Python基础——IO以及文件处理-技术轨迹

在Python中，IO（输入输出）操作以及文件处理是非常常见的任务，通常涉及读取和写入数据。Python提供了丰富的标准库来处理文件和执行IO操作，如 open() 函数、with 语句、os 和 shutil 模块等。

下面我将介绍Python中的文件处理与IO操作，涵盖常用的文件操作、文件打开模式、读取与写入文件的方式以及如何处理文件相关的异常等内容。

1. 打开和关闭文件

打开文件：在Python中，处理文件的最基本方式是使用 open() 函数来打开文件。open() 返回一个文件对象，这个对象可以用来进行文件的读取和写入操作。

# 打开文件
file = open('example.txt', 'r')  # 以只读模式打开文件

在这里，'r' 是打开文件的模式，后面会详细介绍不同的模式。

关闭文件：当文件操作完成后，最好使用 close() 方法来关闭文件，以释放系统资源。

file.close()  # 关闭文件

2. 打开文件的模式

在打开文件时，open() 函数接受第二个参数，表示打开文件的模式。常见的模式有：

'r'：只读模式，文件必须存在。
'w'：写入模式，文件不存在时会创建，存在时会覆盖原有内容。
'a'：追加模式，文件不存在时会创建，存在时会在文件末尾追加内容。
'b'：二进制模式，用于处理非文本文件（如图片、音频文件等）。可以与其他模式结合使用（如 'rb'，表示以二进制只读模式打开文件）。
'x'：创建模式，如果文件已存在则抛出异常。
't'：文本模式，默认值。用于读取文本文件。

示例：

file = open('example.txt', 'w')  # 创建并写入文件

3. 使用 `with` 语句打开文件

with 语句用于打开文件时，它会在文件操作完成后自动关闭文件，避免忘记关闭文件的情况。推荐使用 with 语句来处理文件，以确保文件能及时关闭。

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

在使用 with 语句时，不需要显式调用 close()，Python会自动处理。

4. 读取文件内容

读取整个文件：

with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()  # 读取整个文件内容
    print(content)

按行读取文件：

with open('example.txt', 'r') as file:
    lines = file.readlines()  # 返回文件内容的列表，每一项是文件的一行
    for line in lines:
        print(line.strip())  # 使用 strip() 去掉行末的换行符

逐行读取文件：

with open('example.txt', 'r') as file:
    for line in file:  # 逐行读取
        print(line.strip())  # 输出每行内容

5. 写入文件

写入文本到文件：

如果文件不存在，会创建文件；如果文件已存在，会覆盖原有内容。

with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write("Hello, Python!\n")  # 写入单行
    file.write("Welcome to file handling.\n")

追加到文件：

如果希望在文件末尾追加内容，而不是覆盖原有内容，可以使用 'a' 模式。

with open('example.txt', 'a') as file:
    file.write("Appending new content.\n")

写入多行：

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

6. 文件指针与偏移

文件对象有一个内部指针，表示当前读取的位置。你可以使用以下方法来控制文件指针的位置。

tell()：返回当前文件指针的位置。

with open('example.txt', 'r') as file:
    print(file.tell())  # 返回文件指针当前位置
    file.read(5)        # 读取5个字符
    print(file.tell())  # 再次查看文件指针位置

seek(offset, whence)：将文件指针移动到指定位置。
offset：偏移量（字节数）。
whence：参考点，默认是 os.SEEK_SET，表示从文件开头开始计算。还可以是 os.SEEK_CUR（当前位置）或 os.SEEK_END（文件末尾）。

with open('example.txt', 'r') as file:
    file.seek(5)  # 将文件指针移到文件的第6个字符位置
    content = file.read()  # 从第6个字符开始读取
    print(content)

7. 文件操作异常处理

在进行文件操作时，可能会遇到各种异常，比如文件不存在、权限问题等。我们可以使用 try-except 语句来捕获并处理这些异常。

try:
    with open('example.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在")
except PermissionError:
    print("没有权限访问文件")
except Exception as e:
    print(f"发生错误: {e}")

8. 文件操作模块

Python标准库提供了一些模块来辅助文件操作，常见的有：

os 模块：用于处理文件和目录，提供文件路径操作、权限修改等功能。
shutil 模块：用于高阶文件操作，如文件复制、删除、移动等。

示例：使用 os 和 shutil

import os
import shutil

# 检查文件是否存在
if os.path.exists('example.txt'):
    print("文件存在")

# 获取文件的大小
file_size = os.path.getsize('example.txt')
print(f"文件大小: {file_size} 字节")

# 复制文件
shutil.copy('example.txt', 'copy_example.txt')  # 复制文件到新位置

# 删除文件
os.remove('copy_example.txt')  # 删除文件

总结

Python的文件操作非常强大且灵活，通过简单的API，你可以轻松地实现文件的读写、路径操作、异常处理等功能。记住，最好使用 with 语句来打开文件，以确保文件能够被正确关闭，避免资源泄漏。同时，可以利用 os 和 shutil 等标准库进行更复杂的文件操作。

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