Python初学14——文件和数据格式化

最新推荐文章于 2024-06-06 22:08:23 发布

觅道無涯-千知

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分类专栏： Python 文章标签： python

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一、文件的使用

1.1 文件的类型（文本、二进制）

1.2 文件的打开和关闭（ open()、.close() ）

1.3 文件内容的读取

1.3.1 读文件方法（ .read()、.readline()、.readlines() ）

1.3.2 文件的全文本操作（全读统一处理、按数量读逐一处理）

1.3.3 文件的逐行操作（全读分行处理、分行读分行处理）

1.4 数据的文件写入（ .write()、.writelines()、.seek() ）

二、一维数据的格式化和处理

2.1 一维数据的表示（有序列表、无序集合）

2.2 一维数据的存储（空格、逗号、其他）

4.1 自定义数据文件格式（文件与程序之间的接口）

4.2 编写程序，根据文件接口解析参数绘制图形

4.3 编写数据文件

回顾：字符串格式化——将字符串按照一定的规格和样式进行规范。字符串格式化参考“Python初学4”第五章。

一、文件的使用

1.1 文件的类型（文本、二进制）

文件的存储形式：二进制

文件的展示方式：文本文件、二进制文件

文本文件：由单一特定编码（如UTF-8编码）组成，可以被看成是长字符串。如.txt文件、.py文件
二进制文件：无统一的字符编码，直接由0/1组成。如.png文件、.avi文件

1.2 文件的打开和关闭（ open()、.close() ）

文件处理三步走：打开 -> 处理 -> 关闭

文件打开：

<变量名> = open(<文件路径和名称>, <打开模式>)

文件路径和名称：

绝对路径 "E:/Python_Module/f.txt" 或 "E:\\Python_Module\\f.txt"（斜杠和反斜杠的区别）
相对路径 "./Python_Module/f.txt" 或 "f.txt"（前者的 ./ 表示当前目录下，后者意为 f.txt 与 python 源文件同目录）

打开模式：

表1-1 文件打开模式
文件打开模式	说明
' r '	只读模式（默认打开模式）若文件不存在，返回FileNotFoundError
' w '	覆盖写模式若文件存在，则完全覆盖原文件内容若文件不存在，则创建文件
' x '	创建模式若文件存在，返回FileExistsError 若文件不存在，则创建文件
' a '	追加写模式若文件存在，则在文件最后追加写入内容若文件不存在，则创建文件
' b '	二进制方式读取文件模式
' t '	文本方式读取文件模式（默认模式）
' + '	与 r/w/x/a 一同使用，在原功能上增加读功能

文件关闭：

<变量名>.close()

注：若程序中只打开文件而没有关闭文件，那么文件将一直处于打开状态，当程序正常退出时，python解释器自动将文件关闭。

1.3 文件内容的读取

1.3.1 读文件方法（ .read()、.readline()、.readlines() ）

表1-2 读文件方法
方法	说明
<a>.read(size=-1)	默认读入文件 a 的全部内容，形成一个长字符串若 size 给定，则读入前 size 长度的信息
<a>.readline(size=-1)	默认读入文件操作指针指向的那一行内容，形成一个字符串若 size 给定，则读入该行前 size 长度的信息
<a>.readlines(hint=-1)	默认读入文件 a 的所有行内容，并以每行为元素形成列表若 hint 给定，则读入前 hint 行的信息

1.3.2 文件的全文本操作（全读统一处理、按数量读逐一处理）

1. 法一：

优点：一次读入，统一处理
缺点：文件太大则耗费时间和内存

fname = input("请输入要打开文件的绝对路径：\n\r")
fo = open(fname, 'rt') # 只读、文本形式
txt = fo.read()

# 对全文txt进行处理

fo.close()

2. 法二：

优点：按数量读入，逐步处理

fname = input("请输入要打开文件的绝对路径：\n\r")
fo = open(fname, 'rt') # 只读、文本形式
txt = fo.read(2)
while txt != "":
    
    # 对2个字符txt进行处理
    
    txt = fo.read(2)
fo.close()

1.3.3 文件的逐行操作（全读分行处理、分行读分行处理）

1. 法一：

优点：一次读入，逐行处理
缺点：文件太大则耗费时间和内存

fname = input("请输入要打开文件的绝对路径：\n\r")
fo = open(fname, 'rt') # 只读、文本形式
for line in fo.readlines():
    
    # 对一行txt进行处理
    
fo.close()

2. 法二：

优点：分行读入，逐行处理

fname = input("请输入要打开文件的绝对路径：\n\r")
fo = open(fname, 'rt') # 只读、文本形式
for line in fo: # 从 文件操作指针指向的当前位置 到 文件结尾 遍历行
    
    # 对一行txt进行处理
    
fo.close()

1.4 数据的文件写入（ .write()、.writelines()、.seek() ）

表1-3 写文件方法
方法	说明
<a>.write(s)	向文件 a 中写入一个字符串 s 或字节流 s
<a>.writelines(ls)	将列表 ls 的元素直接拼接并写入文件 a ，列表 ls 的元素要全是字符串
<a>.seek(offset)	改变当前文件操作指针的位置，offset含义： 0：指向文件开头 1：指向当前位置 2：指向文件结尾

二、一维数据的格式化和处理

一维数据间关系对等，线性方式组织。对应列表、数组、集合概念。

2.1 一维数据的表示（有序列表、无序集合）

若数据间有序，使用列表类型表示，for 循环遍历每一个数据
若数据间无序，使用集合类型表示，for 循环遍历每一个数据

2.2 一维数据的存储（空格、逗号、其他）

空格分隔：使用一个或多个空格分隔数据进行存储，不换行。缺点是数据中不能有空格。
英文逗号：使用英文逗号分隔数据进行存储，不换行。缺点是数据中不能有英文逗号。
其他方式：使用符号或符号组合分隔数据进行存储，建议采用特殊符号，避免使用数据中有的符号。缺点是与数据特点有关，通用性差。

2.3 一维数据的处理（读、写）

打开文件，读取一维数据

# 打开并读取一维数据为字符串
txt = open(fname).read()

# 以字符串中的空格为间隔，分隔出各个元素并返回列表类型
ls1 = txt.split()

'''
# 以字符串中的英文逗号为间隔，分隔出各个元素并返回列表类型
ls2 = txt.split(",")

# 以字符串中的特殊符号$为间隔，分隔出各个元素并返回列表类型
ls3 = txt.split("$")
'''

f.close()

写入一维数据到文件

ls = ['中国', '美国', '法国', '俄罗斯']

# 以覆盖写模式打开文件
f = open(fname, 'w')

# 使用.join方法在ls的每一个元素（最后一个元素除外）后面添加一个空格
f.wirte(' '.join(ls))

'''
# 使用.join方法在ls的每一个元素（最后一个元素除外）后面添加一个英文逗号
f.wirte(','.join(ls))

# 使用.join方法在ls的每一个元素（最后一个元素除外）后面添加一个特殊字符$
f.wirte('$'.join(ls))
'''

f.close()

三、二维数据的格式化和处理

由多个一维数据构成，对应表格等概念（表头是二维数据的一部分）。

3.1 二维数据的表示（二维列表）

使用二维列表类型表达二维数据。如：[ [1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9], [10, 11, 12] ] 。

for 循环遍历列表中每一个元素，再一次 for 循环遍历元素中的每一个数据。（外层列表中每一个元素可以对应一行，也可以对应一列）

3.2 CSV数据存储格式

CSV(Comma-Separated Values)，是用英文逗号分隔值的一种方式，一般以.csv为扩展名
每行一个一维数据，一维数据内部用英文逗号分隔；文件无空行

如果某个元素缺失，逗号仍要保留
二维数据表头可以作为数据存储，也可以另行存储
逗号与数据之间无额外空格

Excel和一般编辑软件都可以读入或另存为csv文件

3.3 二维数据的存储（行列）

可以按行存，也可以按列存
一般索引习惯：ls[row][column]，先索引行再索引列

3.4 二维数据的处理（读、写、遍历）

打开文件，读取二维数据

fo = open(fname)

# 创建二维数据空列表
ls = []

# 以字符串形式遍历每一行（每一行 = 一个一维数据）
for line in fo:
    # 将字符串最后的换行转义符去掉
    line = line.replace("\n","")
    # 以字符串中的逗号为分隔划分成一个列表，再将列表加到ls中
    ls.append(line.split(","))

fo.colse()

写入二维数据到文件

ls = [[], [], [], []]

# 以覆盖写模式打开文件
f = open(fname, 'w')

# 遍历每一个一维数据
for item in ls:
    # 使用.join方法在ls的每一个元素（最后一个元素除外）后面添加一个英文逗号，并在最后加入换行转义符
    f.write(','.join(item) + '\n')

f.close()

遍历二维数据

ls = [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]
# 二层循环
for row in ls:
    for column in row:
        print('{}, '.format(column))
    print('\n\r')

# 索引循环
for i in range(len(ls)):
    print('{}, {}'.format(ls[i][0], ls[i][1]))
    print('\n\r')

四、“自动轨迹绘制”实例

需求：根据脚本绘制图形

思路：1. 自定义数据文件格式（文件与程序之间的接口）

2. 编写程序，根据文件接口解析参数绘制图形

3. 编写数据文件

4.1 自定义数据文件格式（文件与程序之间的接口）

自定义：<海龟行进距离>,<转向判断(0左1右)>,<转向的绝对角度>,<红色通道(0~1浮点数)>,<蓝色通道(0~1浮点数)>,<绿色通道(0~1浮点数)>

例如：300,0,144,1,0,0 或 300,1,144,0,1,0

4.2 编写程序，根据文件接口解析参数绘制图形

import turtle
# 生成绘画环境
turtle.title("自动轨迹绘制")
turtle.setup(800,600,0,0)
turtle.pencolor("red")
turtle.pensize(5)

# 读取数据
txt = open("data.txt")
datas = [] # 准备一个空列表
for line in txt: # 以字符串形式获得文件的每一行
    # 将一行结尾处的换行符去掉
    line = line.replace("\n", "")
    # 根据英文逗号分隔字符串->
    # map()将eval()作用于每个元素上，去掉每个数据两侧的引号->
    # 形成一个列表拼接到列表datas中
    datas.append(list(map(eval, line.split(","))))
txt.close()

# 自动绘制
for i in range(len(datas)):
    turtle.pencolor(datas[i][3], datas[i][4], datas[i][5]) # 颜色设置
    turtle.right(datas[i][2]) if datas[i][1] else turtle.left(datas[i][2]) # 角度设置
    turtle.forward(datas[i][0]) # 前进控制
turtle.hideturtle()
turtle.done()

4.3 编写数据文件

300,0,72,0,0,0
300,1,144,0,0,1
300,1,144,0,1,0
300,1,144,0,1,1
300,1,144,1,0,0
185.41,1,108,1,0,1
185.41,1,72,1,0.5,0.5
185.41,1,72,0.9,0.5,0.9
185.41,1,72,0.1,0.5,0.9
185.41,1,72,0.9,0.5,0.1

文件保存为.txt格式，存放于python源代码目录下。