本文知识点思维导图

文件是什么？

开始之前，我们先来了解一下文件是什么。

文件是以计算机硬盘为载体存储在计算机上的信息集合，文件可以是文本文档、图片、程序等等。计算机文件基本上分为二种：二进制文件（没有统一的字符编码）和纯文本文件（有统一的编码，可以被看做存储在磁盘上的长字符串）。

IO操作文件步骤

文件类型

那么文件类型都有哪些呢

纯文本编码格式文件

• 定义：纯文本文件是以文本形式存储的文件，其中包含了人类可读的字符。
• 编码格式：常见的编码格式有ASCII、ISO-8859-1、GB2312、GBK、UTF-8、UTF-16 等。在Python中，通常使用UTF-8编码来处理文本文件，因为它支持多种语言的字符集。
• 特点：易于阅读和编辑，适用于存储文本数据，如程序代码、文章、日志等。

二进制文件

• 定义：二进制文件是以二进制形式存储的文件，其中包含了机器可读的字节序列。
• 特点：无法直接通过文本编辑器查看其内容，适用于存储非文本数据，如图片、音频、视频、可执行文件等。
• 处理：在Python中，使用二进制模式（如'rb'、'wb'）来打开和处理二进制文件。

文件操作和模式

文件的读写模式

mode	解释
r	只读【默认模式，文件必须存在，不存在则抛出异常】
w	只写，写之前会清空文件的内容，如果文件不存在，会创建新文件
a	追加的方式，在原本内容中继续写，如果文件不存在，则会创建新文件
r+	可读可写
w+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
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。
rb	二进制只读，与r类似，但用于二进制文件
wb	二进制只写，与w类似，但用于二进制文件
ab	二进制追加，与a类似，但用于二进制文件
rb+	二进制可读可写，与r+类似，但用于二进制文件
wb+	二进制打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件（与w+类似，但用于二进制文件）
ab+	二进制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（与a+类似，但用于二进制文件）

文件的操作

操作类型	方法/函数	描述	示例
打开文件	open(file, mode='r', ...)	返回文件对象，用于读取或写入文件	file = open('example.txt', 'r')
读取文件内容	read(size=-1)	读取整个文件内容	content = file.read()
	readline(size=-1)	读取一行内容	line = file.readline()
	readlines(hint=-1)	读取所有行并返回一个列表	lines = file.readlines()
写入文件内容	write(string)	将字符串写入文件	file.write('Hello, World!\n')
关闭文件	close()	关闭文件，释放资源	file.close()
文件指针操作	seek(offset, whence=0)	移动文件指针到指定位置	file.seek(0)
	tell()	返回文件指针当前位置	position = file.tell()
上下文管理	with open(...) as file	使用上下文管理器自动管理文件打开和关闭	with open('example.txt', 'r') as file: ...
二进制模式	open(file, 'rb')	以二进制读模式打开文件	with open('image.png', 'rb') as file: ...
	open(file, 'wb')	以二进制写模式打开文件	with open('output.bin', 'wb') as file: ...

打开文件

使用open函数可以打开一个文件，并返回一个文件对象。基本语法如下：

file_object = open(file_path, mode='r', encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

• file_path：文件路径，可以是相对路径或绝对路径。
• mode：模式字符串，决定了文件是以什么方式打开的。常用的模式有：
• 'r'：只读模式（默认）。
• 'w'：写入模式，会覆盖文件内容。
• 'a'：追加模式，在文件末尾添加内容。
• 'b'：二进制模式，可以与其他模式组合使用，如'rb'、'wb'等。
• '+'：更新模式，可以读取和写入，如'r+'、'w+'、'a+'。
• encoding：指定文件的编码方式，默认为None（系统默认编码，通常是UTF-8）。
• errors：指定如何处理编码和解码错误。
• newline：控制换行符的行为。
• closefd：如果为False，则文件描述符不会关闭。
• opener：一个自定义的开文件器，通常不使用。

文件对象的常用方法

文件对象提供了多种方法来读取、写入和操作文件。

读取文件

• read(size=-1)：读取整个文件内容，如果指定size，则读取指定数量的字符。
• readline(size=-1)：读取一行内容，如果指定size，则读取指定数量的字符或到行结束。
• readlines(hint=-1)：读取文件中的所有行，并返回一个包含每行作为元素的列表。如果指定hint，则读取大约那么多字节的内容。

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

写入文件

• write(string)：将字符串写入文件。
• writelines(lines)：将字符串列表写入文件。不会自动添加换行符，需要手动添加。

with open('example.txt', 'w') as file:
    file.write('Hello, World!\n')
    file.writelines(['This is a line.\n', 'This is another line.\n'])

文件指针操作

• seek(offset, whence=0)：改变当前文件操作指针的位置。whence可以是0（文件开头）、1（当前位置）、2（文件末尾）。
• tell()：返回当前文件操作指针的位置。
• flush()：刷新内部缓冲区，将缓冲的数据立即写入文件。

with open('example.txt', 'r+') as file:
    content = file.read(5)  # 读取前5个字符
    print(content)
    file.seek(0)  # 将文件指针移回文件开头
    file.write('Hi ')  # 覆盖前5个字符
    file.flush()  # 刷新缓冲区，确保数据写入文件

关闭文件

文件对象可以使用close()方法手动关闭，但更好的方式是使用with语句，这样文件会在块结束时自动关闭。

with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
# 文件在这里会自动关闭

二进制文件的操作

对于二进制文件，使用'rb'、'wb'等模式打开文件。

# 写入二进制文件
with open('example.bin', 'wb') as file:
    file.write(b'\x00\x01\x02\x03\x04')

# 读取二进制文件
with open('example.bin', 'rb') as file:
    content = file.read()
    print(content)  # 输出: b'\x00\x01\x02\x03\x04'

使用os和pathlib模块进行文件和目录操作

Python还提供了os和pathlib模块来进行文件和目录的操作，如创建目录、删除文件、重命名文件等。

• os模块：提供了许多与操作系统交互的函数。
• pathlib模块：提供了面向对象的路径操作方法。

import os

# 创建目录
os.makedirs('new_directory', exist_ok=True)

# 删除文件
os.remove('example.txt')

# 重命名文件
os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')

# 列出目录内容
print(os.listdir('.'))

使用pathlib：

from pathlib import Path

# 创建路径对象
path = Path('example.txt')

# 检查文件是否存在
if path.exists():
    print('File exists.')

# 创建目录
Path('new_directory').mkdir(parents=True, exist_ok=True)

# 读取文件内容
content = path.read_text()
print(content)