python文件操作与数据持久化

一、文件操作

1.计算机数据的存储

计算机的存储系统分为 运行内存 和 硬盘 两种：
运行内存：用来保存程序运行过程中产生的数据，程序运行结束后会 自动销毁
硬盘: 硬盘是用来保存文件的，保存在文件中的数据就是保存在硬盘中的。除非手动删除，否则数据会一直存在

2.文件操作

文件操作基本步骤：打开文件 -> 操作文件(读、写) -> 关闭文件

1)打开文件

语法：
open(file, mode=‘r’, encoding=None) - 以指定的模式打开指定文件并且返回一个文件对象

说明:
a.file - 文件路径，字符串类型
       绝对路径：文件/文件夹的全路径 (一般不写绝对路径)
       相对路径：只写文件绝对路径的一部分，另外一部分用特殊符号代替
                     ./ - 表示当前目录(当前写代码的文件所在的文件夹), 可以省略
                  …/ - 表示当前目录的上层目录
                  …/ - 表示当前目录的上层目录的上层目录，还有：…/ 、…/

   绝对路径
   open(r’/Users/yuting/授课/python2002/01语言基础/day14-文件操作/files/text.txt’)

   相对路径: ./
   open(’./files/text.txt’)
   open(’./text2.txt’)
   open(‘files/text.txt’)

   相对路径：…/
   open(’…/day14-文件操作/files/text.txt’)

b.mode - 打开方式，字符串类型
   第一组：控制操作类型
              r - 以只读的方式打开文件（默认值）
             w - 以只写的方式打开文件（打开前会先清空原文件中的内容）
             a - 以只写的方式打开文件；
   第二组：控制数据类型（文本-str/二进制数据-bytes）
             t - 操作的数据是文本数据(默认)
             b - 操作的数据是二进制数据
注意：每一组值只选一个，两组值进行组合使用

情况一：r、rt

f = open('files/text.txt', 'rt')
content = f.read()
# f.write('abc')   # io.UnsupportedOperation: not writable
print(content)
print(type(content))   # <class 'str'>

情况二：rb

f = open('files/text.txt', 'rb')
content = f.read()
print(content)
print(type(content))   # <class 'bytes'>

情况三：wt

f = open('files/text.txt', 'w')
# f.read()      # io.UnsupportedOperation: not readable
f.write('abc123')

情况四：at

f = open('files/text.txt', 'a')
# f.read()   # io.UnsupportedOperation: not readable
f.write('你好吗？')

情况五：wb

f = open('files/text.txt', 'wb')
f.write(b'how are you!')     # TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'
f.write(bytes('你好！', encoding='utf-8'))

c. encoding - 文本编码方式； 直接写 'utf-8’
注意：如果打开方式中带 b , 不能设置 encoding

# open('files/text.txt', 'rb', encoding='utf-8')    #   ValueError: binary mode doesn't take an encoding argument
f = open('files/text.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())

总结：文本文件打开的时候可以是 t 也可以是 b； 二进制文件只能是 b 打开（图片文件、音视频文件等）

f = open('files/image.jpg', 'rb')
f.read()

二、文件的读写操作

1.打开文件

打开文件方式一：
    文件对象 = open(文件路径, 文件打开方式, encoding=文本编码方式)
    操作文件对象
    文件对象.close()
打开文件方式二：
    with open(文件路径, 文件打开方式, encoding=文本编码方式) as 文件对象:
            操作文件对象

print('方式一：')
f = open('files/text.txt', encoding='utf-8')
print(f.read())
f.close()
# print(f.read())   # ValueError: I/O operation on closed file.

print('方式二：')
with open('files/text.txt', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())

# print(f.read())    # ValueError: I/O operation on closed file.

2.文件读操作

1)文件对象.read()

从文件读写位置开始，读到文件的结尾(默认情况下读写位置在文件开头)

with open('files/text.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()
    print('第一次：', content)
    content = f.read()
    print('第二次：', content)

2)文件对象.readline()

读文本文件的一行内容（从当前读写位置读到一行结束）

3)文件对象.readlines()

一行一行的读，读完为止。返回的是一个列表，列表中的元素是每一行的内容

with open('files/text.txt', encoding='utf-8') as f:
    content = f.readline()
    print(content)
    content = f.readline()
    print(content)

# 练习：一行一行的读文件，读完为止
def read_file(file):
    with open(file, 'r', encoding='utf-8') as f:
        while True:
            c = f.readline()
            if not c:
                break
            print(c)


print('========================')
read_file('files/text.txt')

3.写操作

语法：
文件对象.write(内容)

# 示例：
with open('files/text.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
    f.write('\n春眠不觉晓')

三、数据持久化

1.数据持久化的基本操作

a. 数据保存在文件中
b. 需要数据的时候从文件中去读数据
c. 当数据发生改变的时候，对保存数据的文件进行更新
注意：如果以读的方式打开一个不存在的文件，程序会报错！如果是以写的方式打开一个不存在的文件，不会报错并且会自动新建这个文件

# open('files/text2.txt', 'r')    # FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'files/text2.txt'
open('files/text4.txt', 'a')

# 练习：写一个程序统计这个程序启动的次数
with open('files/count', encoding='utf-8') as f:
    count = int(f.read())
    count += 1
    print(count)
with open('files/count', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write(str(count))

# 思考：写程序实现添加学生的功能，要求每次运行程序添加的学生，下次还在
def add_student():
    name = input('姓名:')
    with open('files/students.txt', 'a', encoding='utf-8') as f:
        f.write(name+' ')

    with open('files/students.txt', encoding='utf-8') as f:
        print(f.read())


add_student()

四、字典和列表的数据持久化

students = ['张三', '小明', '小花']
students = [
    {'name': '张三', 'age': 18, 'tel': '110'},
    {'name': '小明', 'age': 20, 'tel': '120'},
    {'name': '小花', 'age': 21, 'tel': '119'}
]

1.字典和列表的写操作:

先将列表或者字典转换成字符串

with open('files/students.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write(str(students))

2.字典和列表的读操作

将容器格式的字符串转换成对应的容器型数据类型（eval）

with open('files/students.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()
    print(content)
    print(type(content))
    new_content = eval(content)
    print(new_content)
    print(type(new_content))
    for item in new_content:
        print(item)
        print(type(item))

def add_student():
    name = input('姓名:')
    age = input('年龄:')
    tel = input('电话:')
    stu = {'name': name, 'age': age, 'tel': tel}
    with open('files/students.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
        all_students = eval(f.read())
    all_students.append(stu)
    with open('files/students.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
        f.write(str(all_students))
    print(all_students)


add_student()