python基础-09-读写文件

【README】

本文总结自《python编程快速上手-让繁琐工作自动化》第9章，非常棒的一本书，墙裂推荐；

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【9】读写文件

【9.1】文件与文件路径

【9.1.1】windows操作系统上的倒(反)斜杠与linux及macOS上的正斜杠

1）路径分隔符：

• windows系统： 路径书写使用倒斜杠\ 作为文件夹之间的分隔符；
• linux及macOS系统：路径书写使用正斜杠/ 作为文件夹之间的分隔符；

2）使用pathlib模块的Path()函数来处理非常简单：

• 传入单个文件或文件夹名称给Path，它会返回一个文件路径的字符串

from pathlib import Path  # 导入标准库 pathlib 中的 Path 类  print('\n\n=== pathlib模块的Path()函数打印路径分隔符')
print(Path('a', 'b', 'c')) # a\b\c
print(type(Path('a', 'b', 'c'))) #  <class 'pathlib.WindowsPath'>

【补充】 导入pathlib的惯例是运行 from pathlib import Path，如果不这样做，我们就必须通过 pathlib.Path 来使用Path()函数；

• 当使用正斜杠表示文件或文件夹路径时，pathlib能够确保该路径运行在所有操作系统上；

3）把文件名称连接到文件夹名称末尾

# 把文件名称连接到文件夹名称末尾
print('\n\n===把文件名称连接到文件夹名称末尾')
myFiles = ['a.txt', 'b.txt']
for fileName in myFiles:print(Path(r'D:\studynote\05-python_discover\file', fileName))# D:\studynote\05-python_discover\file\a.txt
# D:\studynote\05-python_discover\file\b.txt

【9.1.2】使用/运算符 连接路径

1）使用/ 运算符连接路径时： 需要注意的是， 前两个值中有一个必须是 Path对象；

# 9.1.2 使用/运算符连接路径
print(Path('a') / 'b' / 'c') # a\b\c

【9.1.3】当前工作目录

# 9.1.3 当前工作目录 使用Path.cwd()函数获取
print('\n\n===当前工作目录：', Path.cwd())
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file

【9.1.4】主目录

# 9.1.4 Path.home() 主目录
print(Path.home()) # C:\Users\xxx

【9.1.5】绝对路径与相对路径

1）有两种方法可以指定文件路径：

• 绝对路径： 总是从根文件夹开始；
• 相对路径：相对于程序的当前工作目录；

2）文件夹的特殊标识：

• 点号(.)表示文件夹时：表示当前这个文件夹；（如 a.txt 与 .\a.txt 是同一个文件）
• 两个点号(…) 表示文件夹时：表示父文件夹；

【9.1.6】用 os.makedirs() 创建新文件夹

# 使用os.makedirs 创建新文件夹(同时创建多个嵌套子文件夹)
print('\n\n=== 使用os.makedirs 创建新文件夹(同时创建多个嵌套子文件夹)')
import os
os.makedirs(str(Path.cwd()) + '/d2/d22/d222')
# mkdir()只能创建一个目录
Path(Path.cwd() / 'e2').mkdir()

1）若重复执行，则报错如下：

FileExistsError: [WinError 183] 当文件已存在时，无法创建该文件。: 'D:\\studynote\\00-ai-llm\\workbench\\PythonBasicStudy\\chapter09_rw_file/d2/d22/d222'# 或者FileExistsError: [WinError 183] 当文件已存在时，无法创建该文件。: 'D:\\studynote\\00-ai-llm\\workbench\\PythonBasicStudy\\chapter09_rw_file\\e2'

2）如何安全执行 os.makedirs() 与 Path().mkdir ，若path对象表示的文件或文件夹存在，则不创建； （重点-文件夹或文件，有则跳过无则不创建）

def diy_makedirs_if_not_exist(path):if not path.exists():os.makedirs(path)def diy_mkdir_if_not_exist(path):if not path.exists():path.mkdir()# 创建嵌套子文件夹
diy_makedirs_if_not_exist(Path.cwd() / '/d4/d44/d444')
# 创建单个文件夹
diy_mkdir_if_not_exist(Path.cwd() / '/e4')

【9.1.7】处理绝对路径与相对路径

1）判断是否绝对路径：调用 Path.is_absolute() 方法；

print(Path.cwd().is_absolute()) # True# 从相对路径获取绝对路径
print('\n\n===从相对路径获取绝对路径(把 Path.cwd()放在相对路径Path对象的前面)')
print(Path('d1/d2/d3')) # d1\d2\d3
print(Path.cwd() / Path('d1/d2/d3'))
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\d1\d2\d3

2）os.path 模块提供了一些有用的函数：

• os.path.abspath(path)： 返回参数的绝对路径的字符串； 这是把相对路径转为绝对路径的简单方法；
• os.path.isabs(path) ： 若参数path是一个绝对路径，则返回True； 若是相对路径，则返回False；
• os.path.relpath(path, start) 返回从开始路径start到path的相对路径的字符串； 若没有提供start开始路径，则把当前工作目录作为开始路径；

# os.path() 提供的一些函数
print('\n\n===os.path() 提供的一些函数')
absolutePath = Path.cwd() / Path('d1/d2/d3')
relativePath = Path('d1/d2/d3')# 返回参数的绝对路径的字符串
print(os.path.abspath(absolutePath))
# 若参数path是一个绝对路径，则返回True； 若是相对路径，则返回False
print(os.path.isabs(absolutePath))
# 返回从开始路径start到path的相对路径的字符串； 若没有提供start开始路径，则把当前工作目录作为开始路径
print(os.path.relpath(absolutePath))# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\d1\d2\d3
# True
# d1\d2\d3

【9.1.8】取得文件路径的各个部分

1）文件路径的各个部分包括以下内容：

• 锚点：文件系统根文件夹；如 /
• 驱动器：windows系统，驱动器表示物理硬盘驱动器或其他存储设备；如C盘
• 父文件夹：当前文件的上一级文件夹； 如 spam.txt的父文件夹是 AI
• 文件名： 由主干名-stem(或基本名称)和后缀名suffix（或扩展名）构成； 如spam.txt

【注意】windows操作系统中的Path对象具体drive属性， 而maxOS和Linux操作系统的Path对象没有， 其中drive属性不包含第一个倒斜杠\；

print('\n\n=== 取得文件路径的各个部分') 
filePath01 = Path(Path.cwd() / Path('a1/a1_temp.txt'))
print('file01.anchor = ' + filePath01.anchor)
print('file01.parent = ' + str(filePath01.parent))
print('file01.name = ' + filePath01.name)
print('file01.stem = ' + filePath01.stem) # stem表示主干名，即基本文件名（不包括后缀）
print('file01.suffix = ' + filePath01.suffix)
print('file01.drive = ' + filePath01.drive)# file01.anchor = D:\
# file01.parent = D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\a1
# file01.name = a1_temp.txt
# file01.stem = a1_temp
# file01.suffix = .txt
# file01.drive = D:

2）使用os.path的函数

print('\n\n=== 使用os.path的函数')
filePath01 = Path(Path.cwd() / Path('a1/a1_temp.txt'))
print(os.path.dirname(filePath01)) # os.path..dirname() 返回Path对象最后一个斜杠之前的所有内容
print(os.path.basename(filePath01)) # os.path.basename() 返回Path对象最后一个斜杠之后的所有内容 
print(os.path.split(filePath01))
print(str(filePath01).split(os.sep)) # 通过字符串分割# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\a1
# a1_temp.txt
# ('D:\\studynote\\00-ai-llm\\workbench\\PythonBasicStudy\\chapter09_rw_file\\a1', 'a1_temp.txt')
# ['D:', 'studynote', '00-ai-llm', 'workbench', 'PythonBasicStudy', 'chapter09_rw_file', 'a1', 'a1_temp.txt']

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【9.1.9】查看文件大小和文件夹内容

# 查看文件大小和文件夹内容
print('\n\n===查看文件大小和文件夹内容')
filePath01 = Path(Path.cwd() / Path('a1/a1_temp.txt'))
print(os.path.getsize(filePath01)) # 34
print(os.listdir(Path.cwd())) # ['a01.txt', 'a02.txt', 'a1', 'd1', 'd2', 'd3', 'e2', 'temp01_binary.data.bak', 'temp01_binary.data.dat', 'temp01_binary.data.dir', 'temp02.py', 'test01', 'test09_rw_file.py', '__pycache__']

【补充】 os.listdir(Path) 返回包含path参数中的每个文件或文件夹；

1）练习题：计算某个文件夹下文件总大小

print('\n\n===计算某个文件夹下文件总大小')
totalSize = 0
for fileName in os.listdir(Path.cwd()):tempPath = os.path.join(Path.cwd(), fileName)print(str(tempPath) + '的文件大小=' + str(os.path.getsize(tempPath)))totalSize += os.path.getsize(tempPath)
print('文件总大小 = ' + str(totalSize))# ===计算某个文件夹下文件总大小
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\a01.txt的文件大小=128
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\a02.txt的文件大小=3
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\a1的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\d1的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\d2的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\d3的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\e2的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\temp01_binary.data.bak的文件大小=19
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\temp01_binary.data.dat的文件大小=39
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\temp01_binary.data.dir的文件大小=19
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\temp02.py的文件大小=86
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\test01的文件大小=0
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\test09_rw_file.py的文件大小=8270
# D:\studynote\00-ai-llm\workbench\PythonBasicStudy\chapter09_rw_file\__pycache__的文件大小=0
# 文件总大小 = 8564

【9.1.10】使用通配符模式修改文件列表

1）Path对象具有glob() 方法，用于根据通配符glob模式，列出文件夹的内容；

• 通配符glob模式： 类似于正则表达式的简化形式；
• glob()方法返回一个生成器对象，把生成器对象传给list()函数

print('\n\n===使用通配符模式修改文件列表')
dirPath = Path.cwd()
list01 = list(dirPath.glob('*.txt'))
print(list01)
# [WindowsPath('D:/studynote/00-ai-llm/workbench/PythonBasicStudy/chapter09_rw_file/a01.txt'),
# WindowsPath('D:/studynote/00-ai-llm/workbench/PythonBasicStudy/chapter09_rw_file/a02.txt')]

【9.1.11】检查路径的有效性

1）当我们调用文件处理函数时，若传入的path路径不存在，则程序会抛异常；

2）为避免抛出文件操作异常，Path对象提供了判断路径是否存在，Path对象指向的是文件还是文件夹；

print('\n\n===检查路径有效性')
filePath01 = Path(Path.cwd() / Path('a1/a1_temp.txt'))
print(filePath01.exists()) # True
print(filePath01.is_file()) # True
print(filePath01.is_dir()) # False

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【9.2】文件读写过程

1） pathlib模块读写函数；

• read_text() ：读取文本文件的全部内容；
• write_text(…) ：利用传递的字符串创建一个新的文本文件（或覆盖现有文件）

print('\n\n===文件读写过程')
filePath01 = Path(Path.cwd() / Path('a1/a2_temp.txt'))
filePath01.write_text('hello, my name is a2_temp.txt. now=' + str(datetime.datetime.now()))
print(filePath01.read_text()) # hello, my name is a2_temp.txt.

【9.2.1】用open()函数打开文件

1）open()函数：返回值是一个File对象；

print('\n\n=== 使用open函数打开文件对象')
tempFile01 = open(Path(Path.cwd() / Path('a1/a2_temp.txt')))
tempFile02 = open(Path(Path.cwd() / Path('a1/a2_temp.txt')), 'r')

【补充】open()函数默认使用r-读模式， 也可以显式传入r或w-写模式；

【9.2.2】读取文件内容

1）调用 file对象的read()方法：读取文件内容；

2）调用file对象的readlines()方法： 从文件获取字符串列表，而列表中的每个字符串都是文本中的每一行；

print('\n\n=== 使用open函数打开文件对象')
tempFile01 = open(Path(Path.cwd() / Path('a1/a2_temp.txt')))
tempFile02 = open(Path(Path.cwd() / Path('a1/a2_temp.txt')), 'r')
# File.read() 把文件内容读取为一个字符串
print(tempFile01.read())
print(tempFile02.read())
# hello, my name is a2_temp.txt. now=2025-03-25 22:26:52.686045
# hello, my name is a2_temp.txt. now=2025-03-25 22:26:52.686045# 读取文件的行
print('\n\n===读取文件的行')
tempFile03 = open(Path(Path.cwd() / Path('a01.txt')), 'r')
print(tempFile03.readlines())
# ['hello zhangsan.\n', ' my name is a01.txt 2025-03-25 22:26:45.921792\n', 'hello zhangsan.\n', ' my name is a01.txt 2025-03-25 22:26:45.922780']

【9.2.3】写入文件

1） 写入文件 ，有2种模式： 写模式-w， 追加模式-a；

• 写模式：覆盖原有文件；
• 追加模式：在已有文件的末尾添加文本；

2）补充：

• 如果传给open()函数的文件名不存在，则写模式和追加模式都会创建一个新的空文件；
• 在读取或写入文件后，调用close()方法， 才能再次打开该文件；

print('\n\n===写入文件后读取文件，写模式-w')
tempFile03 = open(Path(Path.cwd() / Path('a01.txt')), 'w')
tempFile03.write('hello zhangsan.\n my name is a01.txt ' + str(datetime.datetime.now()))
tempFile03.close()
# 读取写入后的文件
tempFile03 = open(Path(Path.cwd() / Path('a01.txt')), 'r')
print(tempFile03.readlines())
# ['hello zhangsan.\n', ' my name is a01.txt 2025-04-04 09:49:07.844177']print('\n\n===写入文件后读取文件，追加模式-a')
tempFile03 = open(Path(Path.cwd() / Path('a01.txt')), 'a')
tempFile03.write('\nhello zhangsan.\n my name is a01.txt ' + str(datetime.datetime.now()))
tempFile03.close()
# 读取写入后的文件
tempFile03 = open(Path(Path.cwd() / Path('a01.txt')), 'r')
print(tempFile03.readlines())
# ['hello zhangsan.\n', ' my name is a01.txt 2025-04-04 09:49:07.844177\n', 'hello zhangsan.\n', ' my name is a01.txt 2025-04-04 09:49:07.846173']

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【9.3】用shelve模块保存变量（保存python程序中的数据）

1）利用 shelve模块，可以把python程序中的变量保存到二进制的shelf文件中；下次运行时程序可以加载它们，如保存对象到shelf文件，然后通过程序再次加载这些变量到运行时环境；（类似于java的序列化与反序列化）

import shelve
print('\n\n=== 把变量保存到二进制的shelf文件')
shelfFile = shelve.open(str(Path.cwd() / Path('temp01_binary.data')))
colors = ['red', 'green', 'yellow']
shelfFile['colors'] = colors
shelfFile.close()print('\n\n=== 从二进制shelf文件读取保存的变量')
shelfFile = shelve.open(str(Path.cwd() / Path('temp01_binary.data')))
print(type(shelfFile))
print(shelfFile['colors'])
shelfFile.close()# <class 'shelve.DbfilenameShelf'>
# ['red', 'green', 'yellow']# 如字典一样， shelf文件有keys() values方法
print('\n\n=== 如字典一样， shelf文件有keys() values方法')
shelfFile = shelve.open(str(Path.cwd() / Path('temp01_binary.data')))
print(shelfFile.keys())
print(shelfFile.values())
shelfFile.close()
# KeysView(<shelve.DbfilenameShelf object at 0x000001EB98E80920>)
# ValuesView(<shelve.DbfilenameShelf object at 0x000001EB98E80920>)

【9.4】用pprint.pformat()函数保存变量

1）pformat：顾名思义，格式化；

2）pprint.pformat()：作用类似于java中fastjson的toJSONString()函数，把python对象格式化为字符串；

import pprint
print('\n\n===使用pprint.pformat() 保存变量到文本文件')
customers = [{'name': 'zhangsan', 'addr': 'cd03'}, {'name': 'lisi', 'addr': 'cd04'}]
pprint.pprint(customers)
# [{'addr': 'cd03', 'name': 'zhangsan'}, {'addr': 'cd04', 'name': 'lisi'}]
fileObj = open(Path.cwd() / Path('temp02.py'), 'w')
fileObj.write('customers = ' + pprint.pformat(customers) + '\n')
fileObj.close()# 读取保存的文本文件中的变量
print('\n\n===读取保存的文本文件中的变量')
import temp02
print(temp02.customers)
# [{'addr': 'cd03', 'name': 'zhangsan'}, {'addr': 'cd04', 'name': 'lisi'}]

【9.4.1】shelve与pprint.pformat区别

对于大多数应用，利用shelve模块来保存数据是将变量保存到文件的最佳方式（数据是二进制的字节数组，无法可视化）；

只有基本数据类型，才可以使用pprint.pformat把变量作为简单文本写入一个文件，如整型，浮点型，字符串，列表，字典；

【9.5】小结

1）pathlib和os.path模块包含许多用于操作文件路径的函数；

2）程序可以直接操作文本文件的内容；

• open()函数打开文件，使用read()方法读取文件内容为一个大的字符串；或使用readlines()读取为字符串列表；
• open()函数可以将文件以写模式或添加模式打开，分别用于创建新的文本文件或在原有文件中追加内容；

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