Python语言 的文件处理（File Handling）

Python语言的文件处理（File Handling）基础知识

在现代编程中，文件处理是一个不可或缺的部分。无论是读取用户输入的数据，还是存储程序生成的信息，文件操作都起着重要的作用。Python作为一种易于学习和使用的编程语言，提供了强大的文件处理能力。在本文中，我们将深入探讨Python中的文件处理，包括基本概念、打开和关闭文件、读写文件、文件指针、异常处理，以及CSV和JSON文件的处理等。

一、什么是文件处理？

文件处理是指在计算机程序中对文件进行读取、写入、更新和删除等操作的过程。文件通常分为两种类型：文本文件和二进制文件。文本文件以可读的字符形式存储信息，而二进制文件以计算机可读的二进制形式存储信息。

二、Python中的文件操作基础

1. 打开和关闭文件

在Python中，使用内置的open()函数来打开文件。开关文件的基本语法如下：

python file_object = open(file, mode='r', encoding='utf-8')

• file：要打开的文件名，可以是绝对路径或相对路径。
• mode：打开文件的模式，常用的模式包括：
• 'r'：以只读模式打开文件（默认）。
• 'w'：以写入模式打开文件，若文件已存在则覆盖。
• 'a'：以附加模式打开文件，若文件已存在，则在文件末尾添加内容。
• 'b'：二进制模式，例如'rb'或'wb'等。
• 'x'：以独占模式打开文件，若文件已存在则抛出异常。

打开文件后，务必要在操作完成后用close()方法关闭文件：

python file_object.close()

为了确保文件在使用后能够正确关闭，建议使用 with 语句来处理文件，这样即使出现异常，文件也会被正确关闭：

python with open(file, mode) as file_object: # 文件操作

2. 读取文件

读取文件内容可以通过多种方法实现，最常用的方法包括read(), readline()和readlines()。

• read(size)：读取指定字节数的内容。如果没有指定数值，则读取整个文件。

python with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: content = file.read() # 读取整个文件 print(content)

• readline()：每次读取文件的一行。如果到达文件末尾，返回空字符串。

python with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: first_line = file.readline() # 读取第一行 print(first_line)

• readlines()：读取文件的所有行，并以列表的形式返回。

python with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: lines = file.readlines() # 读取所有行 for line in lines: print(line.strip()) # 去除每行的换行符

3. 写入文件

写入文件使用write()和writelines()方法。

• write(string)：将字符串写入文件，如果文件已存在则会覆盖原有内容。

python with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as file: file.write("Hello, World!\n") # 写入一行内容

• writelines(lines)：接受一个字符串列表，并将每个字符串写入文件，不会自动添加换行符。

python with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as file: lines = ["Hello, World!\n", "This is Python file handling.\n"] file.writelines(lines) # 写入多行内容

三、文件指针

文件指针（file pointer）是指当前打开文件的读取/写入位置。可以使用tell()和seek()方法来操作文件指针。

• tell()：返回当前文件指针的位置。

python with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: file.read(5) # 读取前5个字符 position = file.tell() # 获取指针位置 print(position) # 输出位置

• seek(offset, whence)：设置文件指针的位置，其中offset是字节数，whence可选，为0表示文件开头，1表示当前位置，2表示文件末尾。

python with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: file.seek(0) # 将指针移动到文件开头 content = file.read() # 读取文件 print(content)

四、异常处理

在文件处理过程中，可能会出现各种异常。例如，文件不存在、权限不足等。为了提高程序的健壮性，可以使用try...except结构来处理异常。

python try: with open('nonexistent.txt', 'r', encoding='utf-8') as file: content = file.read() except FileNotFoundError as e: print("文件未找到:", e) except Exception as e: print("发生异常:", e)

五、处理CSV文件

CSV（Comma-Separated Values）文件是一种广泛使用的文本数据格式。Python中可以使用内置的csv模块来处理CSV文件。

1. 读取CSV文件

使用csv.reader()来读取CSV文件，每一行以列表的形式返回。

```python import csv

with open('data.csv', 'r', encoding='utf-8') as file: reader = csv.reader(file) for row in reader: print(row) # 每一行是列表 ```

2. 写入CSV文件

使用csv.writer()来写入CSV文件。

```python import csv

with open('output.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as file: writer = csv.writer(file) writer.writerow(['Name', 'Age', 'City']) # 写入标题行 writer.writerow(['Alice', 30, 'New York']) writer.writerow(['Bob', 25, 'Los Angeles']) ```

六、处理JSON文件

JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，易于人类阅读和编写。在Python中，处理JSON文件可以使用内置的json模块。

1. 读取JSON文件

```python import json

with open('data.json', 'r', encoding='utf-8') as file: data = json.load(file) # 读取JSON数据 print(data) # 以字典形式输出 ```

2. 写入JSON文件

```python import json

data = { "name": "Alice", "age": 30, "city": "New York" }

with open('output.json', 'w', encoding='utf-8') as file: json.dump(data, file, ensure_ascii=False, indent=4) # 写入JSON数据 ```

七、总结

文件处理是Python编程中的一个重要部分，掌握文件的打开、关闭、读取、写入以及异常处理等基本技能，将为我们编写更复杂的程序打下坚实的基础。此外，利用Python强大的模块如csv和json进行数据的读写，可以极大地提高我们处理数据的效率。希望本文能够帮助您更好地理解Python的文件处理机制，提高编程能力。

无论是在数据分析、机器学习还是日常的编程任务中，文件处理都将成为您不可或缺的技能。通过不断实践和学习，相信您会在这个领域中不断精进，成为一名优秀的开发者。