Python数学建模-2.6文件操作

2.6.1文件操作基本知识

Python文件操作是Python编程中的一个重要部分，它允许我们读取、写入、修改和删除文件。以下是一些Python文件操作的基本知识：

1.Python文件对象常用方法

Python文件对象提供了多种方法，用于对文件进行读取、写入、定位和查询等操作。以下是文件对象的一些常用方法：

读取方法

1. read([size])：从文件中读取指定数量的数据（如果指定了size）或读取整个文件（如果未指定或size为负数）。
2. readline([size])：读取文件中的一行。如果指定了size，则最多读取size个字符。
3. readlines([sizehint])：读取文件中的所有行，并返回一个包含所有行的列表。如果指定了sizehint，则返回的行数可能会少于总行数。
4. readinto(b)：读取指定数量的数据到字节数组b中。返回读取的字节数。

写入方法

1. write(s)：将字符串s写入文件。返回写入的字符数。
2. writelines(lines)：将一个字符串列表lines写入文件，不需要在列表中添加换行符。

定位方法

1. seek(offset[, whence])：移动文件读取/写入的指针到指定位置。offset是相对于某个参考点的偏移量，whence是参考点（默认为0，表示文件开头；1表示当前位置；2表示文件末尾）。
2. tell()：返回当前文件读取/写入的指针位置。

查询方法

1. flush()：将缓冲区中的任何未写入的数据写入文件，并清空缓冲区。通常用于确保所有待写入的数据都已被写入文件。
2. closed：返回一个布尔值，表示文件是否已关闭。
3. name：返回文件的名称。
4. mode：返回文件打开时使用的模式。

其他方法

1. close()：关闭文件。这是一个很重要的方法，应该在使用完文件后调用，以确保释放所有资源。然而，当使用with语句时，Python会自动关闭文件。
2. fileno()：返回文件的文件描述符（一个小的非负整数），它用于在底层系统调用中标识文件。
3. isatty():如果文件是一个交互式终端，则返回True，否则返回False。

上下文管理器

使用with语句时，Python会自动管理文件的打开和关闭。在with块内，你可以使用文件对象进行读写操作，当退出with块时，Python会确保文件被正确关闭。

示例：

with open('example.txt', 'r') as file:  
    content = file.read()  
    print(content)  # 无需显式调用file.close()

在上面的示例中，当with块结束时，file对象会自动关闭，即使发生了异常也是如此。

了解这些常用方法可以帮助你更有效地使用Python的文件操作功能。在编写代码时，请确保正确处理异常，并在不再需要文件时关闭它们以避免，资源泄漏。

2.Python文件常用操作

2.1打开文件

在Python中，使用open()函数来打开一个文件。这个函数需要至少一个参数，即文件名。例如：

file = open('filename.txt', 'r')

这里的'r'表示文件以只读模式打开。Python中常用的文件打开模式有：

• 'r'：只读模式（默认）。
• 'w'：写入模式，如果文件存在则将其覆盖。如果文件不存在，创建新文件。
• 'a'：追加模式，如果文件存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将被写入到已有内容之后。如果文件不存在，创建新文件。
• 'r+'：读写模式，文件指针将会放在文件的开头。
• 'w+'：写读模式，如果文件存在则将其覆盖。如果文件不存在，创建新文件。
• 'a+'：写读模式，如果文件存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将被写入到已有内容之后。如果文件不存在，创建新文件。

2.2读取文件

一旦文件被打开，你就可以使用read()方法读取文件的内容。例如：

content = file.read()  
print(content)

 read()方法会读取整个文件的内容。如果想按行读取文件，可以使用readline()或readlines()方法。

2.3写入文件

如果文件是以写入或追加模式打开的，可以使用write()方法将内容写入文件。例如：

file = open('filename.txt', 'w')  
file.write('Hello, world!')  
file.close()

 请注意，在使用完文件后，应该使用close()方法关闭文件。这是一个好习惯，可以防止数据丢失和资源泄漏。

2.4使用with语句

为了更优雅地处理文件，我们可以使用Python的with语句。这个语句可以确保文件在操作完成后被正确关闭，即使在处理文件时发生了异常也是如此。例如：

with open('filename.txt', 'r') as file:  
    content = file.read()  
    print(content)

在这个例子中，当with语句块执行完毕后，file对象会自动关闭，无需显式调用close()方法。

以上就是Python文件操作的基本知识。实际上，Python的文件操作功能非常强大，还支持更多的高级功能，如文件指针的移动、文件的随机访问等。我们你可以查阅Python的官方文档或相关教程来了解更多信息。

3.内置函数open用法

在Python中，open是一个内置函数，用于打开文件，并返回一个文件对象。这个对象提供了许多方法用于对文件进行读取、写入或执行其他操作。

open函数的基本语法如下：

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

• file：必需参数，表示要打开的文件名（可以包含路径）。
• mode：可选参数，表示文件打开模式。默认为'r'，表示只读模式。
• buffering：可选参数，设置缓冲策略。
• encoding：可选参数，指定文件的字符编码。
• errors：可选参数，指定编码或解码错误时的处理方式。
• newline：可选参数，控制换行符的行为。
• closefd：可选参数，如果为True，则在文件关闭后也会关闭底层的文件描述符（仅用于底层文件接口）。
• opener：可选参数，一个用于打开文件的可调用对象，通常不需要使用。

2.6.2文本文件操作

在上文中，已经将Python文件操作的知识进行介绍，关于文本文件操作，大致与上述介绍一致，为了加深大家的印象，在此专就这一内容再进行学习。

读取文本文件

要读取文本文件的内容，可以使用open()函数以只读模式（'r'）打开文件，并使用文件对象的read()、readline()或readlines()方法读取内容。

# 打开文件并读取全部内容  
with open('file.txt', 'r') as file:  
    content = file.read()  
    print(content)  
  
# 打开文件并逐行读取  
with open('file.txt', 'r') as file:  
    for line in file:  
        print(line, end='')  # end='' 避免每行末尾的换行符被打印两次

写入文本文件

要写入文本文件，可以使用open()函数以写入模式（'w'）或追加模式（'a'）打开文件，并使用文件对象的write()方法写入内容。

# 写入文本文件（覆盖原有内容）  
with open('file.txt', 'w') as file:  
    file.write('Hello, world!\n')  
    file.write('This is a new line.')  
  
# 追加内容到文本文件  
with open('file.txt', 'a') as file:  
    file.write('\nAppended text.')

修改文本文件

修改文本文件通常意味着读取文件内容，进行必要的更改，然后将更改后的内容写回到文件。由于文本文件是顺序存储的，你不能直接修改文件中的某一部分而不重写整个文件。

# 修改文本文件内容  
with open('file.txt', 'r') as file:  
    lines = file.readlines()  
  
# 修改特定行  
lines[1] = 'This line has been modified.\n'  
  
# 将修改后的内容写回文件（覆盖原有内容）  
with open('file.txt', 'w') as file:  
    file.writelines(lines)

删除文本文件内容

要删除文本文件的内容，你可以以写入模式打开文件但不写入任何内容，或者简单地重新创建空文件。

# 方法一：打开文件但不写入任何内容（覆盖原有内容）  
with open('file.txt', 'w') as file:  
    pass  
  
# 方法二：使用os模块删除文件并重新创建  
import os  
  
os.remove('file.txt')  # 删除文件  
with open('file.txt', 'w') as file:  # 重新创建空文件  
    pass

使用上下文管理器

使用with语句可以确保文件在使用完毕后被正确关闭，这是一种推荐的做法，可以避免资源泄漏和异常处理的问题。

异常处理

在文件操作中，可能会出现各种异常，如文件不存在、没有读取权限等。为了处理这些异常，你可以使用try...except块。

try:  
    with open('file.txt', 'r') as file:  
        content = file.read()  
except FileNotFoundError:  
    print("文件不存在")  
except PermissionError:  
    print("没有读取权限")  
except Exception as e:  
    print(f"发生错误: {e}")

了解这些基本的文本文件操作后，我们还可以根据具体需求进行更复杂的文件处理，如搜索特定内容、替换文本、按特定格式写入等。在处理文件时，请确保有足够的权限，并始终注意异常处理和数据安全。