Python文件操作
一、文件的概念
1、什么是文件
内存中存放的数据在计算机关机后就会消失。要长久保存数据，就要使用硬盘、光盘、U 盘等设备。为了便于数据的管理和检索，引入了**“文件”**的概念。
一篇文章、一段视频、一个可执行程序，都可以被保存为一个文件，并赋予一个文件名。操作系统以文件为单位管理磁盘中的数据。一般来说，文件可分为文本文件、视频文件、音频文件、图像文件、可执行文件等多种类别。
2、思考：文件操作包含哪些内容呢？
在日常操作中，我们对文件的主要操作：创建文件、打开文件、文件读写、文件备份等等
3、文件操作的作用
文件操作的作用就是把一些内容(数据)存储存放起来，可以让程序下一次执行的时候直接使用，而不必重新制作一份，省时省力。
二、文件的基本操作
1、文件操作三步走
① 打开文件
② 读写文件
③ 关闭文件
2、open函数打开文件
在Python，使用open()函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件，语法如下：
f = open(name, mode)
注：返回的结果是一个file文件对象（后续会学习，只需要记住，后续方法都是f.方法()）name：是要打开的目标文件名的字符串(可以包含文件所在的具体路径)。
mode：设置打开文件的模式(访问模式)：只读r、写入w、追加a等。
r模式：代表以只读模式打开一个已存在的文件，后续我们对这个文件只能进行读取操作。如果文件不存在，则直接报错。另外，r模式在打开文件时，会将光标放在文件的一行。
w模式：代表以只写模式打开一个文件，文件不存在，则自动创建该文件。w模式主要是针对文件写入而定义的模式。但是，要特别注意，w模式在写入时，光标也是置于第一行同时还会清空原有文件内容。
a模式：代表以追加模式打开一个文件，文件不存在，则自动创建该文件。a模式主要也是针对文件写入而定义模式。但是和w模式有所不同，a模式不会清空文件的原有内容，而是在文件的尾部追加内容。
3、write函数写入文件
基本语法：
f.write('要写入的内容，要求是一个字符串类型的数据')4、close函数关闭文件
f.close()5、入门级案例
#1、打开文件
f = open('python.txt', 'w')
#2、写入内容
f.write('人生苦短，我学Python！')
#3、关闭文件
f.close()强调一下：中文乱码问题，默认情况下，计算机常用编码ASCII、GBK、UTF-8
6、解决写入中文乱码问题
#1、打开文件
f = open('python.txt', 'w', encoding='utf-8')
#2、写入内容
f.write('人生苦短，我学Python！')
#3、关闭文件
f.close()7、文件的读取操作
read(size)方法：主要用于文本类型或者二进制文件（图片、音频、视频...）数据的读取
size表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节），如果没有传入size，那么就表示读取文件中所有的数据。
f.read() # 读取文件的所有内容
f.read(1024) # 读取1024个字节长度文件内容，字母或数字，一个占1个字节长度。中文utf-8占3个字节长度。#1、打开文件
f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')
#2、使用read()方法读取文件所有内容
contents = f.read()
print(contents)
#3、关闭文件
f.close()readline()方法：每次读取一行，主要用于文本类型数据的读取。
#1、打开文件
f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')
#2、读取文件
while True:
line = f.readline()
#读取不到内容就跳出循环
if not line:
break
print(line,end='')
#3、关闭文件
f.close()readlines()方法：主要用于文本类型数据的读取。
readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行的数据为一个元素。
#1、打开文件
f = open('python.txt', 'r', encoding='utf-8')
#2、读取文件
lines = f.readlines()
for line in lines:
print(line, end='') #line附带换行，所以输出不用换行，不然有空行
#3、关闭文件
f.close()8、聊聊文件操作的mode模式
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| r | 以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。 |
| rb | 以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。 |
| r+ | 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| rb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 |
| w | 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| wb | 以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| w+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| wb+ | 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 |
| a | 打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| ab | 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 |
| a+ | 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
| ab+ | 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 |
虽然mode文件操作模式很多，但是我们只需要记住3个字符即可。r、w、a
r+、w+、a+，代加号，功能全，既能读，又能写（区别在于指针到底指向不同）
rb、wb、ab，代b的字符，代表以二进制的形式对其进行操作，适合读取文本或二进制格式文件，如图片、音频、视频等格式
rb+、wb+、ab+，代加号，功能全，既能读，又能写（区别在于指针到底指向不同）
9、seek函数移动光标
无论是文件读操作，还是写操作。其起始位置都是文件光标决定的。
r => 文件头
w => 清空文件内容，指向文件头
a => 文件尾
光标在刚打开文件时，默认情况下是根据r、w、a模式相关固定的。但是我们可以通过某些方法，人为移动光标。可以通过seek方法实现。
f.seek(offset,whence=0)
offset：开始的偏移量，也就是代表需要移动偏移的字节数
whence：给offset参数一个定义，表示要从哪个位置开始偏移；0代表从文件开头开始算起，1代表从当前位置开始算起，2代表从文件末尾算起。实际工作中，seek主要用于重置光标到起始位置。
f.seek(0)
或
f.seek(0, 0)其他应用：
>>> f = open('workfile', 'ab+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5) # 从0开始向右移动5个字节
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2) # 从右向左移动3个字节
13
>>> f.read(1)
b'd'10、with 语句
如果我们开发的程序 在进行文件读写之后，忘记使用close方法关闭文件， 就可能造成意想不到的问题。
我们可以使用with 语句 打开文件，像这样，就不需要我们调用close方法关闭文件。 Python解释器会帮我们调用文件对象的close方法。对文件的操作都放在with下面的缩进的代码块中。
#open返回的对象 赋值为 变量 f
with open('tmp.txt') as f:
linelist = f.readlines()
for line in linelist:
print(line)Python中的with语句的本质是一种高级的异常处理机制，它通过上下文管理协议（Context Management Protocol）来简化对资源的获取和释放操作。其本质在于利用了两个特殊的方法——__enter__() 和 __exit__()，这两个方法在一个实现了上下文管理器的对象中定义。
调用
__enter__()方法： 当进入with语句块时，首先会调用context_expression表达式的结果所指向的对象的__enter__()方法。此方法通常用于初始化资源，如打开文件、建立网络连接等，并且它可以返回一个值（通常是资源对象本身或其他相关对象），这个值可以被as关键字后的变量接收并使用。执行
with语句块中的代码： 在__enter__()方法成功执行并返回后，with语句块内的代码开始执行。在这个代码块内，开发者可以安全地使用由__enter__()返回的资源。调用
__exit__(exc_type, exc_value, traceback)方法： 当with语句块执行结束时，无论是正常退出还是由于异常导致的退出，都会调用上下文管理器的__exit__()方法。这个方法负责清理工作，如关闭文件、删除临时文件、释放锁、回滚事务等。更重要的是，它还可以处理在with语句块中可能抛出的异常，从而实现异常处理和资源清理的一体化。
class foo():
def __enter__(self):
return 123
def __exit__(self,exc_type,exc_val,exc_tb):
pass
with foo() as f:
print(f) # 12311、写入缓冲
我们来看下面的代码
f = open('tmp.txt','w',encoding='utf8')
f.write('白月黑羽：祝大家好运气')
#等待 30秒，再close文件
import time
time.sleep(30)
f.close()执行该程序时，执行完写入文件内容后，会等待30秒，再关闭文件对象。
在这30秒还没有结束的时候，如果你打开 tmp.txt， 将会惊奇的发现，该文件中啥内容也没有！！！
为什么？
不是刚刚执行过下面的代码吗？
f.write('白月黑羽：祝大家好运气')原来，我们执行write方法写入字节到文件中的时候，其实只是把这个请求提交给 操作系统。
操作系统为了提高效率，通常并不会立即把内容写到存储文件中， 而是写入内存的一个 缓冲区 。
等缓冲区的内容堆满之后，或者程序调用close 关闭文件对象的时候，再写入到文件中。
如果你确实希望，在调用write之后，立即把内容写到文件里面，可以使用 文件对象的 flush方法。
如下所示
f = open('tmp.txt','w',encoding='utf8')
f.write('白月黑羽：祝大家好运气')
#立即把内容写到文件里面
f.flush()
#等待 30秒，再close文件
import time
time.sleep(30)
f.close()这样再执行程序，在等待的30秒期间，你打开文件，发现里面已经有写入的字符串 “白月黑羽：祝大家好运气” 了。
三、文件备份案例
1、案例需求
需求：用户输入当前目录下任意文件名，完成对该文件的备份功能(备份文件名为xx[备份]后缀，例如：test[备份].txt)。
实现思路：
① 接收用户输入的文件名
② 规划备份文件名
③ 备份文件写入数据
2、代码实现
#1、接收用户输入的文件名（要备份的文件名）
oldname = input('请输入要备份的文件名称：') # python.txt
#2、规划备份文件名（python[备份].txt）
#搜索点号
index = oldname.rfind('.')
#返回文件名和文件后缀
name = oldname[:index]
postfix = oldname[index:]
newname = name + '[备份]' + postfix
#3、对文件进行备份操作
old_f = open(oldname, 'rb')
new_f = open(newname, 'wb')
#读取源文件内容写入新文件
while True:
content = old_f.read(1024)
if len(content) == 0:
break
new_f.write(content)
#4、关闭文件
old_f.close()
new_f.close()四、文件备份案例
1、实例代码
#1、接收用户输入的文件名（要备份的文件名）
oldname = input('请输入要备份的文件名称：') # python.txt
#2、规划备份文件名（python[备份].txt）
#搜索点号
index = oldname.rfind('.')
#返回文件名和文件后缀
name = oldname[:index]
postfix = oldname[index:]
newname = name + '[备份]' + postfix
#3、对文件进行备份操作
old_f = open(oldname, 'rb')
new_f = open(newname, 'wb')
#读取源文件内容写入新文件
while True:
content = old_f.read(1024)
if len(content) == 0:
break
new_f.write(content)
#4、关闭文件
old_f.close()
new_f.close()2、查漏补缺
遗留问题：我们要备份的文件名称都是由用户通过input方法输入而来的，但是一定要记住，只要在程序中有人为输入，强烈建议对用户输入的数据进行校检。
所有用户的输入都是不靠谱的！
解决用户输入文件名称异常问题：
#1、接收用户输入的文件名（要备份的文件名）
oldname = input('请输入要备份的文件名称：') # python.txt
#2、规划备份文件名（python[备份].txt）
#搜索点号
index = oldname.rfind('.')
#对index进行判断，判断是否合理（index > 0)
if index > 0:
# 返回文件名和文件后缀
name = oldname[:index]
postfix = oldname[index:]
newname = name + '[备份]' + postfix
# 3、对文件进行备份操作
old_f = open(oldname, 'rb')
new_f = open(newname, 'wb')
# 读取源文件内容写入新文件
while True:
content = old_f.read(1024)
if len(content) == 0:
break
new_f.write(content)
# 4、关闭文件
old_f.close()
new_f.close()
else:
print('请输入正确的文件名称，否则无法进行备份操作...')五、文件和文件夹操作
1、os模块
在Python中文件和文件夹的操作要借助os模块里面的相关功能，具体步骤如下：
第一步：导入os模块
import os第二步：调用os模块中的相关方法
os.函数名()2、与文件操作相关方法
| 编号 | 函数 | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | os.rename(目标文件名称，新文件名称) | 对文件进行重命名操作 |
| 2 | os.remove(要删除文件名称) | 对文件进行删除操作 |
案例：把Python项目目录下的python.txt文件，更名为linux.txt，休眠20s，刷新后，查看效果，然后对这个文件进行删除操作。
#第一步：导入os模块
import os
#第三步：引入time模块
import time
#第二步：使用os.rename方法对python.txt进行重命名
os.rename('python.txt', 'linux.txt')
#第四步：休眠20s
time.sleep(20)
#第五步：删除文件（linux.txt)
os.remove('linux.txt')3、与文件夹操作相关操作
前提：
import os相关方法：
| 编号 | 函数 | 功能 |
|---|---|---|
| 1 | os.mkdir(新文件夹名称) | 创建一个指定名称的文件夹 |
| 2 | os.getcwd() | current work directory，获取当前目录名称 |
| 3 | os.chdir(切换后目录名称) | change directory，切换目录 |
| 4 | os.listdir(目标目录) | 获取指定目录下的文件信息，返回列表 |
| 5 | os.rmdir(目标目录) | 用于删除一个指定名称的"空"文件夹 |
案例1：
#导入os模块
import os
#1、使用mkdir方法创建一个images文件夹
#os.mkdir('images')
#os.mkdir('images/avatar')
#2、getcwd = get current work directory
print(os.getcwd())
#3、os.chdir，ch = change dir = directory切换目录
os.chdir('images/avatar')
print(os.getcwd())
#切换到上一级目录 => images
os.chdir('../../')
print(os.getcwd())
#4、使用os.listdir打印当前所在目录下的所有文件，返回列表
print(os.listdir())
#5、删除空目录
os.rmdir('images/avatar')案例2：准备一个static文件夹以及file1.txt、file2.txt、file3.txt三个文件
① 在程序中，将当前目录切换到static文件夹
② 创建一个新images文件夹以及test文件夹
③ 获取目录下的所有文件
④ 移除test文件夹
#导入os模块
import os
#① 在程序中，将当前目录切换到static文件夹
os.chdir('static')
#print(os.getcwd())
#② 创建一个新images文件夹以及test文件夹
#os.mkdir('images')
#os.mkdir('test')
#③ 获取目录下的所有文件
#print(os.listdir())
for file in os.listdir():
print(file)
#④ 移除test文件夹
os.rmdir('test')4、文件夹删除补充（递归删除、慎重！）
#导入shutil模块
import shutil
#递归删除非空目录
shutil.rmtree('要删除文件夹路径')递归删除文件夹的原理：理论上，其在删除过程中，如果文件夹非空，则自动切换到文件夹的内部，然后把其内部的文件，一个一个删除，当所有文件删除完毕后，返回到上一级目录，删除文件夹本身。
5、普及路径的小知识
绝对路径：
D:\PycharmProjects\pythonProject\static相对路径：
① 同级路径，都在同一个文件夹中，兄弟关系，如static目录下有file1.txt和file2.txt，则file1.txt和file2.txt就是同级关系，同级访问直接使用名称即可。
② 下一级路径，我们的文件与另外一个文件存在上下级关系，如images文件夹中存在一个avatar文件夹，则images是上级目录，avatar是下级目录。则我们访问avatar可以通过images/avatar来实现。
③ 上一级路径，如果我们某些时候，向从当前目录下，跳出到外一层路径，我们可以使用**../**来实现。
六、文件操作综合案例
1、需求分析
需求：批量修改文件名，既可添加指定字符串，又能删除指定字符串。
步骤：
① 设置添加删除字符串的的标识
② 获取指定目录的所有文件
③ 将原有文件名添加/删除指定字符串，构造新名字
④ os.rename()重命名
2、编写实例代码
#1、导入os模块
import os
#2、定义一个要重命名的目录
path = 'static'
#3、切换到上面指定的目录中
os.chdir(path)
#5、定义一个标识，用于确认是添加字符还是删除字符
flag = int(input('请输入您要执行的操作（1-添加字符，2-删除字符）：'))
#4、对目录中的所有文件进行遍历输出 => os.listdir()
for file in os.listdir():
# 5、判断我们要执行的操作（1-添加字符，2-删除字符）
if flag == 1:
# 01.txt => python-01.txt
newname = 'python-' + file
# 重命名操作
os.rename(file, newname)
print('文件批量重命名成功')
elif flag == 2:
# python-01.txt => 01.txt
index = len('python-')
newname = file[index:]
# 重命名操作
os.rename(file, newname)
print('文件批量重命名成功')
else:
print('输入标识不正确，请重新输入...')