Python文件操作：轻松掌握读写技巧

Python基础：文件操作

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在 Python 中，文件操作是一项基础且重要的技能，主要涉及文件的打开、读取、写入、关闭等操作。下面我们来了解一下文件操作的基础知识。

一、知识点详解

1.1 文件打开与关闭

在 Python 中，使用内置函数 open() 打开文件，使用 close() 关闭文件。
文件使用完毕后必须关闭，否则会占用系统资源，所以二者一般需配套使用。

open()函数基本语法：open(file, mode='r', encoding=None)
核心参数:
file（必需）：文件路径（字符串）
mode（可选）：文件的打开模式，默认'r'（读取模式）
encoding（可选）：文件的编码格式（默认 None，仅文本模式适用），常用编码：'utf-8'、'gbk'、'ascii' 等

示例：

# 打开文件（如果文件不存在，会报错）
file = open('example.txt', 'r', encoding="utf-8")  # 'r' 表示读取模式

# 使用文件...

# 关闭文件
file.close()

安全写法（使用 with 语句）：
with语句：执行文件操作后自动关闭文件释放内存(as 别名 == 起别名)

# with语句基本语法
with open(file, mode, encoding="utf-8") as 别名:
    # 在 with 代码块内使用文件
    # 文件会在代码块结束后自动关闭
    pass

文件两种路径的两种表示方法：
绝对路径：完整的磁盘路径，如C:\Users\user\file.txt
相对路径：相对于当前工作目录的路径，.表示当前目录，..表示上级目录
注意：
绝对路径中反斜杠（\）需转义或使用原始字符串(r'path')

# 正确写法（转义）
open('C:\\Users\\user\\file.txt', 'r', encoding="utf-8")  
# 或原始字符串
open(r'C:\Users\user\file.txt', 'r', encoding="utf-8")  

1.2 文件打开模式

open() 函数的第二个参数 mode 用于指定文件的打开模式：

模式	说明	文本模式	二进制模式	指针(光标)位置	文件不存在时	文件存在时
r	读取	r	rb	文件开头	❌ 报错	✅ 打开
w	写入	w	wb	文件开头（覆盖）	✅ 创建新文件	✅ 清空内容
a	追加	a	ab	文件末尾	✅ 创建新文件	✅ 保留内容
x	新建（排他创建）	x	xb	文件开头	✅ 创建新文件	❌ 报错（FileExistsError）
+	读写模式（需与其他模式组合）	r+, w+, a+	rb+, wb+, ab+	取决于组合模式	取决于组合模式	取决于组合模式

模式组合说明

1. 读写模式（+）：
   r+：读取 + 写入，指针(光标)初始在文件开头。
   w+：写入 + 读取，会清空文件内容。
   a+：追加 + 读取，指针初始在文件末尾。

2. 文本模式 vs 二进制模式：
   文本模式（默认）：处理字符串，自动转换换行符（如 \r\n → \n）。
   二进制模式（带 b）：处理字节（bytes 对象），用于非文本文件（如图像、音频、视频）。

示例：

# 写入模式（覆盖已有内容）
with open('example.txt', 'w', encoding="utf-8") as file:
    file.write('你好呀, 今天天气晴朗!')

# 追加模式（不覆盖已有内容）
with open('example.txt', 'a', encoding="utf-8") as file:
    file.write('\n这里新起一行插入内容.')

# 二进制读取模式（用于非文本文件）
with open('image.jpg', 'rb') as file:
    data = file.read()

注意：二进制模式（rb）处理字节流，不涉及字符编码，指定encoding会报错

1.3 文件读取操作

打开文件后，可以使用以下方式读取内容：

read()函数：读取整个文件内容

# 读取整个文件内容
with open('example.txt', 'r', encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()  # 读取整个文件内容到一个字符串
    print(content)

# 按 字节(二进制文件) / 字符(文本文件) 读取
with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:  
	# 先读取 5 个字符,用于下面循环语句判断
    chunk = file.read(5)  # 这里的 read(5) 代表读取 5个字符
    while chunk:
        print(chunk.strip())  # strip() 去除行末的换行符
        chunk = file.read(5)  # 更新chunk的值,用于循环读取文件所有内容

注意：在Python中，空格，制表符 \t，换行符 \n，回车符 \r等都属于空白字符，若这些字符在字符串开头和结尾时，可以使用字符串的strip() 方法去除

readline()函数：逐行读取文件内容，每次调用读取文件的一行内容
readlines()函数：一次性读取所有行，返回一个列表，每行作为一个元素

# 逐行读取文件内容

# 方法1：使用 readline() 逐行读取文件内容 
with open('example.txt', 'r', encoding="utf-8") as file:
    line = file.readline()  # 读取第一行
    while line:
        print(line.strip())  # strip() 去除行末的换行符
        line = file.readline()  # 读取下一行

# 方法2：使用 readlines() 返回包含所有行的列表
with open('example.txt', 'r', encoding="utf-8") as file:
    lines = file.readlines()
    for line in lines:
        print(line.strip())  # strip() 去除行末的换行符

# 方法3：直接遍历文件对象（更高效）
with open('example.txt', 'r', encoding="utf-8") as file:
    file.seek(0)  # 将文件指针重置到开头
    for line in file:  # 文件对象本身就是可迭代的
        print(line.strip())

1.4 文件写入操作

使用 write() 或 writelines() 方法写入内容：

# 写入字符串
with open("example.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("今天星期二\n")  # \n 表示换行
    file.write("我们今天学习文件操作...\n")

# 写入多行（列表）
lines = ["\n插入第一行\n", "插入第二行\n", "插入第三行\n"]
with open("example.txt", "a+", encoding="utf-8") as file:
    file.writelines(lines)  # 注意：不会自动添加换行符，需要手动添加

1.5 文件指针操作

文件指针(光标)指示当前读写的位置，可以使用 seek() 和 tell() 方法操作：

• file.seek(offset, whence=0)：移动文件指针到指定位置
  offset：偏移量（字节数）
  whence：参考点（0=文件开头，1=当前位置，2=文件末尾，默认为0）
  注意：文本文件中只能使用whence=0，二进制文件可使用所有参考点

• file.tell()：返回当前指针位置（字节偏移量）
  注意：
  文本文件中返回值可能与字符位置不一致（utf-8中一个中文字符占3个字节数）
  返回值适合作为seek()的参数

示例：

with open("example.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    # 读取前5个字符
    print(file.read(5))  # 输出: 今天星期二

    # 获取当前指针位置
    # utf-8中文字符占3字节
    print(file.tell())  # 输出: 15

    # 将指针移动到文件开头
    file.seek(0)
    # 读取一行（从头开始）
    print(file.readline())  # 输出: 今天星期二
    print(file.tell())  # 输出: 17
    # 这里为什么输出 17 ?
    print(len("\n"))  # 输出: 1
    # "\n"不是应该占用 1个字节么
    # 15(中文字节) + 1(\n字节) = 16 

为什么输出 17 ?
Windows文本模式下：
写入时：\n → 自动转 \r\n（+1字节）
读取时：\r\n → 自动转 \n（但消耗2字节）
UTF-8中文字占3字节 + Windows换行符占2字节 → 5中文字+换行符 = 17字节

1.6 文件操作异常处理

文件操作可能会出现异常（如文件不存在、权限不足等），建议使用 try-except 捕获异常：

try:
    with open('nonexistent.txt', 'r', encoding="utf-8") as file:
        content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("错误：文件不存在！")
except PermissionError:
    print("错误：没有访问权限！")
except Exception as e:
    print(f"错误：发生未知异常 - {e}")

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二、 应用示例

# 读取文件并统计行数
try:
    with open('example.txt', 'r') as file:
        lines = file.readlines()
        print(f"文件共有 {len(lines)} 行。")
        
        # 统计包含特定关键词的行数
        keyword = 'test'
        count = sum(1 for line in lines if keyword in line)
        print(f"包含 '{keyword}' 的行有 {count} 行。")
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，请检查路径。")

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三、知识点总结

1. 文件打开与关闭
   用open(file, mode, encoding)打开文件，mode默认'r'（读），encoding用于文本模式（如utf-8）
   必须关闭文件，推荐用with语句自动释放资源，避免忘记调用close()
   路径需注意转义（\\）或原始字符串（r''），区分绝对路径（完整路径）和相对路径（.当前目录）

2. 文件打开模式
   r（读）：文件不存在报错，从开头读取
   w（写）：清空文件或创建新文件，覆盖写入
   a（追加）：从末尾写入，保留原内容，文件不存在则创建
   x（新建）：文件存在则报错（排他性创建）
   +（读写）：如r+（读写，开头）、a+（追加+读，需手动移动指针）
   二进制模式（带b）：处理字节流（如图像），不涉及编码，用rb/wb/ab

3. 文件读取操作
   read()：读取全部内容为字符串，可指定字符数（文本）或字节数（二进制）
   readline()：逐行读取，返回单行字符串（含\n）
   readlines()：读取所有行，返回列表（每行一个元素）
   遍历文件对象：for line in file更高效，自动逐行读取

4. 文件写入操作
   write(string)：写入字符串，\n需手动添加换行
   writelines(lines)：写入字符串列表，不自动添加换行符，需手动处理
   写入模式（w/a）：w清空文件，a从末尾追加

5. 文件指针操作
   seek(offset, whence)：移动指针，whence=0（开头，文本模式唯一支持）、1（当前位置）、2（末尾，仅二进制可用）
   tell()：返回当前指针位置（字节数），文本中需注意中文字符占3字节（UTF-8）、Windows换行符占2字节（\r\n）

6. 文件操作异常处理
   用try-except捕获常见异常：
   FileNotFoundError（文件不存在）、PermissionError（权限不足）
   通用Exception捕获其他未知错误，增强程序的稳定性

7. 注意事项
   优先用with语句管理文件，确保关闭
   明确模式用途：r读、w覆盖写、a追加、b二进制、+读写组合
   大文件避免用read()/readlines()，改用逐行遍历
   二进制文件不指定encoding，文本路径注意转义

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