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Python 中的文件

本文介绍 Python 如何处理文件以及标准输入和输出，我们将展示如何从文件读取和写入文件。

Python 中的所有内容都是一个对象，UNIX 中的所有内容都是文件。

Python open函数

open()函数用于在 Python 中打开文件。

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

file是要打开的文件的名称。 mode指示如何打开文件：用于读取，写入或附加。 buffering是用于设置缓冲策略的可选整数。 encoding是用于解码或编码文件的编码名称。 errors是一个可选的字符串，它指定如何处理编码和解码错误。 newline控制换行符的行为。

文件模式为：

模式 含义
'r' 读取（默认）
'w' 写入
'a' 追加
'b' 二进制数据
'+' 更新（读写）
'X' 互斥创建，如果文件存在则失败

在以下示例中，我们使用此文本文件。

works.txt

Lost Illusions
Beatrix
Honorine
The firm of Nucingen
Old Goriot
Colonel Chabert
Cousin Bette

Python with 语句

处理文件通常会导致错误； 因此，我们必须管理可能的异常。 另外，当不再需要文件对象时，必须关闭该文件对象。 with语句通过封装通用的准备和清除任务来简化异常处理。 它还会自动关闭打开的文件。

read_width.py

#!/usr/bin/env python

# read_width.py

with open('works.txt', 'r') as f:

    contents = f.read()
    print(contents)

该示例读取works.txt文件的内容。

with open('works.txt', 'r') as f:

通过open()函数，我们打开works.txt文件进行读取。 文件对象的别名为f。 with语句负责处理异常和关闭打开的文件。

contents = f.read()

read()方法读取所有内容，直到 EOF。 它将数据作为一个大字符串返回。

Python 读取函数

read()函数从文件中读取指定数量的字节。 如果未指定字节数，它将读取整个文件。

read_data.py

#!/usr/bin/env python

# read_data.py

import sys

with open('works.txt', 'r') as f:

    print(f.read(5))
    print(f.read(9))

该代码示例从文件中读取了五个字母，并将它们打印到控制台。 然后读取并打印另外九个字母。 第二个操作继续从第一个操作结束的位置读取。

$ ./read_data.py
Lost
Illusions

Python 文件位置

文件位置是我们从中读取数据的文件位置。 tell()方法给出文件中的当前位置，seek()方法移动文件中的位置。

file_positions.py

#!/usr/bin/env python

# file_positions.py

with open('works.txt', 'r') as f:

    print(f.read(14))
    print(f"The current file position is {f.tell()}")

    f.seek(0, 0)

    print(f.read(30))

在示例中，我们读取 14 个字节，然后确定并打印当前文件位置。 我们将当前文件位置移到seek()的开头，再读取 30 个字节。

$ ./file_positions.py
Lost Illusions
The current file position is 14
Lost Illusions
Beatrix
Honorin

Python readline 方法

readline()方法从文件读取一行。 字符串中保留尾随换行符。 函数到达文件末尾时，将返回一个空字符串。

readbyline.py

#!/usr/bin/env python

# readbyline.py

with open('works.txt', 'r') as f:

    while True:

        line = f.readline()

        if not line:
            break

        else:
            print(line.rstrip())

使用readline()方法和 while 循环，我们从文件中读取了所有行。

while True:

我们开始无止境的循环； 因此，我们稍后必须使用break语句跳过循环。

line = f.readline()

从文件中读取一行。

if not line:
    break

else:
    print(line.rstrip())

如果到达 EOF，则调用break语句； 否则，我们将该行打印到控制台，同时在该行的末尾删除换行符。

在下面的示例中，我们使用一种更方便的方式浏览文件的各行。

read_file.py

#!/usr/bin/env python

# read_file.py

with open('works.txt', 'r') as f:

    for line in f:

        print(line.rstrip())

在内部，文件对象是迭代器。 我们可以将文件对象传递给 for 循环来遍历它。

Python readlines 方法

readlines()方法读取数据，直到文件结尾，然后返回行列表。

readlines.py

#!/usr/bin/env python

# readlines.py

with open('works.txt', 'r') as f:

    contents = f.readlines()

    for i in contents:

        print(i.strip())

readlines()方法将文件的所有内容读入内存。 但是，对于非常大的文件，这可能会出现问题。

Python 写方法

write()方法将字符串写入文件。

strophe.py

#!/usr/bin/env python

# strophe.py

text = '''Incompatible, it don't matter though
'cos someone's bound to hear my cry
Speak out if you do
You're not easy to find\n'''

with open('strophe.txt', 'w') as f:

    f.write(text)

这次我们以“ w”模式打开文件，以便我们可以对其进行写入。 如果该文件不存在，则会创建它。 如果存在，它将被覆盖。

$ cat strophe.txt
Incompatible, it don't matter though
'cos someone's bound to hear my cry
Speak out if you do
You're not easy to find

Python 标准 I/O

基本的 I/O 连接共有三种：标准输入，标准输出和标准错误。 标准输入是进入程序的数据。 标准输入来自键盘。 标准输出是我们使用 print 关键字打印数据的地方。 除非重定向，否则它是终端控制台。 标准错误是程序写入错误消息的流。 通常是文本终端。

Python 中的标准输入和输出是sys模块中的对象。

对象 描述
sys.stdin 标准输入
sys.stdout 标准输出
sys.stderr 标准错误

符合 UNIX 的哲学，标准 I/O 流是文件对象。

Python 标准输入

标准输入是进入程序的数据。

read_name.py

#!/usr/bin/env python

# read_name.py

import sys

print('Enter your name: ', end='')

name = ''

sys.stdout.flush()

while True:

    c = sys.stdin.read(1)

    if c == '\n':
        break

    name = name + c

print('Your name is:', name)

read()方法从标准输入读取一个字符。 在我们的示例中，系统提示您输入“输入您的姓名”。 我们输入名称，然后按输入。 输入键生成new line字符：\n。

$ ./read_name.py
Enter your name: Peter
Your name is: Peter

为了获得输入，我们可以使用更高级别的函数：input()和raw_input()。

如果提供了input()函数，则会打印提示并读取输入。

input_example.py

#!/usr/bin/env python

# input_example.py

data = input('Enter value: ')

print('You have entered:', data)


$ ./input_example.py
Enter value: Hello there
You have entered: Hello there

Python 标准输出

标准输出是我们打印数据的地方。

std_output.py

#!/usr/bin/env python

# std_output.py

import sys

sys.stdout.write('Honore de Balzac, Father Goriot\n')
sys.stdout.write('Honore de Balzac, Lost Illusions\n')

在示例中，我们将一些文本写入标准输出。 在我们的例子中，这是终端控制台。 我们使用write()方法。

$ ./stdout.py
Honore de Balzac, Father Goriot
Honore de Balzac, Lost Illusions

默认情况下，print函数将一些文本放入sys.stdout。

print_fun.py

#!/usr/bin/env python

# print_fun.py

print('Honore de Balzac')
print('The Splendors and Miseries of Courtesans', 'Gobseck', 'Father Goriot', sep=":")

vals = [1, 2, 3, 4, 5]

for e in vals:
    print(e, end=' ')

print()

在此示例中，我们使用sep和end参数。 sep分隔打印的对象，end定义最后打印的内容。

$ ./print_fun.py
Honore de Balzac
The Splendors and Miseries of Courtesans:Gobseck:Father Goriot
1 2 3 4 5

可以使用print()函数写入文件。 print()函数包含一个file参数，该参数告诉我们在哪里打印数据。

print2file.py

#!/usr/bin/env python

# print2file.py

with open('works.txt', 'w') as f:

    print('Beatrix', file=f)
    print('Honorine', file=f)
    print('The firm of Nucingen', file=f)

我们打开一个文件，并在其中写入 Balzac 书的三个书名。 文件对象被赋予file参数。

$ cat works.txt
Beatrix
Honorine
The firm of Nucingen

Python 重定向

标准输出可以重定向。 在以下示例中，我们将标准输出重定向到常规文件。

redirect.py

#!/usr/bin/env python

# redirect.py

import sys

with open('output.txt', 'w') as f:

    sys.stdout = f

    print('Lucien')
    sys.stdout.write('Rastignac\n')
    sys.stdout.writelines(['Camusot\n', 'Collin\n'])

    sys.stdout = sys.__stdout__

    print('Bianchon')
    sys.stdout.write('Lambert\n')

在redirect.py脚本中，我们将标准输出重定向到常规文件output.txt。 然后，我们恢复原始的标准输出。 std.output的原始值保存在特殊的sys.__stdout__变量中。

$ ./redirect.py
Bianchon
Lambert
$ cat output.txt
Lucien
Rastignac
Camusot
Collin

Python pickle模块

到目前为止，我们一直在处理简单的文本数据。 如果我们使用对象而不是简单的文本怎么办？ 在这种情况下，我们可以使用pickle模块。 此模块序列化 Python 对象。 Python 对象将转换为字节流并写入文本文件。 此过程称为酸洗。 从文件读取并重建对象的逆操作称为反序列化或解腌。

pickle_ex.py

#!/usr/bin/env python

# pickle_ex.py

import pickle

class Person:

    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def get_name(self):
        return self.name

    def get_age(self):
        return self.age

person = Person('Monica', 15)
print(person.get_name())
print(person.get_age())

with open('monica', 'wb') as f:
    pickle.dump(person, f)

with open('monica', 'rb') as f2:
    monica = pickle.load(f2)

print(monica.get_name())
print(monica.get_age())

在我们的脚本中，我们定义一个Person类。 我们创建一个人，我们使用dump()方法腌制对象。 我们关闭文件，再次打开以进行读取，然后使用load()方法解开对象。

$ ./pickle_ex.py
Monica
15
Monica
15

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