Python 文件 I/O 入门指南

Python 文件 I/O 入门指南

在 Python 编程中，文件输入输出（I/O）是一项非常重要的技能。无论是读取配置文件、处理数据文件，还是将结果写入文件，都需要用到文件 I/O 操作。本文将为你提供一份详细的 Python 文件 I/O 入门指南，帮助你轻松掌握这一关键技能。

一、文件的打开与关闭

1. 打开文件
   • 使用open()函数可以打开一个文件。该函数接受两个参数：文件名和模式。文件名是要打开的文件的名称，可以是相对路径或绝对路径。模式指定了打开文件的方式，例如读取、写入或追加。
   • 以下是一些常见的文件打开模式：
     • 'r'：以只读模式打开文件。如果文件不存在，会抛出FileNotFoundError异常。
     • 'w'：以写入模式打开文件。如果文件不存在，会创建一个新文件。如果文件已存在，会清空文件内容。
     • 'a'：以追加模式打开文件。如果文件不存在，会创建一个新文件。如果文件已存在，会在文件末尾追加内容。
     • 'b'：以二进制模式打开文件。可以与其他模式结合使用，例如'rb'表示以二进制只读模式打开文件。
   • 例如，以下代码以只读模式打开一个名为example.txt的文件：

file = open('example.txt', 'r')

2. 关闭文件
   • 打开文件后，一定要记得关闭文件，以释放资源。可以使用close()方法来关闭文件。
   • 例如：

file = open('example.txt', 'r')
# 对文件进行操作
file.close()

• 为了确保文件在使用后被正确关闭，也可以使用with语句。with语句会在代码块执行完毕后自动关闭文件，即使在代码块中发生了异常。
• 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    # 对文件进行操作

二、文件的读取

1. 读取整个文件
   • 可以使用read()方法读取整个文件的内容。该方法返回一个字符串，包含文件中的所有内容。
   • 例如：

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

2. 逐行读取文件
   • 可以使用readline()方法逐行读取文件的内容。该方法每次返回一行内容，包括换行符。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    line = file.readline()
    while line:
        print(line)
        line = file.readline()

• 也可以使用readlines()方法一次性读取文件的所有行，并将它们存储在一个列表中。
• 例如：

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

三、文件的写入

1. 写入字符串
   • 可以使用write()方法将字符串写入文件。如果文件以写入模式或追加模式打开，新的内容将被添加到文件中。
   • 例如：

with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, world!')

2. 写入多行内容
   • 可以使用writelines()方法将一个字符串列表写入文件。每个字符串代表一行内容，不会自动添加换行符。
   • 例如：

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

四、文件的定位

1. 获取当前位置
   • 可以使用tell()方法获取文件指针的当前位置。文件指针指示了下一次读取或写入操作将发生的位置。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    position = file.tell()
    print(position)

2. 移动文件指针
   • 可以使用seek()方法移动文件指针到指定的位置。该方法接受两个参数：偏移量和起始位置。起始位置可以是0（文件开头）、1（当前位置）或2（文件末尾）。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    file.seek(10, 0)  # 移动到文件开头后 10 个字节的位置
    content = file.read()
    print(content)

五、文件的属性

1. 文件名
   • 可以使用name属性获取文件的名称。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    print(file.name)

2. 文件模式
   • 可以使用mode属性获取文件的打开模式。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    print(file.mode)

3. 文件是否已关闭
   • 可以使用closed属性判断文件是否已关闭。如果文件已关闭，该属性返回True；否则，返回False。
   • 例如：

with open('example.txt', 'r') as file:
    print(file.closed)
file.close()
print(file.closed)

六、处理不同类型的文件

1. 文本文件
   • 文本文件是最常见的文件类型，通常包含人类可读的文本内容。在 Python 中，可以使用默认的文本模式（'r'、'w'、'a'）来处理文本文件。
   • 例如，读取一个文本文件并打印其中的内容：

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

• 写入一个文本文件：

with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, world!')

2. 二进制文件
   • 二进制文件包含二进制数据，如图像、音频、视频文件等。在 Python 中，可以使用二进制模式（'rb'、'wb'、'ab'）来处理二进制文件。
   • 例如，读取一个二进制文件并打印其中的内容：

with open('example.jpg', 'rb') as file:
    content = file.read()
    print(content)

• 写入一个二进制文件：

with open('example.jpg', 'wb') as file:
    file.write(binary_data)

七、错误处理

1. 文件不存在
   • 如果尝试打开一个不存在的文件，会抛出FileNotFoundError异常。可以使用try-except语句来捕获这个异常并进行相应的处理。
   • 例如：

try:
    with open('nonexistent.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
        print(content)
except FileNotFoundError:
    print('File not found.')

2. 权限错误
   • 如果尝试以不适当的权限打开文件，会抛出PermissionError异常。同样，可以使用try-except语句来捕获这个异常并进行相应的处理。
   • 例如：

try:
    with open('protected.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
        print(content)
except PermissionError:
    print('Permission denied.')

八、总结

Python 的文件 I/O 操作提供了丰富的功能，可以方便地处理各种类型的文件。在使用文件 I/O 时，要注意正确地打开和关闭文件，选择合适的文件模式，以及处理可能出现的错误。通过掌握这些基本技能，你可以在 Python 编程中更加高效地处理文件数据。