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Python筑基之旅-文件(夹)和流

news 来源：原创 2024/9/21 11:00:29

一、文件操作

1、文件打开与关闭

2、文件读写

3、文件操作模式

4、文件编码

二、文件夹操作

1、创建文件夹

2、删除文件夹

3、改变当前工作目录

4、获取当前工作目录

5、检查文件/文件夹是否存在

6、遍历文件夹

三、文件路径操作

1、获取绝对路径

2、构建完整路径

3、检查路径是否存在

4、判断是否为目录

5、获取路径的目录部分和文件名部分

6、获取文件名(不含扩展名)和扩展名

四、流

1、流的理解

2、流的特性

2-1、顺序性

2-2、连续性

2-3、抽象性

3、流的分类

3-1、根据读写操作

3-1-1、输入流

3-1-2、输出流

3-2、根据数据类型

3-2-1、字节流

3-2-2、字符流

3-3、根据环境

3-3-1、文件流

3-3-2、网络流

3-3-3、内存流

3-3-4、数据库流

4、流的操作

4-1、打开流(如打开文件或建立网络连接)

4-2、读取数据(从输入流中)

4-3、写入数据(到输出流中)

4-4、关闭流(释放资源)

五、推荐阅读

1、Python函数之旅

2、Python算法之旅

3、博客个人主页

一、文件操作

1、文件打开与关闭

# 1、文件打开和关闭
# 1-1、读取文件
with open('test.txt', 'r') as file:# 读取文件内容content = file.read()print(content)# with语句块结束时，文件会自动关闭
# 1-2、写入文件
# 打开文件以写入，如果文件不存在则创建它
with open('test.txt', 'w') as file:# 写入内容到文件file.write('Hello, World!')# with语句块结束时，文件会自动关闭
# 1-3、追加到文件
with open('test.txt', 'a') as file:# 追加内容到文件file.write('\nAnother line of text.')# with语句块结束时，文件会自动关闭
# 1-4、读取文件行
with open('test.txt', 'r') as file:# 逐行读取文件内容for line in file:print(line, end='')  # 使用 end='' 避免打印额外的换行符# with语句块结束时，文件会自动关闭

2、文件读写

# 2、文件读写
# 2-1、读取整个文件
# 打开文件并读取整个内容
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)# 文件会在with语句块结束时自动关闭
# 2-2、逐行读取文件
# 打开文件并逐行读取内容
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:for line in file:print(line, end='')  # 如果不想在每行后都打印换行符，可以使用end=''
# 文件会在with语句块结束时自动关闭
# 2-3、读取并修改文件内容(不推荐在原文件修改)
# 读取文件内容
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()
modified_content = content.replace('World', 'Python')
# 将修改后的内容写回到文件
with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.write(modified_content)
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)# 文件会在with语句块结束时自动关闭
# 2-4、读取和写入二进制文件
# 读取二进制文件
with open('example.bin', 'rb') as file:binary_content = file.read()
# 处理二进制内容（这里只是简单打印长度）
print(len(binary_content))
# 写入二进制内容到文件(这里只是一个示例，你需要有有效的二进制数据)
with open('output.bin', 'wb') as file:file.write(b'\x00\x01\x02\x03')  # 写入四个字节的二进制数据
# 文件会在with语句块结束时自动关闭

3、文件操作模式

# 3、文件操作模式
# 3-1、读取模式(r)
# 读取文件内容，文件必须存在，否则会引发FileNotFoundError
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)
# 3-2、写入模式(w)
# 写入文件内容，如果文件不存在则创建它，如果文件已存在则覆盖它
with open('test.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.write('Hello, World!\n')
# 3-3、追加模式(a)
# 将内容追加到文件末尾，如果文件不存在则创建它
with open('test.txt', 'a', encoding='utf-8') as file:file.write('This is appended content.\n')
# 3-4、读写模式(r+)
# 打开文件进行读写，文件指针会放在文件的开头
with open('test.txt', 'r+', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)file.seek(0)  # 将文件指针重置到文件开头file.write('This will replace the first line if it\'s short enough.\n')
# 3-5、写入并读取模式(w+)
# 打开文件进行读写，如果文件已存在则覆盖它，如果文件不存在则创建它
with open('test.txt', 'w+', encoding='utf-8') as file:file.write('Hello, World!\n')file.seek(0)  # 将文件指针重置到文件开头content = file.read()print(content)
# 3-6、追加并读取模式(a+)
# 打开文件进行读写。如果文件已存在，文件指针会放在文件的末尾(即追加模式)；如果文件不存在，创建文件
with open('test.txt', 'a+', encoding='utf-8') as file:file.write('Appending content...\n')file.seek(0)  # 将文件指针重置到文件开头content = file.read()print(content)  # 注意：这里会先打印出原有内容，然后是新追加的内容
# 3-7、二进制读取模式(rb)
# 读取二进制文件内容
with open('example.bin', 'rb') as file:binary_content = file.read()# 处理二进制内容...
# 3-8、二进制写入模式(wb)
# 写入二进制文件内容
with open('example.bin', 'wb') as file:file.write(b'\x00\x01\x02\x03')
# 3-9、二进制追加模式(ab)
# 将二进制内容追加到文件末尾
with open('example.bin', 'ab') as file:file.write(b'\x04\x05\x06\x07')

4、文件编码

# 4、文件编码
# 4-1、读取不同编码的文件
# 读取UTF-8编码的文件
with open('utf8_file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)
# 读取ISO-8859-1(Latin-1)编码的文件
with open('latin1_file.txt', 'r', encoding='iso-8859-1') as file:content = file.read()print(content)# 注意：如果文件编码与指定的编码不匹配，可能会出现乱码
# 4-2、将文本写入文件并指定编码
# 将文本写入UTF-8编码的文件
with open('output_utf8.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.write('你好，世界！')
# 将文本写入ISO-8859-1编码的文件（注意：非ASCII字符可能会被编码为替代字符）
with open('output_latin1.txt', 'w', encoding='iso-8859-1', errors='replace') as file:file.write('你好，世界！')  # 这将写入替代字符，因为Latin-1不支持中文字符
# 使用二进制模式写入，并手动编码为UTF-8
with open('output_binary_utf8.txt', 'wb') as file:file.write('你好，世界！'.encode('utf-8'))
# 4-3、转换文件编码
# 将UTF-8编码的文件转换为GBK编码的文件
with open('input_utf8.txt', 'r', encoding='utf-8') as file_utf8, \open('output_gbk.txt', 'w', encoding='gbk') as file_gbk:content = file_utf8.read()file_gbk.write(content)# 注意：如果原始文件包含GBK不支持的字符，这可能会导致错误，你可能需要处理这种情况
# 4-4、检测文件编码
# 首先，你需要安装chardet库
import chardet
# 检测文件的编码
with open('test.txt', 'rb') as file:raw_data = file.read()result = chardet.detect(raw_data)print(result)  # 输出类似{'encoding': 'ascii', 'confidence': 1.0, 'language': ''}的字典
# 使用检测到的编码读取文件
encoding = chardet.detect(raw_data)['encoding']
with open('test.txt', 'r', encoding=encoding) as file:content = file.read()print(content)

二、文件夹操作

1、创建文件夹

# 5-1、创建单个文件夹
import os
# 定义要创建的文件夹路径，根据实际情况，自行修改即可
folder_path = 'E:\测试代码\my_new_folder'
# 使用os.makedirs创建文件夹
# 如果文件夹已存在并且没有设置exist_ok=True，则会抛出FileExistsError异常
try:os.makedirs(folder_path)print(f"文件夹 '{folder_path}' 已成功创建！")
except FileExistsError:print(f"文件夹 '{folder_path}' 已存在！")
# 如果你想避免异常，并允许文件夹已存在，可以这样做：
try:os.makedirs(folder_path, exist_ok=True)print(f"文件夹 '{folder_path}' 已创建或已存在！")
except Exception as e:print(f"创建文件夹时发生错误：{e}")
# 5-2、创建嵌套的文件夹
import os
# 定义要创建的嵌套文件夹路径
nested_folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 使用os.makedirs创建嵌套的文件夹
try:os.makedirs(nested_folder_path)print(f"嵌套文件夹 '{nested_folder_path}' 已成功创建！")
except FileExistsError:print(f"嵌套文件夹 '{nested_folder_path}' 已存在！")
# 如果你想避免异常，并允许文件夹已存在，可以这样做：
try:os.makedirs(nested_folder_path, exist_ok=True)print(f"嵌套文件夹 '{nested_folder_path}' 已创建或已存在！")
except Exception as e:print(f"创建嵌套文件夹时发生错误：{e}")

2、删除文件夹

# 6、删除文件夹
# 6-1、使用os.rmdir()删除空文件夹
import os
# 定义要删除的文件夹路径(注意：这个文件夹必须是空的)
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 使用os.rmdir删除文件夹
try:os.rmdir(folder_path)print(f"文件夹 '{folder_path}' 已成功删除!")
except OSError as e:print(f"删除文件夹时发生错误：{e}") # 输出：删除文件夹时发生错误：[WinError 145] 目录不是空的。: 'E:\\测试代码\\Myelsa'# 注意：如果文件夹不为空，os.rmdir()会抛出OSError异常
# 6-2、使用shutil.rmtree()删除文件夹及其内容
import shutil
# 定义要删除的文件夹路径(可以包含文件和其他文件夹)
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 使用shutil.rmtree删除文件夹及其内容
try:shutil.rmtree(folder_path)print(f"文件夹 '{folder_path}' 及其内容已成功删除!")
except OSError as e:print(f"删除文件夹时发生错误：{e}")# shutil.rmtree()会递归地删除指定目录及其所有内容

3、改变当前工作目录

# 7、改变当前工作目录
# 7-1、改变当前工作目录
import os
# 打印当前工作目录
print(f"当前工作目录是：{os.getcwd()}")
# 定义新的工作目录路径
new_dir = 'E:\测试代码/directory'  # 替换成你想要的工作目录路径
# 改变当前工作目录
try:os.chdir(new_dir)print(f"已成功改变工作目录到：{os.getcwd()}")
except FileNotFoundError:print(f"目录 '{new_dir}' 不存在！")
except PermissionError:print(f"你没有权限访问目录 '{new_dir}'！")
except Exception as e:print(f"改变工作目录时发生错误：{e}")
# 7-2、使用相对路径改变工作目录
import os
# 假设你的脚本位于 /home/user/scripts 目录下  
# 并且你想要改变到它的上一级目录 /home/user  
# 打印当前工作目录  
print(f"当前工作目录是：{os.getcwd()}")
# 定义新的工作目录(这里使用相对路径 ".." 表示上一级目录)  
new_dir = '..'
# 改变当前工作目录  
try:os.chdir(new_dir)print(f"已成功改变工作目录到：{os.getcwd()}")
except Exception as e:print(f"改变工作目录时发生错误：{e}")

4、获取当前工作目录

# 8、获取当前工作目录
import os
# 使用os.getcwd()获取当前工作目录
current_working_directory = os.getcwd()
# 打印当前工作目录
print(f"当前工作目录是：{current_working_directory}")

5、检查文件/文件夹是否存在

# 9、检查文件/文件夹是否存在
# 9-1、检查文件是否存在
import os
# 定义文件路径
file_path = 'E:\测试代码\Myelsa/file.txt'
# 使用os.path.exists()检查文件是否存在
if os.path.exists(file_path):print(f"文件 '{file_path}' 存在！")
else:print(f"文件 '{file_path}' 不存在！")
# 如果你还想检查它是否是一个文件(而不是文件夹)，可以使用os.path.isfile()
if os.path.isfile(file_path):print(f"'{file_path}' 是一个文件！")
elif os.path.isdir(file_path):print(f"'{file_path}' 是一个文件夹！")
# 9-2、检查文件夹是否存在
import os
# 定义文件夹路径
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 使用os.path.exists()检查文件夹是否存在
if os.path.exists(folder_path):print(f"文件夹 '{folder_path}' 存在！")
else:print(f"文件夹 '{folder_path}' 不存在！")
# 如果你只想检查它是否是一个文件夹(而不是文件)，可以使用os.path.isdir()
if os.path.isdir(folder_path):print(f"'{folder_path}' 是一个文件夹！")

6、遍历文件夹

# 10、遍历文件夹
# 10-1、遍历指定文件夹中的所有文件和子文件夹
import os
# 定义要遍历的文件夹路径
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 遍历文件夹
for root, dirs, files in os.walk(folder_path):for name in files:# 构建文件的完整路径file_path = os.path.join(root, name)print(file_path)  # 打印文件路径for name in dirs:# 构建子文件夹的完整路径subfolder_path = os.path.join(root, name)print(subfolder_path)  # 打印子文件夹路径# 如果你想递归遍历子文件夹，你可以在这里递归调用你的遍历函数
# 注意：os.walk()默认就是递归遍历的，所以你不需要额外写递归代码
# 10-2、仅遍历当前文件夹(不包括子文件夹)
import os
# 定义要遍历的文件夹路径
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 遍历文件夹中的文件和子文件夹
for name in os.listdir(folder_path):# 构建文件的完整路径（如果是文件）  full_path = os.path.join(folder_path, name)# 判断是文件还是文件夹if os.path.isfile(full_path):print(f"文件: {full_path}")elif os.path.isdir(full_path):print(f"文件夹: {full_path}")

三、文件路径操作

1、获取绝对路径

# 11、获取绝对路径
# 11-1、获取当前工作目录的绝对路径
import os
# 获取当前工作目录的绝对路径
current_working_directory = os.path.abspath('.')
print(f"当前工作目录的绝对路径是：{current_working_directory}")
# 11-2、获取文件或文件夹的绝对路径
import os
# 定义文件或文件夹的相对路径
relative_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 获取文件或文件夹的绝对路径
absolute_path = os.path.abspath(relative_path)
print(f"文件或文件夹的绝对路径是：{absolute_path}")
# 11-3、获取脚本文件的绝对路径
import os
# 获取脚本文件的绝对路径
script_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
print(f"脚本文件的绝对路径是：{script_dir}")
# 如果你想要获取脚本文件所在目录下的某个文件的绝对路径
file_in_same_dir = os.path.join(script_dir, 'file.txt')
print(f"同一目录下的某个文件的绝对路径是：{file_in_same_dir}")

2、构建完整路径

# 12、构建完整路径
# 12-1、使用os.path.join()构建相对路径
import os
# 定义路径组件
directory = 'path'
subdirectory = 'to'
filename = 'your_file.txt'
# 使用os.path.join()构建相对路径
relative_path = os.path.join(directory, subdirectory, filename)
print(f"相对路径是：{relative_path}")
# 12-2、使用os.path.join()和os.getcwd()构建绝对路径
import os
# 定义路径组件
relative_directory = 'path'
relative_filename = 'your_file.txt'
# 获取当前工作目录的绝对路径
current_directory = os.getcwd()
# 使用os.path.join()将当前工作目录和相对路径组件合并成绝对路径
absolute_path = os.path.join(current_directory, relative_directory, relative_filename)
print(f"绝对路径是：{absolute_path}")
# 12-3、构建具有特定根目录的完整路径
import os
# 定义根目录和路径组件
root_directory = '/home/user'
directory = 'data'
filename = 'important_data.csv'
# 使用os.path.join()构建完整路径
full_path = os.path.join(root_directory, directory, filename)
print(f"完整路径是：{full_path}")

3、检查路径是否存在

# 13、检查路径是否存在
# 13-1、检查文件是否存在
import os
# 定义文件路径
file_path = '/path/to/your/file.txt'
# 检查文件是否存在
if os.path.exists(file_path):print(f"文件 {file_path} 存在！")
else:print(f"文件 {file_path} 不存在！")
# 13-2、检查文件夹是否存在
import os
# 定义文件夹路径
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 检查文件夹是否存在
if os.path.exists(folder_path):print(f"文件夹 {folder_path} 存在！")# 如果需要，还可以检查它是否真的是一个文件夹if os.path.isdir(folder_path):print(f"并且它是一个文件夹！")else:print(f"但它不是一个文件夹！")
else:print(f"文件夹 {folder_path} 不存在！")
# 13-3、检查路径是否存在，并根据情况创建文件夹
import os
# 定义文件夹路径
folder_path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 检查文件夹是否存在
if not os.path.exists(folder_path):# 如果文件夹不存在，则创建它os.makedirs(folder_path)print(f"文件夹 {folder_path} 已创建！")
else:print(f"文件夹 {folder_path} 已经存在！")

4、判断是否为目录

# 14、判断是否为目录
# 14-1、判断一个路径是否为目录
import os
# 定义路径
path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 判断是否为目录
if os.path.isdir(path):print(f"路径 {path} 是一个目录！")
else:print(f"路径 {path} 不是一个目录或不存在！")
# 14-2、结合os.path.exists()和os.path.isdir()
# 如果你想先检查路径是否存在，然后再判断它是否是一个目录
import os
# 定义路径
path = 'E:\测试代码\Myelsa'
# 检查路径是否存在
if os.path.exists(path):# 如果存在，再判断是否为目录if os.path.isdir(path):print(f"路径 {path} 是一个存在的目录！")else:print(f"路径 {path} 存在，但它不是一个目录，可能是一个文件！")
else:print(f"路径 {path} 不存在！")
# 14-3、处理多个路径
# 如果你想检查多个路径，并将它们是否为目录的信息打印出来
import os
# 定义多个路径
paths = ['E:\测试代码\Myelsa','E:\测试代码\Myelsa/folder1','E:\测试代码\Myelsa/file.txt'
]
# 遍历路径并判断
for path in paths:if os.path.isdir(path):print(f"路径 {path} 是一个目录!")else:print(f"路径 {path} 不是一个目录或不存在!")

5、获取路径的目录部分和文件名部分

# 15、获取路径的目录部分和文件名部分
# 15-1、获取目录部分和文件名部分
import os
# 定义文件路径
path = 'E:\测试代码\Myelsa/file.txt'
# 获取目录部分
dir_path = os.path.dirname(path)
print(f"目录部分是：{dir_path}")
# 获取文件名部分
file_name = os.path.basename(path)
print(f"文件名部分是：{file_name}")
# 15-2、处理多个文件路径
import os
# 定义多个文件路径
paths = ['E:\测试代码\Myelsa/file.txt','E:\测试代码\Myelsa/folder1/file.txt','E:\测试代码\Myelsa/folder2/file.txt'
]
# 遍历路径并获取目录部分和文件名部分
for path in paths:dir_path = os.path.dirname(path)file_name = os.path.basename(path)print(f"路径 {path} 的目录部分是：{dir_path}")print(f"路径 {path} 的文件名部分是：{file_name}")print()  # 打印一个空行分隔不同的路径信息

6、获取文件名(不含扩展名)和扩展名

# 16、获取文件名(不含扩展名)和扩展名
# 16-1、获取文件名(不含扩展名)和扩展名
import os
# 定义文件路径
path = 'E:\测试代码\Myelsa/file.txt'
# 获取文件名和扩展名
filename, extension = os.path.splitext(os.path.basename(path))
# 打印结果
print(f"文件名(不含扩展名)是：{filename}")
print(f"扩展名是：{extension}")
# 16-2、处理多个文件路径
import os
# 定义多个文件路径
paths = ['E:\测试代码\Myelsa/file.txt','E:\测试代码\Myelsa/folder1/file.txt','E:\测试代码\Myelsa/folder2/file.txt'
]
# 遍历路径并获取文件名(不含扩展名)和扩展名
for path in paths:filename, extension = os.path.splitext(os.path.basename(path))print(f"路径 {path} 的文件名(不含扩展名)是：{filename}")print(f"路径 {path} 的扩展名是：{extension}")print()  # 打印一个空行分隔不同的路径信息

四、流

1、流的理解

在Python中，"流"(stream)这个概念通常与文件I/O(输入/输出)或网络通信等场景相关，它指的是一种数据传输的抽象，允许数据以连续的方式从一个位置移动到另一个位置，流可以是输入流(从源读取数据)，也可以是输出流(将数据写入目标)。

2、流的特性

2-1、顺序性

数据在流中是按顺序传输的。

2-2、连续性

数据在流中是连续不断的，直到整个数据传输完成。

2-3、抽象性

流提供了一个对数据传输的抽象层，使得我们不必关心底层的实现细节。

3、流的分类

3-1、根据读写操作

3-1-1、输入流

用于从数据源读取数据。

3-1-2、输出流

用于将数据写入到目标位置。

3-2、根据数据类型

3-2-1、字节流

用于处理二进制数据，如图像、音频、视频等。

3-2-2、字符流

用于处理文本数据，即字符序列。

流的分类	数据类型	处理对象
字符流	处理文本数据，遵循字符编码规则	以字符为单位进行读写，需要考虑字符编码
字节流	处理二进制数据，不遵循字符编码规则	以字节为单位进行读写，不关心字符编码