2024-9.python文件操作

文件操作

引言

到目前为止，我们做的一切操作，都是在内存里进行的，这样会有什么问题吗？如果一旦断电或发生意外关机了，那么你辛勤的工作成果将瞬间消失。是不是感觉事还挺大的呢？现在你是否感觉你的编程技巧还缺了点什么呢？是的，我们还缺少将数据在本地文件系统进行持久化的能力，白话讲就是文件的读写能力。

文件打开

Python内置了一个open()方法，用于对文件进行读写操作。使用open()方法操作文件就像把大象塞进冰箱一样，可以分三步走，一是打开文件，二是操作文件，三是关闭文件。
文件句柄/文件描述符
- open()方法的返回值是一个file对象，可以将它赋值给一个变量，这个变量就是所谓的文件句柄。
- file对象：
  - 可以调用read()和write()方法，对打开的文件进行读写操作。
open方法的语法
- f = open(filename, mode)
  - filename：
    - 一个包含了你要访问的文件名称的字符串值，通常是一个文件路径。
  - mode：
    - 打开文件的模式，有很多种，默认是只读方式r。
文件打开的模式：
常规文件打开模式操作演示
- b模式：
  - 二进制模式，通常用来读取图片、视频等二进制文件。注意，它在读写的时候是以bytes类型读写的，因此获得的是一个bytes对象而不是字符串。在这个读写过程中，需要自己指定编码格式。在使用带b的模式时一定要注意传入的数据类型，确保为bytes类型。
- +模式：
  - 对于w+模式，在读写之前都会清空文件的内容，建议不要使用！
  - 对于a+模式，永远只能在文件的末尾写入，有局限性！
  - 对于r+模式，也就是读写模式，配合seek()和tell()方法，可以实现更多操作。
编码问题
- 要读取非UTF-8编码的文件，需要给open()函数传入encoding参数，例如，读取GBK编码的文件
- 遇到有些编码不规范的文件，可能会抛出UnicodeDecodeError异常，这表示在文件中可能夹杂了一些非法编码的字符。遇到这种情况，可以提供errors=’ignore‘参数，表示如果遇到编码错误后如何处理。

文件对象操作

每当我们用open方法打开一个文件时，将返回一个文件对象。这个对象内置了很多操作方法。
f.read(size) #size读取数据的个数
- 读取一定大小的数据, 然后作为字符串或字节对象返回。size是一个可选的数字类型的参数，用于指定读取的数据量。当size被忽略了或者为负值，那么该文件的所有内容都将被读取并且返回。
- 注意：
  - 如果文件体积较大，请不要使用read()方法一次性读入内存，而是read(512)这种一点一点的读。
f.readline()
- 从文件中读取一行n内容。换行符为’\n’。如果返回一个空字符串，说明已经已经读取到最后一行。这种方法，通常是读一行，处理一行，并且不能回头，只能前进，读过的行不能再读了。
f.readlines()
- 将文件中所有的行，一行一行全部读入一个列表内，按顺序一个一个作为列表的元素，并返回这个列表。readlines方法会一次性将文件全部读入内存，所以也存在一定的风险。但是它有个好处，每行都保存在列表里，可以随意存取。

#需求：读取文件中的数据
fp = open('./test.txt','r')
text = fp.read(10) #读取指定字节的数据
text_line = fp.readline() #一次读取一行数据
text_lines = fp.readlines() #读取多行数据，返回一个列表
print(text_lines)
fp.close()

总结：
- 几种不同的读取和遍历文件的方法比较：如果文件很小，read()一次性读取最方便；如果不能确定文件大小，反复调用read(size)比较保险；如果是配置文件，调用readlines()最方便。普通情况，使用for循环更好，速度更快。
f.write()
- 将字符串或bytes类型的数据写入文件内。write()动作可以多次重复进行，其实都是在内存中的操作，并不会立刻写回硬盘，直到执行close()方法后，才会将所有的写入操作反映到硬盘上。在这过程中，如果想将内存中的修改，立刻保存到硬盘上，可以使用f.flush()方法。
- ```
fp = open('./test123.txt','w')
fp.write('hello bobo')
fp.close() #将文件内容清空，在写入新数据
```
- ```
fp = open('./test123.txt','a')
fp.write('hello bobo')
fp.close() #在文件数据末尾追加数据
```
f.tell()
- 返回文件读写指针当前所处的位置,它是从文件开头开始算起的字节数。一定要注意了，是字节数，不是字符数。
- ```
fp = open('./test123.txt','w')
# fp.write('hello bobo')
print(fp.tell())
fp.close()
```
f.seek()
- 如果要改变文件指针的位置, 可以使用f.seek(offset, from_what)方法。seek()经常和tell()方法配合使用。
- from_what
  - 如果是0表示从文件开头计算
  - 如果是1表示从文件读写指针的当前位置开始计算
  - 2表示从文件的结尾开始计算，默认为0
- offset：表示偏移量
  - seek(x,0) ：从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字节
  - seek(x,1) ：表示从当前位置往后移动x个字节
  - seek(-x,2)：表示从文件的结尾往前移动x个字节
```
fp = open('./test.txt','r')
fp.seek(9,0)
text = fp.read(5)
print(text)
fp.close()
```
f.close()
- 关闭文件对象。当处理完一个文件后，调用f.close()来关闭文件并释放系统的资源。文件关闭后，如果尝试再次调用该文件对象，则会抛出异常。忘记调用close()的后果是数据可能只写了一部分到磁盘，剩下的丢失了，或者更糟糕的结果。也就是说大象塞进冰箱后，一定不要忘记关上冰箱的门。

with关键字

with关键字用于Python的上下文管理器机制。为了防止诸如open这一类文件打开方法在操作过程出现异常或错误，或者最后忘了执行close方法，文件非正常关闭等可能导致文件泄露、破坏的问题。Python提供了with这个上下文管理器机制，保证文件会被正常关闭。在它的管理下，不需要再写close语句。注意缩进。

with open('./test123.txt','r') as fp: #fp = open()
    text = fp.read(5)
print(text)

#上下两组代码功效一样
fp = open('./test123.txt','r')
text = fp.read(5)
print(text)
fp.close()

简易图书管理系统

注册功能
登录功能
图书的录入
图书的删除
图书的修改操作
图书的查询操作

注册实现

1.判定两次密码一致，则注册成功

def regist():
    print('欢迎来到注册页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    repeatpwd = input('repeat enter password:')
    email = input('enter email:')
    #判定用户的注册状态
    if password == repeatpwd:
        with open('./userData.txt','a') as fp:
            #bobo-123-123@qq.com
            #jay-456-456@qq.com
            fp.write(username+'-'+password+'-'+email+'\n')
            print('注册成功！')
    else:
        print('两次密码不一致，注册失败！')
def login():
    pass

def main_view():
    print('欢迎来到xxx管理系统')
    print('----------------')
    print('1.登录\n2.注册\n3.退出')
    choose = input('请选择功能:')
    if choose == '1':
        login()
    elif choose == '2':
        regist()
    elif choose == '3':
        exit() #退出整个程序
    else:
        print('输入有误，程序退出！')
 

main_view()

在两次密码一致的情况下，在验证用户名是否重复

def regist():
    print('欢迎来到注册页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    repeatpwd = input('repeat enter password:')
    email = input('enter email:')
    #判定用户的注册状态
    if password == repeatpwd:
        isHave = False#用户名是否重复的状态显示，isHave==True表示用户名重复
        with open('./userData.txt','r+') as fp:
            #bobo-123-123@qq.com
            #jay-456-456@qq.com
            #读取文件中所有注册用户的用户名
            user_data_list = fp.readlines()
            for user_data in user_data_list:
                userName = user_data.split('-')[0]
                if username == userName:#用户名重复
                    isHave = True
            if isHave == False:  
                fp.write(username+'-'+password+'-'+email+'\n')
                print('注册成功！')
            else:
                print('注册失败，%s用户名已被占用！'%username)
    else:
        print('两次密码不一致，注册失败！')
def login():
    pass

def main_view():
    print('欢迎来到xxx管理系统')
    print('----------------')
    print('1.登录\n2.注册\n3.退出')
    choose = input('请选择功能:')
    if choose == '1':
        login()
    elif choose == '2':
        regist()
    elif choose == '3':
        exit() #退出整个程序
    else:
        print('输入有误，程序退出！')
 

main_view()

登录功能实现

import time
def regist():
    print('\n\n欢迎来到注册页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    repeatpwd = input('repeat enter password:')
    email = input('enter email:')
    #判定用户的注册状态
    if password == repeatpwd:
        isHave = False#用户名是否重复的状态显示，isHave==True表示用户名重复
        with open('./userData.txt','r+') as fp:
            #bobo-123-123@qq.com
            #jay-456-456@qq.com
            #读取文件中所有注册用户的用户名
            user_data_list = fp.readlines()
            for user_data in user_data_list:
                userName = user_data.split('-')[0]
                if username == userName:#用户名重复
                    isHave = True
            if isHave == False:  
                fp.write(username+'-'+password+'-'+email+'\n')
                print('注册成功,三秒后自动跳转到登录页面......')
                time.sleep(3) #暂停三秒
                login()
            else:
                print('注册失败，%s用户名已被占用！'%username)
                print('是否重新注册？y/n')
                c = input('enter your choose:')
                if c == 'y' or c == 'Y':
                      regist()
                else:
                     exit() 
    else:
        print('两次密码不一致，注册失败！')
def login():
    print('\n\n欢迎来到登录页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    #判定登录状态
    login_state = False
    with open('./userData.txt','r') as fp:
        user_data_list = fp.readlines()
        for user_data in user_data_list:
            un = user_data.split('-')[0]
            pw = user_data.split('-')[1]
            if username == un and password == pw:
                login_state = True
                break
                
        if login_state == True:
            print('登录成功')
        else:
            print('登录失败,是否返回主页面？y/n')
            c = input('enter your choose:')
            if c == 'y' or c == 'Y':
                main_view()
            else:
                exit()
def findPwd():
    un = input('enter your username:')
    em = input('enter your email')
    with open('./userData.txt','r') as fp:
        isFind = False
        user_data_list = fp.readlines()
        for user_data in user_data_list:
            username = user_data.split('-')[0]
            email = user_data.split('-')[2]
            #将email中的回车去掉
            email = email.strip()
            if username == un and email == em:
                password = user_data.split('-')[1]
                print('找回的密码为：',password)
                isFind = True
                break
        if isFind == False:
            print('密码找回失败，用户名和邮箱不匹配！')
def main_view():
    print('欢迎来到xxx管理系统')
    print('----------------')
    print('1.登录\n2.注册\n3.找回密码\n4.退出')
    choose = input('请选择功能:')
    if choose == '1':
        login()
    elif choose == '2':
        regist()
    elif choose == '3':
        findPwd() 
    elif choose == '4':
        return #退出整个程序
    else:
        print('输入有误，程序退出！')
 

main_view()

拓展内容：python访问链接数据库

import pymysql #需要单独pip install pymysql进行安装
#1.链接数据库
conn = pymysql.Connect(
    host = '127.0.0.1',
    port = 3306,
    user = 'root',
    password = 'boboadmin',
    db = 'AnHui',
    charset = 'utf8'
)

#2.创建一个游标对象(用来执行sql语句)
cursor = conn.cursor()

#3.可以通过创建好的游标对象执行相关的sql语句
#sql = 'delete from userData where username="tom"'
sql = 'insert into userData (username,password,email) values ("tom","333","333@qq.com")'
cursor.execute(sql)

#4.事物的处理
conn.commit()

import pymysql
#1.链接数据库
conn = pymysql.Connect(
    host = '127.0.0.1',
    port = 3306,
    user = 'root',
    password = 'boboadmin',
    db = 'AnHui',
    charset = 'utf8'
)

#2.创建一个游标对象(用来执行sql语句)
cursor = conn.cursor()

#3.可以通过创建好的游标对象执行相关的sql语句
#查询数据
sql = 'select * from userData'
cursor.execute(sql)
result = cursor.fetchall()
print(result)

#4.事物的处理
conn.commit()

管理系统完整实现：

import time
def regist():
    print('\n\n欢迎来到注册页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    repeatpwd = input('repeat enter password:')
    email = input('enter email:')
    #判定用户的注册状态
    if password == repeatpwd:
        isHave = False#用户名是否重复的状态显示，isHave==True表示用户名重复
        with open('./userData.txt','r+') as fp:
            #bobo-123-123@qq.com
            #jay-456-456@qq.com
            #读取文件中所有注册用户的用户名
            user_data_list = fp.readlines()
            for user_data in user_data_list:
                userName = user_data.split('-')[0]
                if username == userName:#用户名重复
                    isHave = True
            if isHave == False:  
                fp.write(username+'-'+password+'-'+email+'\n')
                print('注册成功,三秒后自动跳转到登录页面......')
                time.sleep(3) #暂停三秒
                login()
            else:
                print('注册失败，%s用户名已被占用！'%username)
                print('是否重新注册？y/n')
                c = input('enter your choose:')
                if c == 'y' or c == 'Y':
                      regist()
                else:
                     exit() 
    else:
        print('两次密码不一致，注册失败！')
def insertBook():
    title = input('插入图书的名称:')
    publish_date = input('插入图书的出版时间:')
    author = input('插入图书的作者:')
    publish = input('插入图书的出版社:')
    with open('./bookData.txt','a') as fp:
        fp.write(title+'-'+publish_date+'-'+author+'-'+publish+'\n')
    print(title,'插入成功！')
    print('是否继续插入？y/n')
    c = input('enter your choose:')
    if c == 'y' or c == 'Y':
        insertBook()
    else:
        manageView()
def showBooks():
    print('\n\n')
    with open('./bookData.txt','r') as fp:
        book_list = fp.readlines()
        for book in book_list:
            print(book)
    c = input('返回主页面请按1:')
    if c == '1':
        manageView()
def deleteBook():
    #指定一个删除的条件
    name = input('请输入即将要删除的图书名称:')
    with open('./bookData.txt','r') as fp:
        book_list = fp.readlines()
    for book in book_list:
        if name in book:
            book_list.remove(book)
    
    fp = open('./bookData.txt','w')
    for book in book_list:
        fp.write(book)
    fp.close()
    print(name,'被成功删除！3秒后自动跳转会主页面......')
    time.sleep(3)
    manageView()
def updateBook():
    name = input('请输入即将要修改图书的名字:')
    with open('./bookData.txt','r') as fp:
        book_list = fp.readlines()
    for book in book_list:
        if name in book:
            old_author = book.split('-')[2]
            new_author = input('请输入新的作者名称:')

            new_book = book.replace(old_author,new_author)
            book_list.append(new_book)
            book_list.remove(book)
            break
    fp = open('./bookData.txt','w')
    for book in book_list:
        fp.write(book)
    print('图书修改成功！等待3秒返回主页面......')
    fp.close()
    time.sleep(3)
    manageView()
    
            
            
            
            
        
def manageView():
    print('\n\n欢迎来到管理系统')
    print('1.查看所有图书\n2.插入图书\n3.删除图书\n4.修改图书\n5.返回主页面\n')
    choose = input('enter your choose:')
    if choose == '1':
        showBooks()
    elif choose == '2':
        insertBook()
    elif choose == '3':
        deleteBook()
    elif choose == '4':
        updateBook()
    else:
        main_view()
def login():
    print('\n\n欢迎来到登录页面')
    print('-------------')
    username = input('enter username:')
    password = input('enter password:')
    #判定登录状态
    login_state = False
    with open('./userData.txt','r') as fp:
        user_data_list = fp.readlines()
        for user_data in user_data_list:
            un = user_data.split('-')[0]
            pw = user_data.split('-')[1]
            if username == un and password == pw:
                login_state = True
                break
                
        if login_state == True:
            manageView()
        else:
            print('登录失败,是否返回主页面？y/n')
            c = input('enter your choose:')
            if c == 'y' or c == 'Y':
                main_view()
            else:
                exit()
def findPwd():
    un = input('enter your username:')
    em = input('enter your email')
    with open('./userData.txt','r') as fp:
        isFind = False
        user_data_list = fp.readlines()
        for user_data in user_data_list:
            username = user_data.split('-')[0]
            email = user_data.split('-')[2]
            #将email中的回车去掉
            email = email.strip()
            if username == un and email == em:
                password = user_data.split('-')[1]
                print('找回的密码为：',password)
                isFind = True
                break
        if isFind == False:
            print('密码找回失败，用户名和邮箱不匹配！')
def main_view():
    print('欢迎来到xxx管理系统')
    print('----------------')
    print('1.登录\n2.注册\n3.找回密码\n4.退出')
    choose = input('请选择功能:')
    if choose == '1':
        login()
    elif choose == '2':
        regist()
    elif choose == '3':
        findPwd() 
    elif choose == '4':
        return #退出整个程序
    else:
        print('输入有误，程序退出！')
 

main_view()