图解python | 文件读写

作者：韩信子@ShowMeAI

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1.python文件读写

读写文件是最常见的操作之一，Python内置了读写文件的函数，整体是比较方便的。

在磁盘上读写文件的功能都是由操作系统提供的，读写文件就是请求操作系统打开一个文件对象（通常称为文件描述符），然后通过操作系统提供的接口从这个文件对象中读取数据（读文件），或者把数据写入这个文件对象（写文件）。

Python文件读写知识地图@ShowMeAI

2.open方法

Python内置了open()函数，用于对文件进行读写操作。使用open()方法操作文件就像把大象塞进冰箱一样，可以分3步走，一是打开文件，二是操作文件，三是关闭文件。

open()方法的返回值是一个file对象，可以将它赋值给一个变量（文件句柄）。基本语法格式为:

f = open(filename, mode)

PS：Python中，所有具有read和write方法的对象，都可以归类为file类型。而所有的file类型对象都可以使用open方法打开，close方法结束和被with上下文管理器管理。这是Python的设计哲学之一。

filename：一个包含了你要访问的文件名称的字符串值，通常是一个文件路径。

mode：打开文件的模式，有很多种，默认是只读方式r。

一个简单的例子：

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "w")
f.write("Python 是一种非常好的语言。\n我喜欢Python!!\n")
# 关闭打开的文件
f.close()

（1）打开模式：

（2）b模式

二进制模式，通常用来读取图片、视频等二进制文件。注意，它在读写的时候是以bytes类型读写的，因此获得的是一个bytes对象而不是字符串。在这个读写过程中，需要自己指定编码格式。在使用带b的模式时一定要注意传入的数据类型，确保为bytes类型。

（可以在在线python3环境中运行代码学习）：

s = 'ShowMeAI是数据科学与人工智能领域的资料库和学习社区'
b = bytes(s,encoding='utf-8')

f = open('test.txt','w')
f.write(s)

#这样没问题，正常写入了文件。

#-------------------------------------------------
s = "ShowMeAI是数据科学与人工智能领域的资料库和学习社区。\n我喜欢ShowMeAI!!\n"
b = bytes(s,encoding='utf-8')

f = open('test_b.txt','wb')    #注意多了个b
f.write(s)

#报错
TypeError: a bytes-like object is required, not 'str'
#意思是它需要一个bytes类型数据，你却给了个字符串

#---------------------------------------------------
s = "ShowMeAI是数据科学与人工智能领域的资料库和学习社区。\n我喜欢ShowMeAI!!\n"
b = bytes(s,encoding='utf-8')

f = open('test_b.txt','wb')    # 注意多了个b
f.write(b)                        # 将变量b传给它，b是个bytes类型

（3）+模式

对于w+模式，在读写之前都会清空文件的内容，建议不要使用！

对于a+模式，永远只能在文件的末尾写入，有局限性，建议不要使用！

对于r+模式，也就是读写模式，配合seek()和tell()方法，可以实现更多操作。

3.文件编码

要读取非UTF-8编码的文件，需要给open()函数传入encoding参数，例如，读取GBK编码的文件：

>>> f = open('gbk.txt', 'r', encoding='gbk')
>>> f.read()
'GBK'

遇到有些编码不规范的文件，可能会抛出UnicodeDecodeError异常，这表示在文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况，可以提供errors参数，表示如果遇到编码错误后如何处理。

>>> f = open('gbk.txt', 'r', encoding='gbk', errors='ignore')

4.文件对象操作

每当我们用open方法打开一个文件时，将返回一个文件对象。这个对象内置了很多操作方法。下面假设，已经打开了一个f文件对象。

（1）read函数

读取一定大小的数据, 然后作为字符串或字节对象返回。size是一个可选的数字类型的参数，用于指定读取的数据量。当size被忽略了或者为负值，那么该文件的所有内容都将被读取并且返回。

f = open("test.txt", "r")

str = f.read()
print(str)

f.close()

如果文件体积较大，请不要使用read()方法一次性读入内存，而是read(512)这种一点一点的读。

（2）readline函数

从文件中读取一行n内容。换行符为'\n'。如果返回一个空字符串，说明已经已经读取到最后一行。这种方法，通常是读一行，处理一行，并且不能回头，只能前进，读过的行不能再读了。

f = open("test.txt", "r")
str = f.readline()
print(str)
f.close()

（3）readlines函数

将文件中所有的行，一行一行全部读入一个列表内，按顺序一个一个作为列表的元素，并返回这个列表。readlines方法会一次性将文件全部读入内存，所以也存在一定的风险。但是它有个好处，每行都保存在列表里，可以随意存取。

f = open("test.txt", "r")
a = f.readlines()
print(a)
f.close()

（4）遍历文件

实际上，更多的时候，我们将文件对象作为一个迭代器来使用。

# 打开一个文件
f = open("test.txt", "r")

for line in f:
    print(line, end='')

# 关闭打开的文件
f.close()

这个方法很简单, 不需要将文件一次性读出，但是同样没有提供一个很好的控制，与readline方法一样只能前进，不能回退。

几种不同的读取和遍历文件的方法比较：

• 如果文件很小，read()一次性读取最方便。
• 如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险。
• 如果是配置文件，调用readlines()最方便。
• 普通情况，使用for循环更好，速度更快。

（5）write函数

将字符串或bytes类型的数据写入文件内。write()动作可以多次重复进行，其实都是在内存中的操作，并不会立刻写回硬盘，直到执行close()方法后，才会将所有的写入操作反映到硬盘上。在这过程中，如果想将内存中的修改，立刻保存到硬盘上，可以使用f.flush()方法，但这可能造成数据的不一致。

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "w")

f.write("ShowMeAI是数据科学与人工智能领域的资料库和学习社区。\n我喜欢ShowMeAI!!\n")

# 关闭打开的文件
f.close()

（6）tell函数

返回文件读写指针当前所处的位置,它是从文件开头开始算起的字节数。一定要注意了，是字节数，不是字符数。

（7）seek函数

如果要改变位置指针的位置, 可以使用f.seek(offset, from_what)方法。seek()经常和tell()方法配合使用。

from_what的值，如果是0表示从文件开头计算，如果是1表示从文件读写指针的当前位置开始计算，2表示从文件的结尾开始计算，默认为0，例如：

offset：表示偏移量。

• seek(x,0) ： 从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字符
• seek(x,1) ： 表示从当前位置往后移动x个字符
• seek(-x,2)：表示从文件的结尾往前移动x个字符

参考下述代码示例

>>> f = open("test.txt", "rb+")
>>> f.write(b"ShowMeAI is born for AI and data science.\nI love ShowMeAI!!\n")
60
>>> f.tell()
60
>>> f.seek(5)
5
>>> f.read(6)
b'eAI is'
>>> f.seek(-3, 2)
92
>>> f.read(2)
b'!!'

（8）close函数

关闭文件对象。当处理完一个文件后，调用f.close()来关闭文件并释放系统的资源。文件关闭后，如果尝试再次调用该文件对象，则会抛出异常。如果忘记调用close()，可能会导致只写了一部分数据到磁盘而丢失其他的内容。也就是说「大象塞进冰箱后，一定不要忘记关上冰箱的门」。

5.with关键字

with关键字用于Python的上下文管理器机制。为了防止诸如open这一类文件打开方法在操作过程出现异常或错误，或者最后忘了执行close方法，文件非正常关闭等可能导致文件泄露、破坏的问题。Python提供了with这个上下文管理器机制，保证文件会被正常关闭。在它的管理下，不需要再写close语句。注意缩进。

with open('test.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, ShowMeAI!')

with支持同时打开多个文件：

with open('log1') as obj1, open('log2','w') as obj2:
    s=obj1.read()
    obj2.write(s)

6.视频教程

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• https://www.bilibili.com/video/BV1yg411c7Nw?p=24&share_source=copy_web

资料与代码下载

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本教程系列涉及的Python速查表可以在以下地址下载获取：

• Python速查表

拓展参考资料

• Python教程—Python3文档
• Python教程-廖雪峰的官方网站