Python回顾与整理7：文件和输入输出

0.说明

        

        主要是下面的内容：

  • 文件对象：内建函数、内建方法、属性
  • 标准文件
  • 文件系统：访问方法、文件执行
  • 持久化存储
  • 标准库中与文件有关的模块

1.文件对象

        文件对象是用来访问文件的接口，而文件只是连续的字节序列，数据的传输经常会用到字节流，无论字节流是由单个字节还是大块数据组成。

2.文件内建函数（open()和file()）

        内建函数open()以及file()提供了初始化输入/输出（I/O）操作的通用接口，如果打开文件成功，则会返回一个文件对象，否则会引发IOError异常，open()和file()并没有任何区别，可以任意替换，基本语法如下：


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file_object = open(file_name, access_mode='r', buffering=-1)

        说明如下：

  • file_name：包含要打开的文件名的字符串表示，可以是相对路径或绝对路径
  • access_mode：访问模式，可选参数，如果没有指定，默认值为'r'（字符串表示）

        访问模式主要有下面几种：

模式 说明
'r' 读取，文件必须要存在
'w' 写入，文件存在则清空原来文件内容再写入；文件不存在则自动创建该文件并写入内容
'a' 追加，文件存在只会在文件后面追加数据；文件不存在则自动创建该文件并写入内容
'+' 表示可读可写，但不能单独使用，一般与'r'一起使用
'b'
以二进制模式访问文件，但不能作为第一个字符出现，对于Unix系统来说，可能会被忽略掉，因为Unix系统默认把所有文件当作进制文件，所以使用'b'模式时，一般是希望在所有系统平台上都是用二进制模式来访问文件（比如在Windows上）
'U'
通用换行符支持（UNS），用来处理不同操作系统平台上的换行符（\n,\r或者\r\n），使用该模式时，文件对象的newlines属性会记录它曾“看到的”文件的行结束符，文件刚打开时，程序还没有遇到换行符，newlines值为None，在文件第一行被读取后，它被设置为第一行的结束符，如果遇到其他类型的行结束符，newlines会成为一个包含每种格式的元组。

不过需要注意的是，UNS中用于读取文本文件，没有对应的处理文件输出的方法。默认情况下该模式是打开的，如果不需要，可以在执行脚本文件时使用参数--without-universal-newlines

        常用的访问模式组合如下：

文件对象的访问模式
文件模式 操作
r 以读方式打开
rU或U 以读方式打开，同时提供通用换行符支持
w 以写方式打开（必要时清空）
a 以追加模式打开（从EOF开始，必要时创建新文件）
r+ 以读写模式打开
w+ 以读写模式打开（参见w）
a+ 以读写模式打开（参见a）
rb 以二进制读模式打开
wb 以二进制写模式打开（参见w）
ab 以二进制追加模式打开（参见a）
rb+ 以二进制读写模式打开（参见r+）
wb+ 以二进制读写模式打开（参见w+）
ab+ 以二进制读写模式打开（参见a+）
  • buffering：用于指示访问文件所采用的缓冲方式，采用默认方式即可

        0表示不缓冲，1表示缓冲一行数据，任何其他大于1的值代表使用给定值作为缓冲区大小。

        

3.文件内建方法

        open()成功执行后会返回一个文件对象，对该文件的所有操作都通过这个句柄来完成，其操作方法如下：

（1）输入

        主要如下：

  • read(size=-1)：读取给定数目个字节并以字符串返回，size默认为-1或其他负值时，表示全部读取

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>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleafclyyh\n', 'cl\n']

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.read()

'xpleafclyyh\ncl\n'

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.read(6)

'xpleaf'

>>> f.close()
  • readline(size=-1)：读取文件的一行并以字符串返回，size默认为-1或其他负值时，表示全部读取，给定size值时，如果小于当前行的字节数，则不完整地读取一行，否则则会完整读取该行

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>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleafclyyh\n', 'cl\n']

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readline()

'xpleafclyyh\n'

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readline(6)

'xpleaf'

>>> f.readline(10)

'clyyh\n'

>>> f.close()
  • readlines([size])：以列表的方式返回所有的行，不过在测试时size参数没有起作用

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>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleafclyyh\n', 'cl\n']

>>> f.close()

        另外还有一个xreadlines()的方法，可以不用全部读取所有的行以节省空间，不过由于现在文件读取可以使用for循环迭代的方式，即for eachLine in file，所以可以不使用xreadlines()即可以节省内存空间。

        在读取操作时可以看到，Pytthon不会自动为我们去掉换行符，所以一般我们这样处理：


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f = open('myFile', 'r')

data = [line.strip() for line in f.readlines()]

f.close()

        同样，在下面的输出中，Python也不会自动为我们加上换行符，这个操作要我们自己完成。

（2）输出

        主要如下：

  • write(str)：把数据写入到文件中，需要写入一行数据时可以在字符串后面加行结束符即可，所以输出的方法并没有writeline()

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>>> f = open('test.txt', 'w')

>>> f.write('xpleaf')

>>> f.write('clyyh\n')

>>> f.write('cl\n')

>>> f.close()

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleafclyyh\n', 'cl\n']

>>> f.close()
  • writelines(seq)：接受一个字符串列表作为参数，将它们写入文件，不过行结束符并不会被自动加上

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>>> f = open('test.txt', 'w')

>>> data = ['xpleaf', 'test\n', 'clyyh\n']

>>> f.writelines(data)

>>> f.close()

>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleaftest\n', 'clyyh\n']

>>> f.close()

（3）文件内移动

        主要是下面的两个方法：

  • seek(offset[, whence])：移动文件指针到不同的位置，offset字节表示相对于位置whence的偏移量，whence的默认值为0，表示相对于文件的开头，1代表从当前位置算起，2代表从文件末尾算起
  • tell()：返回当前文件指针所在的位置

        举例如下：


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>>> f = open('test.txt', 'r')

>>> f.readlines()

['xpleafclyyh\n', 'cl\n']

>>> f.seek(0)

>>> f.read(6)

'xpleaf'

>>> f.tell()

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>>> f.seek(8)

>>> f.tell()

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>>> f.read()

'yyh\ncl\n'

>>> f.tell()

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>>> f.seek(-3, 1)

>>> f.tell()

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>>> f.read()

'cl\n'

>>> f.seek(0)

>>> f.tell()

0

>>> f.seek(-3, 2)

>>> f.tell()

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>>> f.read()

'cl\n'

>>> f.close()

（4）文件迭代

        在Python2.2之后，引进了迭代器和文件迭代，文件对象成为了它们自己的迭代器，因此可以通过使用for循环迭代（for line in file）的方式来取代xreadlines()的功能，这样的话就可以大大节省内存空间。因为文件对象本身就是一个迭代器，所以它有next()方法，并且在迭代完所有数据后会引发StopIteration异常。

（5）其他

        其他内建方法如下：

  • close()：通过关闭文件来结束对它的访问，如果不显式地关闭文件，那么可能丢失输出缓冲区的数据
  • flush()：直接把内部缓冲区中的数据立刻写入文件

        在执行f.write()的操作时，其实并没有把内容实时地写入到磁盘中，而是保存到内部缓冲区中，在文件关闭或执行flush()时都会保存在磁盘中。

  • flieno()：返回打开文件的描述符

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>>> f = open('welcome.txt', 'r')

>>> f.fileno()

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  • isatty()：当文件是一个类tty设备时返回True，否则返回False
  • truncate([size])：将文件截取到当前文件指针位置或者到给定size，以字节为单位

        所谓的截取其实就是把当前位置之后的文件内容删除，给定了size参数，表明从第几个字节开始截取（包括该字节），如果size没有给定，则默认从当前位置开始，如下：


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>>> f = open('test.txt', 'r+')

>>> f.read()

'clyyh'

>>> f.truncate()

>>> f.seek(0)

>>> f.read()

'clyyh'

>>> f.truncate(2)

>>> f.seek(0)

>>> f.read()

'cl'

（6）行分隔符与路径分隔符在不同操作系统中的差异

        如下：

  • 行分隔符：在POSIX（Unix系列或Mac OX X）系统上是'\n'字符，在旧的MacOS下是'\r'，而DOS和Wind32系统下结合了两者'\r\n'
  • 路径分隔符：POSIX使用'/'，DOS和Windows使用'\'，旧版本的MacOS使用':'

        如果要创建跨平台的应用时，就需要处理这些差异，不过Python中的os模块已经有相关属性来为我们处理这些差异：

有助于跨平台开发的os模块属性
os模块属性 描述
linesep 用于在文件中分隔行的字符串
sep 用来分隔文件路径名的字符串
pathsep 用于分隔文件路径的字符串
curdir 当前工作目录的字符串名称
pardir （当前工作目录的）父目录字符串名称

        下面是在Linux操作系统上的例子：


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>>> import os

>>> os.linesep

'\n'

>>> os.sep

'/'

>>> os.pathsep

':'

>>> os.curdir

'.'

>>> os.pardir

'..'

        下面是在Windows操作系统上的例子：


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>>> import os

>>> os.linesep

'\r\n'

>>> os.sep

'\\'

>>> os.pathsep

';'

>>> os.curdir

'.'

>>> os.pardir

'..'

        不过另外需要注意的是，print语句在输出时会自动为我们添加一个换行符，如果不需要该换行符，可以在输出语句后面加一个逗号','。

4.文件内建属性

        主要如下：

文件对象的属性
属性 描述
flie.closed 如果文件已经关闭返回True，否则返回False
file.encoding 文件所使用的编码——当Unicode字符串被写入数据时，它们将自动使用file.encoding转换为字节字符串；若file.encoding为None时使用系统默认编码
file.mode 文件打开时使用的访问模式
file.name
文件名
file.newlines 未读取到行分隔符时为None， 只有一种行分隔符时为一个字符串，当文件有多种类型的行结束符时，则为一个包含所有当前所遇到的行结束符的列表
file.softspace 为0表示在输出一数据后，要加上一个空格符，1表示不加。这个属性一般程序员用不着，由程序内部使用

        举例如下：


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>>> f = open('test.txt', 'r+')

>>> f.read()

'xpleaf\nclyyh\ncl'

>>> f.closed

False

>>> f.encoding

>>> f.mode

'r+'

>>> f.name

'test.txt'

>>> f.newlines

>>> f.softspace

0

        但是可以看到的是，newlines并没有任何输出。

5.标准文件

        只要Python程序一执行，其实就可以访问到下面的这三个标准文件：

  • 标准输入：键盘或磁盘的输入
  • 标准输出：到显示器的缓冲输出
  • 标准错误：到屏幕的非缓冲输出

        注意上面的缓冲指的是open()的第三个参数，而之所以说程序一执行就可以访问这3个标准文件，是因为这些文件预先已经被打开了，只要知道它们的文件句柄主可以随时访问这些文件，Python中可以通过sys模块来访问这些文件的句柄：

  • sys.stdin
  • sys.stdout
  • sys.stderr

        print语句通常是输出到sysy.stdout，而raw_input()则通常是从sys.stdin接收输入，如下：


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>>> import sys

>>> sys.stdout.write('xpleaf\n')

xpleaf

>>> sys.stdin.readline()

xpleaf

'xpleaf\n'

        其实上面的三个模块的属性也是file文件类型：


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>>> for stream in [sys.stdin, sys.stdout, sys.stderr]:

...   print type(stream)

... 

<type 'file'>

<type 'file'>

<type 'file'>

6.命令行参数

        在C语言中有argc和argv两个变量，分别代表参数个数和参数向量，在Python中，argc其实就是sys.argv列表的长度，而该列表的第一项sys.argv[0]永远是程序的名称。举例如下：

        程序代码：


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#!/usr/bin/env python

 

import sys

 

print 'you entered', len(sys.argv), 'arguments...'

print 'they were', str(sys.argv)

        执行结果：


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xpleaf@leaf:~$ python argv.py xpleaf clyyh cl

you entered 4 arguments...

they were ['argv.py', 'xpleaf', 'clyyh', 'cl']

        PYthon中关于命令行参数处理的模块如下：

  • getopt模块：不是很精细，但是简单
  • optparse模块：功能强大，更面向对象

7.文件系统

        Python对文件系统的访问通过os模块实现，该模块是Python访问操作系统功能的主要接口，但不是真正的接口，真正的接口是由操作系统提供的，所以可以有如下的关系：

Python程序—os模块—操作系统文件系统接口模块（由os模块根据不同的操作系统进行选择）

        而最常用的是os和os.path，这两个模块提供了与平台和操作系统无关的统一文件系统访问方法，如下：

  • os模块
os模块的文件/目录访问函数
函数 描述
文件处理
mkfifo()/mknod() 创建命名管道/创建文件系统节点
remove()/unlink() 删除文件
rename()/renames() 重命名文件
stat(),lstat(),xstat() 返回文件信息
symlink() 创建符号链接
utime() 更新时间戳
tmpfile() 创建并打开('w+b')一个新的临时文件
目录/文件夹
chdir()/fchdir() 改变当前工作目录/通过一个文件描述符改变当前工作目录
chroot() 改变当前进程的根目录
listdir() 列出指定目录的文件
getcwd()/getcwdu() 返回当前工作目录/功能相同，但返回一个Unicode对象
mkdir()/makedirs() 创建目录/创建多层目录
rmdir()/removedirs() 删除目录/删除多层目录
访问/权限
access() 检验权限模式
chmod() 改变权限模式
chown()/lchown() 改变owner和group ID/功能相同，但不会跟踪链接
umask() 设置默认权限模式
文件描述符操作
open() 底层的操作系统open（对于文件，使用标准的内建open()函数）
read()/write() 根据文件描述符读取/写入数据
dup()/dup2() 复制文件描述符号/功能相同，但是是复制到另一个文件描述符
设备号
makedev() 从major和minor设备号创建一个原始设备号
major()/minor() 从原始设备号获得major/minior设备号
  • os.path模块
os.path模块中的路径名访问函数
函数 描述
分隔
basename() 去掉目录路径，返回文件名
dirname() 去年文件名，返回目录路径
join() 将分离的各部分组合成一个路径名
split() 返回(dirname(), basename())元组
splitdrive() 返回(dirname, pathname)元组
splitext() 返回(filename, extension)元组
信息
getatime() 返回最近访问时间
getctime() 返回文件创建时间
getmtime() 返回最近文件修改时间
getsize() 返回文件大小（以字节为单位）
查询
exists() 指定路径（文件或目录）是否存在
isabs() 指定路径是否为绝对路径
isdir() 指定路径是否存在且为一个目录
isfile() 指定路径是否存在且为一个文件
islink() 指定路径是否存在且为一个符号链接
ismount() 指定路径是否存在且为一个挂载点
samefile() 两个路径名是否指向同一个文件

        关于os和os.path，一个经典的例子如下：


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#!/usr/bin/env python

 

import os

for tmpdir in ('/tmp', r'c:\temp'):

    if os.path.isdir(tmpdir):

        break

else:

    print 'no temp directory available'

    tmpdir = ''

 

if tmpdir:

    os.chdir(tmpdir)

    cwd = os.getcwd()

    print '*** current temporary directory'

    print cwd

 

    print '*** creating example directory...'

    os.mkdir('example')

    os.chdir('example')

    cwd = os.getcwd()

    print '*** new working directory: '

    print cwd

    print '*** original directory listing: '

    print os.listdir(cwd)

 

    print '*** creating test file...'

    fobj = open('test', 'w')

    fobj.write('foo\n')

    fobj.write('bar\n')

    fobj.close()

    print '*** updated directory listing: '

    print os.listdir(cwd)

 

    print "*** renaming 'test' to 'filetest.txt' "

    os.rename('test', 'filetest.txt')

    print '*** updated directory listing: '

    print os.listdir(cwd)

 

    path = os.path.join(cwd, os.listdir(cwd)[0])

    print '*** full file pathname'

    print path

    print '*** (pathname, basename) =='

    print os.path.split(path)

    print '*** (filename, extension) =='

    print os.path.splitext(os.path.basename(path))

 

    print '*** displaying file contents: '

    fobj = open(path)

    for eachLine in fobj:

        print eachLine,

    fobj.close()

 

    print '*** deleting test file'

    os.remove(path)

    print '*** updated directory listing: '

    print os.listdir(cwd)

    os.chdir(os.pardir)

    print '***  deleting test directory'

    os.rmdir('example')

    print '*** DONE'

        在Linux操作系统执行如下：


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xpleaf@leaf:~$ python ospathex.py 

*** current temporary directory

/tmp

*** creating example directory...

*** new working directory: 

/tmp/example

*** original directory listing: 

[]

*** creating test file...

*** updated directory listing: 

['test']

*** renaming 'test' to 'filetest.txt' 

*** updated directory listing: 

['filetest.txt']

*** full file pathname

/tmp/example/filetest.txt

*** (pathname, basename) ==

('/tmp/example', 'filetest.txt')

*** (filename, extension) ==

('filetest', '.txt')

*** displaying file contents: 

foo

bar

*** deleting test file

*** updated directory listing: 

[]

***  deleting test directory

*** DONE

        在Windows操作系统上执行如下：


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C:\Users\xpleaf\Source_code>python ospathex.py

*** current temporary directory

c:\temp

*** creating example directory...

*** new working directory:

c:\temp\example

*** original directory listing:

[]

*** creating test file...

*** updated directory listing:

['test']

*** renaming 'test' to 'filetest.txt'

*** updated directory listing:

['filetest.txt']

*** full file pathname

c:\temp\example\filetest.txt

*** (pathname, basename) ==

('c:\\temp\\example', 'filetest.txt')

*** (filename, extension) ==

('filetest', '.txt')

*** displaying file contents:

foo

bar

*** deleting test file

*** updated directory listing:

[]

***  deleting test directory

*** DONE

8.文件执行

        关于如何启动其他程序，以及如何与它们进行通信，或者是Python执行环境的一般信息，可以参考《Python回顾与整理12：执行环境》。

9.永久存储模块

        以二进制数据的形式来存储Python的复杂数据结构（如列表、字典等），主要是pickle和json，其它的在需要用到时查阅即可。

10.相关模块

        在需要使用时查阅即可。

时间： 2024-04-23 23:10:32

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0.说明                  学习Python其实也有好一段时间了,之前也做了不少笔记,但是要真正把Python学得很扎实,没有对Python系统的了解是远远不够的,哪怕是最基础的知识点,所以决定好好地回顾整理.         当然,就以<Python核心编程>这本书为纲,希望可以把自己对Python的理解连成系统的一条线. 1.语句和语法 `#`:注释 `\`:换行,如果是闭合操作符如`( )`,`[ ]`,`{ }`等,可以不使用`\` `:`:分号将代码头和代码体分开 `

Python回顾与整理8：错误和异常

0.说明         如果想写出用户体验高的代码,那么就需要考虑到在执行自己写的这段代码中在和用户交互的过程中可能会出现的问题,也就是说,需要对可能出现的异常进行处理,只有做好这些工作,才能写出用户体验好的代码. 1.什么是异常 错误         错误是语法(导致解释器无法解释)或逻辑(也就是代码质量问题)上的,在Python中,当检测到错误时,解释器会指出当前流无法继续执行下去,于是就出现了异常. 异常         程序出现了错误而在正常控制流以外采取的行为.         根据

Python回顾与整理2：Python对象

0.说明                  说对象是面向对象编程语言最重要的一部分一点也不为过,没有了"对象",面向对象将无从谈起.Python也是如此,如果无法掌握对象,你很难有大的进步与提升. 1.Python对象 (1)对象特性         Python使用对象模型来存储数据,构造任何类型的值都是一个对象,所有的Python对象都拥有下面的三个特性: 身份:每个对象一唯一身份标识,可使用内建函数id()查看该值(可以认为这个值是该对象的内在地址) 类型:对象的类型决定了对象(

Python回顾与整理9：函数和函数式编程

0.说明         无论在什么编程语言中,函数都不可或缺,充分利用函数的特性,可以大大减少我们程序中的代码量. 1.什么是函数         所谓函数,英文名为function,其实就是表示为实现一定功能的一段代码,显然,如果需要多次实现某一功能时,使用函数就是把重复代码放入其中,既节省空间,又有助于保持一致性(主要是修改代码时). (1)函数vs过程         两者都是可以被调用的实体,过程是简单.没有返回值.特殊的函数.在Python中,过程就是函数,因为解释器会隐匿地返回默认