Python的函数、模块和文件I/O

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Python 函数

函数是组织好的,可重复使用的,用来实现单一,或相关联功能的代码段。

函数能提高应用的模块性,和代码的重复利用率。你已经知道Python提供了许多内建函数,比如print()。但你也可以自己创建函数,这被叫做用户自定义函数。

匿名函数

python 使用 lambda 来创建匿名函数。

  • lambda只是一个表达式,函数体比def简单很多。
  • lambda的主体是一个表达式,而不是一个代码块。仅仅能在lambda表达式中封装有限的逻辑进去。
  • lambda函数拥有自己的命名空间,且不能访问自有参数列表之外或全局命名空间里的参数。
  • 虽然lambda函数看起来只能写一行,却不等同于C或C++的内联函数,后者的目的是调用小函数时不占用栈内存从而增加运行效率。

语法

lambda函数的语法只包含一个语句,如下:

lambda [arg1 [,arg2,.....argn]]:expression

如下实例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 可写函数说明
sum = lambda arg1, arg2: arg1 + arg2;
 
# 调用sum函数
print "相加后的值为 : ", sum( 10, 20 )
print "相加后的值为 : ", sum( 20, 20 )

以上实例输出结果:

相加后的值为 :  30
相加后的值为 :  40

Python 模块

Python 模块(Module),是一个 Python 文件,以 .py 结尾,包含了 Python 对象定义和Python语句。

模块让你能够有逻辑地组织你的 Python 代码段。

把相关的代码分配到一个模块里能让你的代码更好用,更易懂。

模块能定义函数,类和变量,模块里也能包含可执行的代码。

import 语句

模块的引入

模块定义好后,我们可以使用 import 语句来引入模块,语法如下:

import module1[, module2[,... moduleN]

比如要引用模块 math,就可以在文件最开始的地方用 import math 来引入。在调用 math 模块中的函数时,必须这样引用:

模块名.函数名

From…import 语句

Python 的 from 语句让你从模块中导入一个指定的部分到当前命名空间中。语法如下:

from modname import name1[, name2[, ... nameN]]

例如,要导入模块 fib 的 fibonacci 函数,使用如下语句:

from fib import fibonacci

这个声明不会把整个 fib 模块导入到当前的命名空间中,它只会将 fib 里的 fibonacci 单个引入到执行这个声明的模块的全局符号表。

From…import* 语句

把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间也是可行的,只需使用如下声明:

from modname import *

这提供了一个简单的方法来导入一个模块中的所有项目。然而这种声明不该被过多地使用。

例如我们想一次性引入 math 模块中所有的东西,语句如下:

from math import *

搜索路径

当你导入一个模块,Python 解析器对模块位置的搜索顺序是:

  • 1、当前目录
  • 2、如果不在当前目录,Python 则搜索在 shell 变量 PYTHONPATH 下的每个目录。
  • 3、如果都找不到,Python会察看默认路径。UNIX下,默认路径一般为/usr/local/lib/python/。
模块搜索路径存储在 system 模块的 sys.path 变量中。变量里包含当前目录,PYTHONPATH和由安装过程决定的默认目录

命名空间和作用域

变量是拥有匹配对象的名字(标识符)。命名空间是一个包含了变量名称们(键)和它们各自相应的对象们(值)的字典。

一个 Python 表达式可以访问局部命名空间和全局命名空间里的变量。如果一个局部变量和一个全局变量重名,则局部变量会覆盖全局变量。

每个函数都有自己的命名空间。类的方法的作用域规则和通常函数的一样。

Python 会智能地猜测一个变量是局部的还是全局的,它假设任何在函数内赋值的变量都是局部的。

因此,如果要给函数内的全局变量赋值,必须使用 global 语句。

global VarName 的表达式会告诉 Python, VarName 是一个全局变量,这样 Python 就不会在局部命名空间里寻找这个变量了。

例如,我们在全局命名空间里定义一个变量 Money。我们再在函数内给变量 Money 赋值,然后 Python 会假定 Money 是一个局部变量。然而,我们并没有在访问前声明一个局部变量 Money,结果就是会出现一个 UnboundLocalError 的错误。取消 global 语句的注释就能解决这个问题。

Python 文件I/O

本章只讲述所有基本的的I/O函数,更多函数请参考Python标准文档。

打印到屏幕

最简单的输出方法是用print语句,你可以给它传递零个或多个用逗号隔开的表达式。此函数把你传递的表达式转换成一个字符串表达式,并将结果写到标准输出。

读取键盘输入

Python提供了两个内置函数从标准输入读入一行文本,默认的标准输入是键盘。如下:

  • raw_input
  • input

raw_input函数

raw_input([prompt]) 函数从标准输入读取一个行,并返回一个字符串(去掉结尾的换行符):

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*- 
 
str = raw_input("请输入:");
print "你输入的内容是: ", str

这将提示你输入任意字符串,然后在屏幕上显示相同的字符串。当我输入"Hello Python!",它的输出如下:

请输入:Hello Python
你输入的内容是:  Hello Python

input函数

input([prompt]) 函数和 raw_input([prompt]) 函数基本类似,但是 input 可以接收一个Python表达式作为输入,并将运算结果返回。

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*- 
 
str = input("请输入:");
print "你输入的内容是: ", str

这会产生如下的对应着输入的结果:

请输入:[x*5 for x in range(2,10,2)]
你输入的内容是:  [10, 20, 30, 40]

打开和关闭文件

现在,您已经可以向标准输入和输出进行读写。现在,来看看怎么读写实际的数据文件。

Python 提供了必要的函数和方法进行默认情况下的文件基本操作。你可以用 file 对象做大部分的文件操作。

open 函数

你必须先用Python内置的open()函数打开一个文件,创建一个file对象,相关的方法才可以调用它进行读写。

语法:

file object = open(file_name [, access_mode][, buffering])

各个参数的细节如下:

  • file_name:file_name变量是一个包含了你要访问的文件名称的字符串值。
  • access_mode:access_mode决定了打开文件的模式:只读,写入,追加等。所有可取值见如下的完全列表。这个参数是非强制的,默认文件访问模式为只读(r)。
  • buffering:如果buffering的值被设为0,就不会有寄存。如果buffering的值取1,访问文件时会寄存行。如果将buffering的值设为大于1的整数,表明了这就是的寄存区的缓冲大小。如果取负值,寄存区的缓冲大小则为系统默认。

不同模式打开文件的完全列表:

模式 描述
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。
rb 以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
r+ 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
rb+ 以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
w 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在,创建新文件。
wb 以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在,创建新文件。
w+ 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在,创建新文件。
wb+ 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在,创建新文件。
a 打开一个文件用于追加。如果该文件已存在,文件指针将会放在文件的结尾。也就是说,新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在,创建新文件进行写入。
ab 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在,文件指针将会放在文件的结尾。也就是说,新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在,创建新文件进行写入。
a+ 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在,文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在,创建新文件用于读写。
ab+ 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在,文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在,创建新文件用于读写。

下图很好的总结了这几种模式:

模式 r r+ w w+ a a+
+ +   +   +
  + + + + +
创建     + + + +
覆盖     + +    
指针在开始 + + + +    
指针在结尾         + +

File对象的属性

一个文件被打开后,你有一个file对象,你可以得到有关该文件的各种信息。

以下是和file对象相关的所有属性的列表:

属性 描述
file.closed 返回true如果文件已被关闭,否则返回false。
file.mode 返回被打开文件的访问模式。
file.name 返回文件的名称。
file.softspace 如果用print输出后,必须跟一个空格符,则返回false。否则返回true。

如下实例:

#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
 
# 打开一个文件
fo = open("foo.txt", "wb")
print "文件名: ", fo.name
print "是否已关闭 : ", fo.closed
print "访问模式 : ", fo.mode
print "末尾是否强制加空格 : ", fo.softspace

以上实例输出结果:

文件名:  foo.txt
是否已关闭 :  False
访问模式 :  wb
末尾是否强制加空格 :  0

close()方法

File 对象的 close()方法刷新缓冲区里任何还没写入的信息,并关闭该文件,这之后便不能再进行写入。

当一个文件对象的引用被重新指定给另一个文件时,Python 会关闭之前的文件。用 close()方法关闭文件是一个很好的习惯。

Python3 OS 文件/目录方法

os 模块提供了非常丰富的方法用来处理文件和目录。常用的方法如下表所示:

序号 方法及描述
1

os.access(path, mode)


检验权限模式
2

os.chdir(path)


改变当前工作目录
3

os.chflags(path, flags)


设置路径的标记为数字标记。
4

os.chmod(path, mode)


更改权限
5

os.chown(path, uid, gid)


更改文件所有者
6

os.chroot(path)


改变当前进程的根目录
7

os.close(fd)


关闭文件描述符 fd
8

os.closerange(fd_low, fd_high)


关闭所有文件描述符,从 fd_low (包含) 到 fd_high (不包含), 错误会忽略
9

os.dup(fd)


复制文件描述符 fd
10

os.dup2(fd, fd2)


将一个文件描述符 fd 复制到另一个 fd2
11

os.fchdir(fd)


通过文件描述符改变当前工作目录
12

os.fchmod(fd, mode)


改变一个文件的访问权限,该文件由参数fd指定,参数mode是Unix下的文件访问权限。
13

os.fchown(fd, uid, gid)


修改一个文件的所有权,这个函数修改一个文件的用户ID和用户组ID,该文件由文件描述符fd指定。
14

os.fdatasync(fd)


强制将文件写入磁盘,该文件由文件描述符fd指定,但是不强制更新文件的状态信息。
15

os.fdopen(fd[, mode[, bufsize]])


通过文件描述符 fd 创建一个文件对象,并返回这个文件对象
16

os.fpathconf(fd, name)


返回一个打开的文件的系统配置信息。name为检索的系统配置的值,它也许是一个定义系统值的字符串,这些名字在很多标准中指定(POSIX.1, Unix 95, Unix 98, 和其它)。
17

os.fstat(fd)


返回文件描述符fd的状态,像stat()。
18

os.fstatvfs(fd)


返回包含文件描述符fd的文件的文件系统的信息,像 statvfs()
19

os.fsync(fd)


强制将文件描述符为fd的文件写入硬盘。
20

os.ftruncate(fd, length)


裁剪文件描述符fd对应的文件, 所以它最大不能超过文件大小。
21

os.getcwd()


返回当前工作目录
22

os.getcwdu()


返回一个当前工作目录的Unicode对象
23

os.isatty(fd)


如果文件描述符fd是打开的,同时与tty(-like)设备相连,则返回true, 否则False。
24

os.lchflags(path, flags)


设置路径的标记为数字标记,类似 chflags(),但是没有软链接
25

os.lchmod(path, mode)


修改连接文件权限
26

os.lchown(path, uid, gid)


更改文件所有者,类似 chown,但是不追踪链接。
27

os.link(src, dst)


创建硬链接,名为参数 dst,指向参数 src
28

os.listdir(path)


返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。
29

os.lseek(fd, pos, how)


设置文件描述符 fd当前位置为pos, how方式修改: SEEK_SET 或者 0 设置从文件开始的计算的pos; SEEK_CUR或者 1 则从当前位置计算; os.SEEK_END或者2则从文件尾部开始. 在unix,Windows中有效
30

os.lstat(path)


像stat(),但是没有软链接
31

os.major(device)


从原始的设备号中提取设备major号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field)。
32

os.makedev(major, minor)


以major和minor设备号组成一个原始设备号
33

os.makedirs(path[, mode])


递归文件夹创建函数。像mkdir(), 但创建的所有intermediate-level文件夹需要包含子文件夹。
34

os.minor(device)


从原始的设备号中提取设备minor号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field )。
35

os.mkdir(path[, mode])


以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。
36

os.mkfifo(path[, mode])


创建命名管道,mode 为数字,默认为 0666 (八进制)
37

os.mknod(filename[, mode=0600, device])
创建一个名为filename文件系统节点(文件,设备特别文件或者命名pipe)。

38

os.open(file, flags[, mode])


打开一个文件,并且设置需要的打开选项,mode参数是可选的
39

os.openpty()


打开一个新的伪终端对。返回 pty 和 tty的文件描述符。
40

os.pathconf(path, name)


返回相关文件的系统配置信息。
41

os.pipe()


创建一个管道. 返回一对文件描述符(r, w) 分别为读和写
42

os.popen(command[, mode[, bufsize]])


从一个 command 打开一个管道
43

os.read(fd, n)


从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节,返回包含读取字节的字符串,文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。
44

os.readlink(path)


返回软链接所指向的文件
45

os.remove(path)


删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹,将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。
46

os.removedirs(path)


递归删除目录。
47

os.rename(src, dst)


重命名文件或目录,从 src 到 dst
48

os.renames(old, new)


递归地对目录进行更名,也可以对文件进行更名。
49

os.rmdir(path)


删除path指定的空目录,如果目录非空,则抛出一个OSError异常。
50

os.stat(path)


获取path指定的路径的信息,功能等同于C API中的stat()系统调用。
51

os.stat_float_times([newvalue])
决定stat_result是否以float对象显示时间戳

52

os.statvfs(path)


获取指定路径的文件系统统计信息
53

os.symlink(src, dst)


创建一个软链接
54

os.tcgetpgrp(fd)


返回与终端fd(一个由os.open()返回的打开的文件描述符)关联的进程组
55

os.tcsetpgrp(fd, pg)


设置与终端fd(一个由os.open()返回的打开的文件描述符)关联的进程组为pg。
56

os.tempnam([dir[, prefix]])


Python3 中已删除。返回唯一的路径名用于创建临时文件。
57

os.tmpfile()


Python3 中已删除。返回一个打开的模式为(w+b)的文件对象 .这文件对象没有文件夹入口,没有文件描述符,将会自动删除。
58

os.tmpnam()


Python3 中已删除。为创建一个临时文件返回一个唯一的路径
59

os.ttyname(fd)


返回一个字符串,它表示与文件描述符fd 关联的终端设备。如果fd 没有与终端设备关联,则引发一个异常。
60

os.unlink(path)


删除文件路径
61

os.utime(path, times)


返回指定的path文件的访问和修改的时间。
62

os.walk(top[, topdown=True[, onerror=None[, followlinks=False]]])


输出在文件夹中的文件名通过在树中游走,向上或者向下。
63

os.write(fd, str)


写入字符串到文件描述符 fd中. 返回实际写入的字符串长度

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