三步搞定 Python 中的文件操作

当程序运行时，变量是保存数据的好方法，但变量、序列以及对象中存储的数据是暂时的，程序结束后就会丢失，如果希望程序结束后数据仍然保持，就需要将数据保存到文件中。

Python 提供了内置的文件对象，以及对文件、目录进行操作的内置模块，通过这些技术可以很方便地将数据保存到文件（如文本文件等）中。

一、文件的概念

在计算机中，文件是以二进制的方式保存在磁盘上的。

文件分为文本文件和二进制文件。

1、文本文件

可以使用文本编辑软件查看，本质上还是二进制文件，例如：python 的源程序。

2、二进制文件

保存的内容不是给人直接阅读的，而是提供给其他软件使用的。例如：图片文件、音频文件、视频文件等等，二进制文件不能使用文本编辑软件查看。

Python 中，对文件的操作有很多种，常见的操作包括创建、删除、修改权限、读取、写入等，这些操作可大致分为以下 2 类：

• 删除、修改权限：作用于文件本身，属于系统级操作。
• 写入、读取：是文件最常用的操作，作用于文件的内容，属于应用级操作。

二、文件的基本操作

1、操作文件的步骤

文件的应用级操作可以分为以下 3 步，每一步都需要借助对应的函数实现：

1. 打开文件：使用 open() 函数，该函数会返回一个文件对象；
2. 对已打开文件做读/写操作：读取文件内容可使用 read()、readline() 以及 readlines() 函数；向文件中写入内容，可以使用 write() 函数。
3. 关闭文件：完成对文件的读/写操作之后，最后需要关闭文件，可以使用 close() 函数。

2、打开文件的方式

在 Python 中，如果想要操作文件，首先需要创建或者打开指定的文件，并创建一个文件对象，而这些工作可以通过内置的 open() 函数实现。

语法如下：

file = open(file_name [, mode='r' [ , buffering=-1 [ , encoding = None ]]])

• file：表示要创建的文件对象。
• file_name：要创建或打开文件的文件名称。
• mode：用于指定文件的打开模式。默认以只读（r）模式打开文件。
• buffering：用于指定对文件做读写操作时，是否使用缓冲区。
• encoding：手动设定打开文件时所使用的编码格式，不同平台的 ecoding 参数值也不同，以 Windows 为例，其默认为 cp936（实际上就是 GBK 编码）。

打开文件的常用模式

模式	说明
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头，这是默认模式。如果文件不存在，抛出异常
w	以只写方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件
a	以追加方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入
r+	以读写方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。如果文件不存在，抛出异常
w+	以读写方式打开文件。如果文件存在会被覆盖。如果文件不存在，创建新文件
a+	以读写方式打开文件。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果文件不存在，创建新文件进行写入

open()是否需要缓冲区

通常情况下、建议大家在使用 open() 函数时打开缓冲区，即不需要修改 buffing 参数的值。

如果 buffing 参数的值为 0（或者 False），则表示在打开指定文件时不使用缓冲区；如果 buffing 参数值为大于 1 的整数，该整数用于指定缓冲区的大小（单位是字节）；如果 buffing 参数的值为负数，则代表使用默认的缓冲区大小。

目前为止计算机内存的 I/O 速度仍远远高于计算机外设（例如键盘、鼠标、硬盘等）的 I/O 速度，如果不使用缓冲区，则程序在执行 I/O 操作时，内存和外设就必须进行同步读写操作，也就是说，内存必须等待外设输入（输出）一个字节之后，才能再次输出（输入）一个字节。这意味着，内存中的程序大部分时间都处于等待状态。

而如果使用缓冲区，则程序在执行输出操作时，会先将所有数据都输出到缓冲区中，然后继续执行其它操作，缓冲区中的数据会有外设自行读取处理；同样，当程序执行输入操作时，会先等外设将数据读入缓冲区中，无需同外设做同步读写操作。

3、read 方法 —— 读取文件

read 方法可以一次性读入并返回文件的所有内容。

read() 函数的基本语法格式如下：

file.read([size])

其中，file 表示已打开的文件对象；size 作为一个可选参数，用于指定一次最多可读取的字符（字节）个数，如果省略，则默认一次性读取所有内容。

如果忘记关闭文件，会造成系统资源消耗，而且会影响到后续对文件的访问。

注意：read 方法执行后，会把文件指针移动到文件的末尾。

示例：

# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")

# 2. 读取
text = file.read()
print(text)

# 3. 关闭
file.close()

在开发中，通常会先编写打开和关闭的代码，再编写中间针对文件的读/写操作！

4、按行读取文件内容

read 方法默认会把文件的所有内容一次性读取到内存。

如果文件太大，对内存的占用会非常严重。

readline 方法可以一次读取一行内容，包含最后的换行符“\n”。方法执行后，会把文件指针移动到下一行，准备再次读取。

file.readline([size])

其中，file 为打开的文件对象；size 为可选参数，用于指定读取每一行时，一次最多读取的字符（字节）数。

读取大文件的正确姿势

# 打开文件
file = open("README")

while True:
    # 读取一行内容
    text = file.readline()

    # 判断是否读到内容
    if not text:
        break

    # 每读取一行的末尾已经有了一个 `\n`
    print(text, end="")

# 关闭文件
file.close()

示例：

小文件复制

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
text = file_read.read()
file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

大文件复制

# 1. 打开文件
file_read = open("README")
file_write = open("README[复件]", "w")

# 2. 读取并写入文件
while True:
    # 每次读取一行
    text = file_read.readline()

    # 判断是否读取到内容
    if not text:
        break

    file_write.write(text)

# 3. 关闭文件
file_read.close()
file_write.close()

对于按行来读取文件，还有一个 readlines() 函数。

readlines() 函数用于读取文件中的所有行，它和调用不指定 size 参数的 read() 函数类似，只不过该函数返回是一个字符串列表，其中每个元素为文件中的一行内容。

和 readline() 函数一样，readlines() 函数在读取每一行时，会连同行尾的换行符一块读取。

5、文件指针

文件指针可以理解为一个标记，它标记从哪个位置开始读取数据。

第一次打开文件时，通常文件指针会指向文件的开始位置，当执行了 read 方法后，文件指针默认情况下会移动到读取内容的末尾。

如果执行了一次 read 方法，读取了所有内容，那么再次调用 read 方法，还能够获得到内容吗？

答案是不能，第一次读取之后，文件指针移动到了文件末尾，再次调用不会读取到任何的内容。

# 首先在 README 文件中写了8个1
# 1. 打开 - 文件名需要注意大小写
file = open("README")
# 2. 读取
text = file.read()
print(text)
text = file.read()
print("-" * 10)
print(text)
# 3. 关闭
file.close()
#1111111
#----------
#

6、向文件中写入数据

Python 中的文件对象提供了 write() 函数，可以向文件中写入指定内容。该函数的语法格式如下：

file.write(string)

在写入文件完成后，一定要调用 close() 函数将打开的文件关闭，否则写入的内容不会保存到文件中。

这是因为，当我们在写入文件内容时，操作系统不会立刻把数据写入磁盘，而是先缓存起来，只有调用 close() 函数时，操作系统才会保证把没有写入的数据全部写入磁盘文件中。

写入文件示例：

# 打开文件
f = open("README", "w")

f.write("hello python！\n")
f.write("今天天气真好")

# 关闭文件
f.close()

如果向文件写入数据后，不想马上关闭文件，也可以调用文件对象提供的 flush() 函数，它可以实现将缓冲区的数据写入文件中。

f = open("a.txt", 'w')
f.write("写入一行新数据")
f.flush()

三、文件/目录的常用管理操作

在终端 / 文件浏览器中可以执行常规的文件 / 目录管理操作，例如：创建、重命名、删除、改变路径、查看目录内容等等。

在 Python 中，如果希望通过程序实现上述功能，需要导入 os 模块。

1、文件操作

方法名	说明	示例
rename	重命名文件	os.rename(源文件名, 目标文件名)
remove	删除文件	os.remove(文件名)

2、目录操作

方法名	说明	示例
listdir	目录列表	os.listdir(目录名)
mkdir	创建目录	os.mkdir(目录名)
rmdir	删除目录	os.rmdir(目录名)
getcwd	获取当前目录	os.getcwd()
chdir	修改工作目录	os.chdir(目标目录)
path.isdir	判断是否是文件	os.path.isdir(文件路径)

文件或者目录的操作都支持相对路径和绝对路径。

---