file文件操作_操作系统底层关系_写入文件
文件操作
一个完整的程序一般都包括数据的存储和读取；我们在前面写的程序数据都没有进行实际的存储，因此python解释器执行完数据就消失了。实际开发中，我们经常需要从外部存储介质（硬盘、光盘、U盘等）读取数据，或者将程序产生的数据存储到文件中，实现“持久化”保存。
有基础的同学知道，很多软件系统是将数据存储的数据库中；数据库实际也是基于文件形式存储的，本章我们就学习文件的相关操作。
文本文件和二进制文件
按文件中数据组织形式，我们把文件分为文本文件和二进制文件两大类。
-
文本文件
文本文件存储的是普通“字符”文本，python默认为
unicode字符集（两个字节表示一个字符，最多可以表示：65536个），可以使用记事本程序打开。 -
二进制文件
二进制文件把数据内容用“字节”进行存储，无法用记事本打开。必须使用专用的软件解码。常见的有：MP4视频文件、MP3音频文件、JPG图片、doc文档等等。
文件操作相关模块概述
Python标准库中，如
下是文件操作相关的模块。
| 名称 | 说明 |
| bz2、gzip、zipfile、zlib、tarfile | 用于处理压缩和解压缩文件（分别对应不同的算法） |
| csv模块 | 用于csv文件处理 |
| filecmp模块 | 用于文件的比较 |
| fileinput模块 | 处理多个输入文件 |
| fnmatch模块 | 使用模式来匹配文件路径名 |
| glob模块 | 查找符合特定规则的文件路径名 |
| io模块 | 文件流的输入和输出操作 input output |
| os模块 | 基本操作系统功能，包括文件操作 |
| pickle和cPickle | 用于序列化和反序列化 |
| xml包 | 用于XML数据处理 |
创建文件对象open()
open()函数用于创建文件对象，基本语法格式如下：
open(文件名[,打开方式])
如果只是文件名，代表在当前目录下的文件。文件名可以录入全路径，比如：D:\a\b.txt
为了减少\的输入，可以使用原始字符串：r“d:\b.txt”示例如下：
f = open(r"d:\b.txt","w")
打开方式有如下几种：
| 模式 | 描述 |
| r | 读 read模式 |
| w | 写 write模式。如果文件不存在则创建；如果文件存在，则重写新内容； |
| a | 追加append模式。如果文件不存在则创建；如果文件存在，则在文件末尾追加内容 |
| b | 二进制binary模式（可与其他模式组合使用） |
| + | 读、写模式（可与其他模式组合使用） |
文本文件对象和二进制文件对象的创建：
- 如果没有增加模式
b，则默认创建的是文本文件对象，处理的基本单元是“字符”。 - 如果是二进制模式
b，则创建的是二进制文件对象，处理的基本单元是“字节”。
文本文件的写入
基本的文件写入操作
文本文件的写入一般就是三个步骤：
- 创建文件对象
- 写入数据
- 关闭文件对象
我们首先创建一个小程序，体验一下文本文件的写入操作。
【操作】文本写入操作简单测试
f = open(r"a.txt","a")
s = "不温浊酒"
f.write(s)
f.close()
或者使用with上下文管理：
with open(r"b.txt","a") as f:s = "不温浊酒"f.write(s)
执行结果：
不温浊酒编码知识_中文乱码问题解决
常用编码介绍
在操作文本文件时，经常会操作中文，这时候就经常会碰到乱码问题。为了让大家有能力解决中文乱码问题，这里简单介绍一下各种编码之间的关系。
常用编码之间的关系如下：
ASCII
全称为American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码，这是世界上最早最通用的单字节编码系统，主要用来显示现代英语及其他西欧语言。
ASCII码用7位表示，只能表示128个字符。只定义了27=128个字符，用7bit即可完全编码，而一字节8bit的容量是256，所以一字节ASCII的编码最高位总是0。0～31表示控制字符如回车、退格、删除等；32～126表示打印字符即可以通过键盘输入并且能显示出来的字符； 其中48～57为0到9十个阿拉伯数字，65～90为26个大写英文字母，97～122号为26个小写英文字母，其余为一些标点符号、运算符号等，具体可以参考
ASCII标准表（大家自行百度，不在此赘述）。
ISO8859-1
ISO-8859-1又称Latin-1，是一个8位单字节字符集，它把ASCII的最高位也利用起来，并兼容了ASCII，新增的空间是128，但它并没有完全用完。
在ASCII编码之上又增加了西欧语言、希腊语、泰语、阿拉伯语、希伯来语对应的文字符号，它是向下兼容ASCII编码
GB2312,GBK,GB18030
GB2312
GB2312全称为信息交换用汉字编码字符集，是中国于1980年发布，主要用于计算机系统中的汉字处理。GB2312主要收录了6763个汉字、682个符号。
GB2312覆盖了汉字的大部分使用率，但不能处理像古汉语等特殊的罕用字，所以后来出现了像GBK、GB18030这种编码。
GB2312完全兼容ISO8859-1
GBK
全称为Chinese Internal Code Specification，即汉字内码扩展规范，于1995年制定。它主要是扩展了GB2312，在它的基础上又加了更多的汉字，它一共收录了21003个汉字
GB18030
现在最新的内码字集于2000年发布，并于2001年强制执行，包含了中国大部分少数民族的语言字符，收录汉字数超过70000余个。
它主要采用单字节、双字节、四字节对字符编码，它是向下兼容GB2312和GBK的，虽然是我国的强制使用标准，但在实际生产中很少用到，用得最多的反而是GBK和GB2312
Unicode
Unicode编码设计成了固定两个字节，所有的字符都用16位(2^16=65536)表示，包括之前只占8位的英文字符等，所以会造成空间的浪费，UNICODE在很长的一段时间内都没有得到推广应用。
Unicode完全重新设计，不兼容iso8859-1，也不兼容任何其他编码。
UTF-8
对于英文字母，unicode也需要两个字节来表示。所以unicode不便于传输和存储。因此而产生了UTF编码，UTF-8全称是（8-bit Unicode Transformation Format）。
UTF编码兼容iso8859-1编码，同时也可以用来表示所有语言的字符，不过，UTF编码是不定长编码，每一个字符的长度从1-4个字节不等。其中，英文字母都是用一个字节表示，而汉字使用三个字节。一般项目都会使用UTF-8。
中文乱码问题
windows操作系统默认的编码是GBK，Linux操作系统默认的编码是UTF-8。当我们用open()时，调用的是操作系统打开的文件，默认的编码是GBK
【示例】中文字符文件，乱码出现测试
#测试写入中文
f = open(r"b.txt","w")
f.write("不温浊酒")
f.close()
运行结果（Linux环境中不存在这个问题）:
我们在文件编辑区单击右键，选择FileEncoding，选择GBK即可：
再选择Reload，文件即显示正常。
#测试写入中文
f = open(r"b.txt","w",encoding="utf-8")
f.write("不温浊酒")
f.close()
运行结果：
write()/writelines()写入数据
write(a)：把字符串a写入到文件中
writelines(b)：把字符串列表写入文件中，不添加换行符
【操作】添加字符串列表数据到文件中
f = open(r"d:\bb.txt","w",encoding="utf-8")
s = ["张三\n","李四\n","王五\n"]
f.writelines(s)
f.close()
运行结果：
关闭流要点1_finally异常管理
close()关闭文件流
由于文件底层是由操作系统控制，所以我们打开的文件对象必须显式调用close()方法关闭文件对象。当调用close()方法时，首先会把缓冲区数据写入文件(也可以直接调用flush()方法)，再关闭文件，释放文件对象。
为了确保打开的文件对象正常关闭，一般结合异常机制的finally或者with关键字实现无论何种情况都能关闭打开的文件对象。
【操作】结合异常机制的finally，确保关闭文件对象
try:f = open(r"my01.txt","a")s = "不温浊酒"f.write(s)
except BaseException as e:print(e)
finally:f.close()
关闭流要点2_with上下文管理
with关键字（上下文管理器）可以自动管理上下文资源，不论什么原因跳出with块，都能确保文件正确的关闭，并且可以在代码块执行完毕后自动还原进入该代码块时的现场。
【操作】使用with管理文件写入操作
s = ["张三\n","李四\n","王五\n"]
with open(r"d:\bb.txt","w") as f:f.writelines(s)
文本文件的读取
文件的读取一般使用如下三个方法：
-
read([size])从文件中读取size个字符，并作为结果返回。如果没有size参数，则读取整个文件。 读取到文件末尾，会返回空字符串。 -
readline()读取一行内容作为结果返回。读取到文件末尾，会返回空字符串
-
readlines()文本文件中，每一行作为一个字符串存入列表中，返回该列表
【操作】 读取一个文件前4个字符
with open(r"a.txt","r",encoding="utf-8") as f:print(f.read(4))
【操作】文件较小，一次将文件内容读入到程序中
with open(r"d:\bb.txt","r") as f:print(f.read())
【操作】按行读取一个文件
with open(r"bb.txt","r") as f:while True:fragment = f.readline()if not fragment:breakelse:print(fragment,end="")
【操作】使用迭代器（每次返回一行）读取文本文件
with open(r"d:\bb.txt","r") as f:for a in f:print(a,end="")
【操作】为文本文件每一行的末尾增加行号
with open("b.txt","r",encoding="utf-8") as f:lines = f.readlines()lines2 = [line.rstrip()+" #"+str(index)+"\n" for index,line in zip(range(1,len(lines)+1),lines)]
with open("b.txt","w",encoding="utf-8") as f:f.writelines(lines2)
二进制文件的读写_图片文件的拷贝
二进制文件的处理流程和文本文件流程一致。首先还是要创建文件对象，不过，我们需要指定二进制模式，从而创建出二进制文件对象。例如：
f = open(r"d:\a.txt", 'wb') #可写的、重写模式的二进制文件对象
f = open(r"d:\a.txt", 'ab') #可写的、追加模式的二进制文件对象
f = open(r"d:\a.txt", 'rb') #可读的二进制文件对象
创建好二进制文件对象后，仍然可以使用write()、read()实现文件的读写操作。
【操作】 读取图片文件，实现文件的拷贝
with open('logo1.png', 'rb')as srcFile,open("ddd.png","wb") as destFile:for line in srcFile:destFile.write(line)
文件对象常用方法和属性总结_seek()任意位置操作
文件对象的常用属性和方法
文件对象封装了文件相关的操作。在前面我们学习了通过文件对象对文件进行读写操作。本节我们详细列出文件对象的常用属性和方法，并进行说明。
文件对象的属性
| 属性 | 说明 |
|---|---|
| name | 返回文件的名字 |
| mode | 返回文件的打开模式 |
| closed | 若文件被关闭, 则返回True |
文件对象的打开模式
| 模式 | 说明 |
|---|---|
| r | 读模式 |
| w | 写模式 |
| a | 追加模式 |
| b | 二进制模式（可与其他模式组合） |
| + | 读写模式（可以其他模式组合） |
文件对象的常用方法
| 方法名 | 说明 |
|---|---|
| read([size]) | 从文件中读取size个字节或字符的内容返回。若省略[size]，则读取到文件末尾，即一次读取文件所有内容 |
| readline() | 从文本文件中读取一行内容 |
| readlines() | 把文本文件中每一行都作为独立的字符串对象，并将这些对象放入列表返回 |
| write(str) | 将字符串str内容写入文件 |
| writelines(s) | 将字符串列表s写入文件文件，不添加换行符 |
| seek(offset [,whence]) | 把文件指针移动到新的位置，offset表示相对于whence的多少个字节的偏移量；offset：off为正往结束方向移动，为负往开始方向移动whence不同的值代表不同含义：0: 从文件头开始计算（默认值）1：从当前位置开始计算2：从文件尾开始计算 |
| tell() | 返回文件指针的当前位置 |
| truncate([size]) | 不论指针在什么位置，只留下指针前size个字节的内容，其余全部删除；如果没有传入size，则当指针当前位置到文件末尾内容全部删除 |
| flush() | 把缓冲区的内容写入文件，但不关闭文件 |
| close() | 把缓冲区内容写入文件，同时关闭文件，释放文件对象相关资源 |
文件任意位置操作
【示例】seek()移动文件指针示例
#e.txt的内容是：abcefghljklmn
with open("e.txt","r",encoding="utf-8") as f:print("文件名是：{0}".format(f.name)) #文件名是：e.txtprint(f.tell()) #0print("读取的内容：{0}".format(str(f.readline()))) #读取的内容：abcdefghijklmnprint(f.tell()) #14f.seek(3,0)print("读取的内容：{0}".format(str(f.readline()))) #读取的内容：defghijklmn
使用pickle实现序列化和反序列化
使用pickle序列化
序列化指的是：将对象转化成“串行化”数据形式，存储到硬盘或通过网络传输到其他地方。反序列化是指相反的过程，将读取到的“串行化数据”转化成对象。
我们可以使用pickle模块中的函数，实现序列化和反序列操作。
Python中，一切皆对象，对象本质上就是一个“存储数据的内存块”。有时候，我们需要将“内存块的数据”保存到硬盘上，或者通过网络传输到其他的计算机上。这时候，就需要“对象的序列化和反序列化”。 对象的序列化机制广泛的应用在分布式、并行系统上。
序列化我们使用：
pickle.dump(obj, file) obj就是要被序列化的对象，file指的是存储的文件
pickle.load(file) 从file读取数据，反序列化成对象
