【Python语言基础】23、文件处理

在 Python 里，文件操作是一项极为常用的功能，借助它能够对文件进行读取、写入、修改等操作

1. 文件处理

1.1 基本步骤

通常，文件操作包含以下几个基本步骤：

1. 打开文件：使用 open() 函数打开指定的文件，获取文件对象。
2. 操作文件：对文件对象进行读取、写入等操作。
3. 关闭文件：使用 close() 方法关闭文件，释放系统资源

1.2 打开文件

在 Python 中，使用 open() 函数来打开文件，其基本语法如下：

file = open(file_path, mode)

• file_path：文件的路径，可以是相对路径或绝对路径。

• mode：文件的打开模式，常见的模式有：

  • ‘r’：只读模式，默认值。用于读取文件内容，如果文件不存在会抛出 FileNotFoundError 异常。
  • ‘w’：写入模式，用于创建新文件或覆盖原有文件内容。如果文件不存在，会创建新文件；如果文件已存在，会清空原有内容。
  • ‘a’：追加模式，用于在文件末尾追加内容。如果文件不存在，会创建新文件。
  • ‘b’：二进制模式，可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。
  • ‘+’：读写模式，可与其他模式结合使用，如 ‘r+’ 表示以读写模式打开文件。

1.3 读取文件

打开文件后，可以使用以下方法读取文件内容：

• read() 方法
  读取整个文件内容，返回一个字符串

# 以只读模式打开文件
file = open('example.txt', 'r')
# 读取整个文件内容
content = file.read()
print(content)
# 关闭文件
file.close()

• readlines() 方法
  读取文件中的所有行，返回一个包含每行内容的列表

file = open('example.txt', 'r')
lines = file.readlines()
for line in lines:print(line)
file.close()

1.4 写入文件

使用 write() 方法可以向文件中写入内容：

# 以写入模式打开文件
file = open('example.txt', 'w')
# 写入内容
file.write('Hello, World!\n')
file.write('This is a test file.\n')
# 关闭文件
file.close()

在写入模式下，如果文件已存在，原有内容会被覆盖。如果需要追加内容，可以使用追加模式 ‘a’：

# 以追加模式打开文件
file = open('example.txt', 'a')
# 追加内容
file.write('This is additional content.\n')
# 关闭文件
file.close()

1.5 使用with语句

为了避免忘记关闭文件，可以使用 with 语句，它会在代码块执行完毕后自动关闭文件：

# 使用 with 语句打开文件
with open('example.txt', 'r') as file:content = file.read()print(content)
# 文件会自动关闭

2. 二进制文件操作

对于二进制文件，如图片、视频等，需要使用二进制模式进行操作。例如，复制一张图片：

# 以二进制只读模式打开源文件
with open('source.jpg', 'rb') as source_file:# 以二进制写入模式打开目标文件with open('destination.jpg', 'wb') as destination_file:# 读取源文件内容content = source_file.read()# 写入目标文件destination_file.write(content)

3. 文件指针操作

在文件操作过程中，文件指针会记录当前的读写位置。可以使用以下方法操作文件指针：

• seek(offset, whence) 方法：移动文件指针的位置。
  • offset：偏移量，正数表示向后移动，负数表示向前移动。
  • whence：参考位置，可选值为：
    • 0：从文件开头开始计算偏移量，默认值。
    • 1：从当前位置开始计算偏移量。
    • 2：从文件末尾开始计算偏移量。

with open('example.txt', 'r') as file:# 读取前 5 个字符first_five = file.read(5)print(first_five)# 将文件指针移动到文件开头file.seek(0)# 再次读取前 5 个字符first_five_again = file.read(5)print(first_five_again)

• tell() : 返回文件对象当前的文件指针位置，单位是字节。文件指针就像是你看书时书签所在的位置，它标记着你当前读到了哪里。

# 以只读模式打开文件
file = open('test.txt', 'r')
# 读取前 5 个字符
file.read(5)
# 获取当前文件指针的位置
position = file.tell()
print(f"当前文件指针位置是: {position} 字节")
# 关闭文件
file.close()

4.读取大文件

当使用 Python 读取大文件时，由于文件过大，一次性将整个文件内容加载到内存中会导致内存占用过高，甚至引发内存溢出错误。因此，需要采用一些特殊的策略来处理大文件。

以下是几种常见的方法：

4.1 逐行读取

逐行读取是最常用的方法，它每次只读取文件的一行内容，处理完一行后再读取下一行，这样可以显著减少内存的使用。

# 打开大文件，使用 'r' 模式表示以只读文本模式打开
with open('large_file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:# 遍历文件的每一行for line in file:# 对每一行进行处理，这里只是简单打印，你可以根据需求修改print(line.strip())

说明：

• with open(‘large_file.txt’, ‘r’, encoding=‘utf-8’) as file：使用 with 语句打开文件，这样可以确保文件在使用完后自动关闭。‘r’ 表示只读模式，encoding=‘utf-8’ 用于指定文件的编码格式。
• for line in file：这是一个迭代器，会逐行读取文件内容。
• print(line.strip())：对读取的每一行进行处理，这里使用 strip() 方法去除行首尾的空白字符并打印，你可以根据实际需求对每一行进行其他操作。

4.2 按固定字节数读取

如果逐行读取不满足需求，也可以按固定的字节数读取文件内容。

# 以二进制只读模式打开文件
with open('large_file.txt', 'rb') as file:# 每次读取 1024 字节（即 1KB）的数据while True:chunk = file.read(1024)if not chunk:# 如果读取到文件末尾（读取内容为空），则退出循环break# 对读取的字节块进行处理，这里只是简单打印，你可以根据需求修改print(chunk.decode('utf-8').strip())

说明：

• with open(‘large_file.txt’, ‘rb’) as file：以二进制只读模式（‘rb’）打开文件。
• while True：使用无限循环不断读取文件内容。
• chunk = file.read(1024)：每次读取 1024 字节的数据。
• if not chunk: break：如果读取到的内容为空，说明已经到达文件末尾，退出循环。
• print(chunk.decode(‘utf-8’).strip())：将读取的字节数据解码为字符串（假设文件编码为 UTF-8），去除首尾空白字符并打印，你可以根据实际需求对数据进行其他操作。

4.3 使用生成器函数

可以定义一个生成器函数来读取文件，这样可以将读取和处理逻辑分离，使代码更具模块化。

def read_large_file(file_path, chunk_size=1024):# 以二进制只读模式打开文件with open(file_path, 'rb') as file:while True:# 每次读取指定字节数的数据chunk = file.read(chunk_size)if not chunk:# 如果读取到文件末尾，则退出循环break# 使用 yield 关键字将读取的字节块作为生成器的一个元素返回yield chunk# 调用生成器函数并处理文件内容
for chunk in read_large_file('large_file.txt'):print(chunk.decode('utf-8').strip())

说明：

• def read_large_file(file_path, chunk_size=1024)：定义一个生成器函数，接收文件路径和每次读取的字节数作为参数。
• yield chunk：使用 yield 关键字将读取的字节块作为生成器的一个元素返回，这样可以实现按需读取。
• for chunk in read_large_file(‘large_file.txt’)：调用生成器函数并遍历生成器，对每个字节块进行处理。

通过以上方法，可以在 Python 中高效地读取大文件，避免内存问题。选择哪种方法取决于文件的特点和具体的处理需求。

5. 异常处理

在进行文件操作时，可能会出现各种异常，如文件不存在、权限不足等。

可以使用 try-except 语句进行异常处理：

try:with open('nonexistent_file.txt', 'r') as file:content = file.read()print(content)
except FileNotFoundError:print('文件未找到！')
except PermissionError:print('没有权限访问该文件！')