python基础语法——文件与库
基础语法
前言
本文基于pycharm编译器，也可以使用Anaconda 里的编译器，将讲解一些python的一些基础语法知识，是对上篇文章的补充.
文件
文件是什么
文件是计算机中存储数据的一种方式，指计算机中用来存储数据、程序、图像、音频、视频等的一种信息存储单位。
文件可以包含多种格式的数据和不同类型的内容，如文本、图像、音频、视频等，其文件格式也是多种多样的，例如TXT、PDF、JPG、MP3、MP4等。 文件通常存储在计算机硬盘、U盘、移动硬盘等存储设备中，用户可以通过文件管理器或专业软件等方式进行管理和使用。
内存和硬盘都是计算机存储数据的设备。内存是临时存储设备，也被称为随机访问存储器(RAM)，其作用是存储系统正在运行的程序和处理数据所需的临时数据。当程序被关闭或计算机被关闭时，内存中的数据就会被清除。硬盘是永久性存储设备，也被称为持久性存储器。它存储着计算机的操作系统、程序文件、文档、图片、音乐等文件，不会因为计算机关闭而丢失。内存和硬盘之间的关系是：计算机在运行程序时，会将程序及其需要处理的数据从硬盘中加载到内存中，然后在内存中进行处理和运行。当程序运行完毕后，计算机将数据再次写回硬盘，以便后续使用。因此，内存和硬盘在计算机运作过程中密不可分，两者的协调使用可以提高计算机的运行速度和效率。
- 内存的空间更小,硬盘空间更大
- 内存访问更快，硬盘访问更慢
- 内存成本更贵,硬盘成本更便宜
- 内存的数据易失,硬盘的数据持久化存储.
数据都是保存在硬盘上的
文件路径
一个机器上, 会存在很多文件,为了让这些文件更方面的被组织,往往会使用很多的"文件夹"(也叫做目录)来整理文件. 实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的.
为了方便确定一个文件所在的位置使用文件路径来进行描述
例如,QQ.exe这个文件,描述这个文件的位置,就可以使用路径"D:\QQ\Bin\QQ.exe"来表示. D: 表示 盘符. 不区分大小写.
每一个\ 表示一级目录. 当前 QQ.exe 就是放在"D 盘下的QQ目录下的 Bin 目录中".
目录之间的分隔符，可以使用\ 也可以使用 /.一般在编写代码的时候使用 / 更方便.
上述以 盘符 开头的路径, 我们也称为 绝对路径.除了绝对路径之外,还有一种常见的表示方式是 相对路径,相对路径需要先指定一个基准目录,然后以基准目录为参照点,间接的找到目标文件.
描述一个文件的位置， 使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的. 对于新手来说，使用 绝对路径更简单更好理解，也不容易出错.
文件操作
要使用文件， 主要是通过文件来保存数据,并且在后续把保存的数据读取出来.
但是要想读写文件，需要先 “打开文件”,读写完毕之后还要 “关闭文件”.
在计算机，把远程操纵的“遥控器”称为句柄
1.打开文件
使用内建函数 open 打开一个文件.
f = open('d:/test.txt', 'r')第一个参数是一个字符串，表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串，表示打开方式. 其中 r 表示按照读方式打开.w 表示按照写方式打开. a 表示追加写方式打开.
如果打开文件成功，返回一个文件对象. 后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开. 如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在),就会抛出异常.
'r'：只读模式，在该模式下打开的文件只能读取，不能修改和写入。'w'：写入模式，在该模式下打开的文件可供写入，如果该文件已经存在，则会清空原有内容，如果不存在，则会创建新文件。'a'：追加模式，在该模式下打开的文件可以在文件末尾进行写入。
以下是打开文件并读取其内容的代码示例：
# 打开文件
file = open("example.txt", "r")
# 读取文件内容
content = file.read()
# 输出内容
print(content)
# 关闭文件
file.close()在读取完文件后，一定要记得关闭文件，避免造成资源浪费和文件损坏。
2. 关闭文件
- 使用 close 方法关闭已经打开的文件.
f.close()使用完毕的文件要记得及时关闭!
- 一个程序能同时打开的文件个数， 是存在上限的.
# 打开文件个数的上限
flist = []
count = Θ
while True:
f = open('d:/Python环境/test.txt', 'r')
flist.append(f)
count += 1
print(f'打开文件的个数： {count}')在系统中可以通过设置，来改变打开文件的上限
- 在Python中关闭文件的语法是：file_object.close()。
例如，在打开一个名为"example.txt"的文件并读取文件中的内容后，需要关闭文件，可以使用以下代码：
file = open("example.txt", "r")
content = file.read()
print(content)
file.close() # 关闭文件在关闭文件之前，建议始终使用file.closed方法先检查文件是否已经关闭，以避免出现错误。
3.写文件
文件打开之后， 就可以写文件了. 写文件， 要使用写方式打开，open 第二个参数设为
- 使用 write 方法写入文件.
f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()用记事本打开文件, 即可看到文件修改后的内容.
- 如果是使用 ‘r’ 方式打开文件，则写入时会抛出异常.
f = open('d:/test.txt', 'r')
f.write('hello')
f.close()使用’w’一旦打开文件成功，就会清空文件原有的数据.
- 使用 ‘a’ 实现"追加写"，此时原有内容不变，写入的内容会存在于之前文件内容的末尾.
f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')
f.close()
f = open('d:/test.txt', 'a')
f.write('world')
f.close()4. 读文件
读文件内容需要使用 ‘r’ 的方式打开文件
- 使用 read 方法完成读操作. 参数表示"读取几个字符"
f = open('d:/test.txt', 'r')
result = f.read(2)
print (result)
f.close()如果文件是多行文本, 可以使用 for 循环一次读取一行.
# 更常见的需求，是按行来读取
#最简单的办法，直接 for 循环.
f = open('d:/Python环境/test.txt', 'r', encoding='utf8')
for line in f:
print(f'line = {line}', end='')#末尾为空
f.close()先构造一个多行文件.
f = open('d:/test.txt', 'r')
for line in f:
print(f'line = {line}')
f.close()Python读取文件的方法：
- 使用open函数打开文件，指定文件名和读取模式（‘r’）。
- 使用read方法读取整个文件内容，或者使用readline方法读取一行内容，或者使用readlines方法读取所有行并返回一个列表。
- 关闭文件，使用close方法进行关闭，释放文件资源。
# 使用 readlines 方法直接把整个文件所有内容都读出来，按照行组织到一个列表里.
f = open('d:/Python环境/test.txt', 'r', encoding='utf8')
print(lines)
lines = f.readlines()
f.close()代码示例：
# 打开文件
f = open('example.txt', 'r')
# 读取文件内容
content = f.read()
# 输出文件内容
print(content)
# 关闭文件
f.close()注意：
- 在使用open函数打开文件后，如果不进行关闭，会占用系统资源，因此必须使用close方法进行关闭。
- 在程序结束时，Python会自动关闭所有未关闭的文件，但最好习惯性地使用close方法手动关闭文件。
在Python中读取文件时，可以使用open函数打开文件并指定文件的编码方式。例如：
with open('filename.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
content = f.read()其中，'utf-8’代表文件的编码方式。如果不指定编码方式，则默认使用系统默认编码方式进行读取。如果文件的编码方式与指定的不一致，则可能会导致乱码或错误的解析。
5.上下文管理器
Python的上下文管理器是一种用于管理资源的特殊对象，它支持用"with"语句来简化资源管理的代码。上下文管理器可以确保资源（例如文件或网络连接等）在使用之后正确地释放。
在Python中，上下文管理器通过实现 “enter” 和 “exit” 这两个特殊方法来实现。当使用 “with” 语句打开一个上下文管理器时，会先调用 “enter” 方法，接着执行语句块，最后调用 “exit” 方法释放资源。
例如，以下是一个用于打开文件的上下文管理器的示例：
class MyFile:
def __init__(self, filename):
self.filename = filename
def __enter__(self):
self.file = open(self.filename, 'r')
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
self.file.close()
with MyFile('example.txt') as file:
for line in file:
print(line)
with MyFile('example.txt') as file的意思是，给file赋值为MyFile('example.txt')
在上述示例中，类MyFile实现了 enter 和 exit 方法，这使得该类的实例可以作为上下文管理器使用。在使用 “with” 语句时，将会调用 enter 方法来打开文件，并返回文件对象，接着就可以在语句块中使用该文件对象。在语句块执行完毕后，将会调用 exit 方法来关闭文件。
这个可以和c++的智能指针关联
库
使用库
库 就是是别人已经写好了的代码, 可以让我们直接拿来用. 一个编程语言能不能流行起来,一方面取决于语法是否简单方便容易学习, 一方面取决于生态是否完备. 所谓的"生态"指的就是语言是否有足够丰富的库，来应对各种各样的场景. 实际开发中,也并非所有的代码都自己手写,而是要充分利用现成的库, 简化开发过程. 按照库的来源,可以大致分成两大类
- 标准库： Python 自带的库. 只要安装了 Python 就可以直接使用.
- 第三方库： 其他人实现的库. 要想使用， 需要额外安装.
咱们自己也可以实现 “第三方库” 发布出去, 交给别人来使用.
标准库
认识标准库 Python 自身内置了非常丰富的库. 在 Python 官方文档上可以看到这些库的内容. Python标准库是Python内置的一组模块，包含了大量的常用函数和工具，如文件I/O、网络通信、字符串操作、数据结构、日期和时间处理、正则表达式、多线程等。Python标准库是Python开发者非常常用的一组工具，使用Python标准库可以大大提高开发效率。
Python标准库包含以下模块：
- 日期和时间（datetime）
- 数学函数（math）
- 正则表达式（re）
- 文件操作（os、io）
- 网络编程（socket、http）
- 数据库操作（sqlite3）
- 多线程编程（threading、queue）
- 进程管理（subprocess）
- 图形界面开发（tkinter）
- XML处理（xml、xml.dom、xml.sax）
- 邮件处理（smtplib、email）
除了标准库，Python还有大量的第三方库和框架，如NumPy、Pandas、Matplotlib、Django等，这些库和框架大大扩展了Python的功能和应用领域。
第三方库
Python第三方库是指由Python社区中的开发者所开发的，可供其他Python程序员使用的外部库，可以提供各种功能，如图形界面、数据分析、网络编程、爬虫、机器学习等等。
以下是一些常见的Python第三方库：
- NumPy：用于处理科学计算、数学计算和数值分析的库。
- Pandas：用于数据处理和数据分析的库，可以用来读写各种格式的数据文件。
- Matplotlib：用于绘制二维图表和三维图表的库，可生成多种类型的图形。
- Scikit-learn：用于机器学习和数据挖掘的库，包括常用的机器学习算法。
- Requests：用于发送HTTP请求和处理HTTP响应的库，可以用于爬虫和网页自动化测试等等。
- Django：用于Web应用程序开发的框架，提供了完整的MVC架构、自带ORM、模版引擎、路由分发和中间件等功能。
- Flask：轻量级的Web应用程序框架，提供了路由分发、模版引擎、中间件等功能，适合用于小型Web应用程序的开发。
- Pygame：用于开发游戏的库，提供了图形界面和音频播放等功能。
- TensorFlow：用于机器学习和深度学习的库，支持GPU加速和分布式计算，可用于实现各种机器学习和深度学习模型。
例如，举一个时间序列的例子
#import datetime
#from datetime import datetime
import datetime as dt
# 先构造 datetime 变量
date1 = dt.datetime(year=2012, month=2, day=14)
date2 = dt.datetime(year=2016, month=2, day=3)
print(date2 - date1)