这样：

步骤6：构建函数的参数

当加载一个模块时，可以调用模块中定义的Python函数。通常，我们需要传递一个或多个参数到一个Python函数。我们必须构建一个Python元组对象，它包括Python函数中的参数。

在我们的例子中，printData函数定义带一个参数的模块。因此，我们构建一个大小是一的Python元组对象如下。我们可以使用PyTuple_SetItem设置元组对象的每个项。

我们已经成功构建一个参数传递到函数调用，是时候从C程序调用python函数了。

步骤7：调用Python函数

一旦成功创建Python元组对象作为函数参数，我们可以调用一个带参数的Python函数。为此，通过使用PyObject_GetAttrString首先获得模块中定义的函数的引用，然后使用PyObject_CallObject调用该函数。例如：

步骤8：错误检查

避免运行时错误的常见方法是检查函数的返回值并根据返回值采取适当的行动。类似于C程序中的全局变量errno，Python/C API提供一个全局指示符，它报告最后发生的错误。当Python/C API函数失败，全局指示符设置为指示错误，并且PyErr_Print可以用于显示相应的人类可读的trackback。例如：

在你的应用程序中，你可以轻松地将各种错误检查。

这里是完整的C程序，它如本教程描述的嵌入Python代码。

步骤9：编译和执行

保存以上代码到finalCode.c，并且链接Python库（-lpython2.7）编译该代码。根据发行版的不同，可能使用不同的版本（例如，-lpython2.6）。

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