【Python 1-17】Python手把手教程之——文件的讀寫以及I/O操做

做者 | 弗拉德
來源 | 弗拉德（公衆號：fulade_me)

從文件中讀取數據

文本文件可存儲的數據量不少，每當須要分析或修改存儲在文件中的信息時，讀取文件都頗有用，對數據分析應用程序來講尤爲 如此。例如，你能夠編寫一個這樣的程序:讀取一個文本文件的內容，從新設置這些數據的格式 並將其寫入文件，讓瀏覽器可以顯示這些內容。
要使用文本文件中的信息，首先須要將信息讀取到內存中。爲此，你能夠一次性讀取文件的所有內容，也能夠以每次一行的方式逐步讀取。

讀取整個文件

要讀取文件，須要一個包含幾行文本的文件。下面首先來建立一個文件，它包含精確到小數點後30位的圓周率值，且在小數點後每10位處都換行:

3.1415926535 
8979323846 
2643383279

咱們把它保存爲pi_digits.txt文件

with open('pi_digits.txt') as file_object: 
    contents = file_object.read() 
    print(contents)

咱們先來看看函數open()。要以任何方式使用文件——哪怕僅僅是打印其內容，都得先打開文件，這樣才能訪問它。函數open()接受一個參數: 要打開的文件的名稱。Python在當前執行的文件所在的目錄中查找指定的文件。在這個示例中，假如咱們把文件保存爲file_reader.py，所以Python在file_reader.py所在的目錄中查找pi_digits.txt。函數open()返回一個表示文件的對象。在這裏，open('pi_digits.txt')返回一個表示文件pi_digits.txt的對象，Python將這個對象存儲在咱們將在後面使用的變量中。
關鍵字with在再也不須要訪問文件後將其關閉。在這個程序中，注意到咱們調用了open()，但沒有調用close()，你也能夠調用open()和close()來打開和關閉文件，但這樣作時，若是程序存在bug，致使close()語句未執行，文件將不會關閉。這看似微不足道，但未妥善地關閉文件可能會致使數據丟失或受損。若是在程序中過早地調用close()，你會發現須要使用文件時它已關閉，這會致使更多的錯誤。並不是在任何狀況下都能輕鬆肯定關閉文件的恰當時機，但經過使用前面所示的結構，可以讓Python去肯定:你只管打開文件，並在須要時使用它，Python自會在合適的時候自動將其關閉。
經過打印contents的值，就可將這個文本文件的所有內容顯示出來:

3.1415926535 
8979323846 
2643383279

文件路徑

當你將相似pi_digits.txt這樣的簡單文件名傳遞給函數open()時，Python將在當前執行的文件所在的目錄中查找文件。
根據你組織文件的方式，有時可能要打開不在程序文件所屬目錄中的文件。例如，你可能將 程序文件存儲在了文件夾python_work中，而在文件夾python_work中，有一個名爲text_files的文件夾，用於存儲程序文件操做的文本文件。雖然文件夾text_files包含在文件夾python_work中，但僅向open()傳遞位於該文件夾中的文件的名稱也不可行，由於Python只在文件夾python_work中查找，而不會在其子文件夾text_files中查找。要讓Python打開不與程序文件位於同一個目錄中的文件，須要提供文件路徑，它讓Python到系統的特定位置去查找。
因爲文件夾text_files位於文件夾python_work中，所以可以使用相對文件路徑來打開該文件夾中的文件。相對文件路徑讓Python到指定的位置去查找，而該位置是相對於當前運行的程序所在目錄的。在Linux和OS X中，你能夠這樣編寫代碼:

with open('text_files/filename.txt') as file_object:

這行代碼讓Python到文件夾python_work下的文件夾text_files中去查找指定的.txt文件。在Windows系統中，在文件路徑中使用反斜槓\而不是斜槓/:

with open('text_files\filename.txt') as file_object:

你還能夠將文件在計算機中的準確位置告訴Python，這樣就不用關心當前運行的程序存儲在什麼地方了。這稱爲絕對文件路徑。在相對路徑行不通時，可以使用絕對路徑。例如，若是text_files並不在文件夾python_work中，而在文件夾other_files中，則向open()傳遞路徑'text_files/ filename.txt'行不通，由於Python只在文件夾python_work中查找該位置。爲明確地指出你但願Python到哪裏去查找，你須要提供完整的路徑。
絕對路徑一般比相對路徑更長，所以將其存儲在一個變量中，再將該變量傳遞給open()會有所幫助。在Linux和OS X中，絕對路徑相似於下面這樣:

file_path = '/home/ehmatthes/other_files/text_files/filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

而在Windows系統中，它們相似於下面這樣:

file_path = 'C:\Users\ehmatthes\other_files\text_files\filename.txt'
with open(file_path) as file_object:

經過使用絕對路徑，可讀取系統任何地方的文件。就目前而言，最簡單的作法是，要麼將 據文件存儲在程序文件所在的目錄，要麼將其存儲在程序文件所在目錄下的一個文件夾(如text_files)中。

逐行讀取

讀取文件時，經常須要檢查其中的每一行:你可能要在文件中查找特定的信息，或者要以某種方式修改文件中的文本。例如，你可能要遍歷一個包含天氣數據的文件，並使用天氣描述中包含字樣sunny的行。在新聞報道中，你可能會查找包含標籤<headline>的行，並按特定的格式設置它。
要以每次一行的方式檢查文件，可對文件對象使用for循環:

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object: 
    for line in file_object:
    print(line)

咱們將要讀取的文件的名稱存儲在變量filename中，這是使用文件時一種常見的作法。因爲變量filename表示的並不是實際文件——它只是一個讓Python知道到哪裏去查找文件的字符串，所以可輕鬆地將'pi_digits.txt'替換爲你要使用的另外一個文件的名稱。

調用open()後，將一個表示文件及其內容的對象存儲到了變量file_object中。這裏也使用了關鍵字with，讓Python負責妥善地打開和關閉文件。爲查看文件的內容，咱們經過對文件對象執行循環來遍歷文件中的每一行，咱們打印每一行時，發現空白行更多了:

3.1415926535 

8979323846

2643383279

爲什麼會出現這些空白行呢?由於在這個文件中，每行的末尾都有一個看不見的換行符，而print語句也會加上一個換行符，所以每行末尾都有兩個換行符:一個來自文件，另外一個來自print語句。

建立一個包含文件各行內容的列表

使用關鍵字with時，open()返回的文件對象只在with代碼塊內可用。若是要在with代碼塊外訪問文件的內容，可在with代碼塊內將文件的各行存儲在一個列表中，並在with代碼塊外使用該列表:你能夠當即處理文件的各個部分，也可推遲到程序後面再處理。
下面的示例在with代碼塊中將文件pi_digits.txt的各行存儲在一個列表中，再在with代碼塊外打印它們:

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object:
    lines = file_object.readlines() 
for line in lines:
    print(line.rstrip())

咱們先使用方法readlines()從文件中讀取每一行，並將其存儲在一個列表中接下來，該列表被存儲到變量lines中;在with代碼塊外，咱們依然可使用這個變量。咱們使用一個簡單的for循環來打印lines中的各行。因爲列表lines的每一個元素都對應於文件中的一行，所以輸出 與文件內容徹底一致。

使用文件的內容

將文件讀取到內存中後，就能夠以任何方式使用這些數據了。下面以簡單的方式使用圓周率 的值。首先，咱們將建立一個字符串，它包含文件中存儲的全部數字，且沒有任何空格:

filename = 'pi_digits.txt'
with open(filename) as file_object: 
    lines = file_object.readlines()
pi_string = '' 
for line in lines:
    pi_string += line.rstrip()
print(pi_string) 
print(len(pi_string))

就像前一個示例同樣，咱們首先打開文件，並將其中的全部行都存儲在一個列表中。咱們建立了一個變量——pi_string，用於存儲圓周率的值。接下來，咱們使用一個循環將各行都加入pi_string，並刪除每行末尾的換行符。接着，咱們打印這個字符串及其長度:

3.1415926535 8979323846 2643383279
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在變量pi_string存儲的字符串中，包含原來位於每行左邊的空格，爲刪除這些空格，可以使用strip()而不是rstrip():

filename = 'pi_30_digits.txt'
with open(filename) as file_object: 
    lines = file_object.readlines()
pi_string = ''
for line in lines:
    pi_string += line.strip()
print(pi_string) 
print(len(pi_string))

這樣，咱們就得到了一個這樣的字符串:它包含精確到30位小數的圓周率值。這個字符串長32字符，由於它還包含整數部分的3和小數點:

3.141592653589793238462643383279
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寫入文件

保存數據的最簡單的方式之一是將其寫入到文件中。經過將輸出寫入文件，即使關閉包含程 序輸出的終端窗口，這些輸出也依然存在:你能夠在程序結束運行後查看這些輸出，可與別人分享輸出文件，還可編寫程序來將這些輸出讀取到內存中並進行處理。

寫入空文件

要將文本寫入文件，你在調用open()時須要提供另外一個實參，告訴Python你要寫入打開的文 件。爲明白其中的工做原理，咱們來將一條簡單的消息存儲到文件中，而不是將其打印到屏幕上:

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.")

在這個示例中，調用open()時提供了兩個實參。第一個實參也是要打開的文件的名稱; 第二個實參w告訴Python，咱們要以寫入模式打開這個文件。打開文件時，可指定讀取模式r、寫入模式w、附加模式a或讓你可以讀取和寫入文件的模式r+。若是 你省略了模式實參，Python將以默認的只讀模式打開文件。

若是你要寫入的文件不存在，函數open()將自動建立它。然而，以寫入w模式打開文件時千萬要當心，由於若是指定的文件已經存在，Python將在返回文件對象前清空該文件。
咱們使用文件對象的方法write()將一個字符串寫入文件。這個程序沒有終端輸出，但若是你打開文件programming.txt，將看到其中包含以下一行內容:

I love programming.

相比於你的計算機中的其餘文件，這個文件沒有什麼不一樣。你能夠打開它、在其中輸入新文本、複製其內容、將內容粘貼到其中等。

寫入多行

函數write()不會在你寫入的文本末尾添加換行符，所以若是你寫入多行時沒有指定換行符，
文件看起來可能不是你但願的那樣:

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.") 
    file_object.write("I love creating new games.")

若是你打開programming.txt，將發現兩行內容擠在一塊兒:

I love programming.I love creating new games.

要讓每一個字符串都單獨佔一行，須要在write()語句中包含換行符:

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'w') as file_object:
    file_object.write("I love programming.\n") 
    file_object.write("I love creating new games\n")

如今，輸出出如今不一樣行中:

I love programming.
I love creating new games.

追加寫入文件

若是你要給文件添加內容，而不是覆蓋原有的內容，能夠附加模式打開文件。你以附加模式打開文件時，Python不會在返回文件對象前清空文件，而你寫入到文件的行都將添加到文件末尾。若是指定的文件不存在，Python將爲你建立一個空文件。

filename = 'programming.txt'
with open(filename, 'a') as file_object:
    file_object.write("I also love finding meaning in large datasets.\n")
    file_object.write("I love creating apps that can run in a browser.\n")

咱們打開文件時指定了實參a，以便將內容附加到文件末尾，而不是覆蓋文件原來的內容。而後，咱們又寫入了兩行，它們被添加到文件programming.txt末尾:

I love programming.
I love creating new games.
I also love finding meaning in large datasets.
I love creating apps that can run in a browser.

最終的結果是，文件原來的內容還在，它們後面是咱們剛添加的內容。 19

小做業
17-1 在文本編輯器中新建一個文件，寫幾句話來總結一下你至
此學到的Python知識。將這個文件命名爲 learning_python.txt，並將其存儲到爲完成本章練習而編寫的程序所在的目錄中。編寫一個程序，讀取整個文件，並打印。
17-2 訪客:編寫一個程序，提示用戶輸入其名字;用戶做出響應後，將其名字寫入到文件 guest.txt中。

想查看做業答案能夠去個人Githu倉庫在文件夾17-1_17-2下

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