1.文件

1.1 文件是什么

变量是把数据保存到内存中. 如果程序重启/主机重启, 内存中的数据就会丢失.

要想能让数据被持久化存储, 就可以把数据存储到硬盘中. 也就是在文件中保存.

在 Windows "此电脑" 中, 看到的内容都是文件.

通过文件的后缀名, 可以看到文件的类型. 常见的文件的类型如下:

文本文件 (txt)
可执行文件 (exe, dll)
图片文件 (jpg, gif)
视频文件 (mp4, mov)
office 文件 (.ppt, docx)
......

这里主要研究最简单的文本文件.

1.2 文件路径

一台机器上, 会存在很多文件, 为了让这些文件更方面的被组织, 往往会使用很多的 "文件夹"(也叫做目录)来整理文件.

实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的.

为了方便确定一个文件所在的位置, 使用 文件路径 来进行描述.

例如, 上述截图中的 QQ.exe 这个文件, 描述这个文件的位置, 就可以使用路径来表示.
D:\QQ\Install\Bin\QQ.exe 
D: 表示盘符. 不区分大小写.
每一个 \ 表示一级目录. 当前 QQ.exe 就是放在 "D 盘下的QQ目录下的 Install目录下的 Bin 目录中" .
目录之间的分隔符, 可以使用 \ 也可以使用 / . 一般在编写代码的时候使用 / 更方便.

上述以盘符开头的路径, 我们也称为 绝对路径.

除了绝对路径之外, 还有一种常见的表示方式是 相对路径. 相对路径需要先指定一个基准目录, 然后以基准目录为参照点, 间接的找到目标文件. 暂时不详细介绍.

描述一个文件的位置, 使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的. 对于新手来说, 使用 绝对路径 更简单更好理解, 也不容易出错.

1.3 文件操作

要使用文件, 主要是通过文件来保存数据, 并且在后续把保存的数据读取出来.

但是要想读写文件, 需要先 "打开文件", 读写完毕之后还要 "关闭文件".

打开文件
读文件
写文件
关闭文件

1.3.1 打开文件
#使用open函数打开一个文件
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
print(f)
print(type(f))
使用内建函数 open 打开一个文件
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
第一个参数是一个字符串, 表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串, 表示打开方式. 其中

r 表示按照读方式打开.

w 表示按照写方式打开.

a表示追加写方式打开.

注：对于f的理解：

如果打开文件成功, 返回一个文件对象. 后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开.
如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在), 就会抛出异常.
1.3.2 关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件.
f.close()
使用完毕的文件要记得及时关闭
一个程序能同时打开的文件个数, 是存在上限的.
flist = []
count = 0
while True:
    f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
    flist.append(f)
    count += 1
    print(f'打开文件的个数count = {count}')
如上面代码所示, 如果一直循环的打开文件, 而不去关闭的话, 就会出现上述报错.

flist = []是把打开的文件保存在列表。

注：

8189+3=8192=2^13 （计算机里数据按照2的次幂表示）

当一个程序打开的文件个数超过上限, 就会抛出异常.

注意: 上述代码中, 使用一个列表来保存了所有的文件对象. 如果不进行保存, 那么 Python 内置的垃圾回收机制, 会在文件对象销毁的时候自动关闭文件.

但是由于垃圾回收操作不一定及时, 所以我们写代码仍然要考虑手动关闭, 尽量避免依赖自动关闭.
flist = []
count = 0
while True:
    f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
    flist.append(f)
    f.close()
    count += 1
    print(f'打开文件的个数count = {count}')
其实在系统中可以通过一些设置项来配置能打开的最大数目的。
注：

打开文件，其实是在申请一定的系统资源
不再使用文件的时候，资源就应该及时释放，否则造成文件资源泄露，进一步的导致其他部分的代码也无法顺利打开文件了。正是因为一个系统的资源是有限的，因此以个程序能打开的文件个数也是有上限的。
Python有一个重要的机制——垃圾回收机制（GC），自动的把不使用的变量进行释放。但自动释放不一定及时

1.3.3 写文件

文件打开之后, 就可以写文件了.
写文件, 要使用写方式打开, open 第二个参数设为 'w' 使用 write 方法写入文件.
#使用write来实现写文件的操作

f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'w')
f.write('2023兔年大吉，万事胜意！')
f.close()
用记事本打开文件, 即可看到文件修改后的内容.
如果是使用 'r' 方式打开文件, 则写入时会抛出异常.
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
f.write('2023兔年大吉，万事胜意！')
f.close()
使用 'w' 一旦打开文件成功, 就会清空文件原有的数据.
使用 'a' 实现 "追加写", 此时原有内容不变, 写入的内容会存在于之前文件内容的末尾.
#写方式有两种：'w'(直接写方式) 和 'a'(追加写方式)
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'a')
f.write('hello,python!')
f.close()
针对已经关闭的文件对象进行写操作, 也会抛出异常
#写方式有两种：'w'(直接写方式) 和 'a'(追加写方式)
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'a')
f.write('\nhello,python!\n')
f.close()
f.write('每一天都弥足珍贵!\n \t——By 新晓故知')
1.3.4 读文件

读文件内容需要使用 'r' 的方式打开文件
使用 read 方法完成读操作. 参数表示 "读取几个字符"
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
result = f.read(2)
print(result)
f.close()
如果文件是多行文本, 可以使用 for 循环一次读取一行.
先构造一个多行文件.
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}')
f.close()
注意: 由于文件里每一行末尾都自带换行符, print 打印一行的时候又会默认加上一个换行符, 因此打印结果看起来之间存在空行.

（之所以多了个空行，是因为本来就读到的文件内容末尾就带有‘\n’,此处使用print来打印，又会自动加一个换行符，可以给print再多设定个参数，修改print自动添加换行的行为）

使用 print(f'line = {line}', end='') 手动把 print 自带的换行符去掉.
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}', end='')
f.close()
使用 readlines 直接把文件整个内容读取出来, 返回一个列表. 每个元素即为一行.
#还可以使用readlines方法直接把整个文件内容读出按照行组织到一个列表。
f = open('D:/CodeFile/test.txt', 'r')
lines = f.readlines()
print(lines)
f.close()
此处的 \n 即为换行符.
1.3.5 关于中文的处理

当文件内容存在中文的时候, 读取文件内容不一定就顺利.

同样上述代码, 可能执行时可能会出现异常也有可能出现乱码.
计算机表示中文的时候, 会采取一定的编码方式, 我们称为 "字符集"

所谓 "编码方式" , 本质上就是使用数字表示汉字.
我们知道, 计算机只能表示二进制数据. 要想表示英文字母, 或者汉字, 或者其他文字符号, 就都要通过编码.
最简单的字符编码就是 ascii. 使用一个简单的整数就可以表示英文字母和阿拉伯数字.
但是要想表示汉字, 就需要一个更大的码表.
一般常用的汉字编码方式, 主要是 GBK 和 UTF-8

必须要保证文件本身的编码方式, 和 Python 代码中读取文件使用的编码方式匹配, 才能避免出现上述问题.

Python3 中默认打开文件的字符集跟随系统, 而 Windows 简体中文版的字符集采用了 GBK, 所以如果文件本身是 GBK 的编码, 直接就能正确处理.
如果文件本身是其他编码(比如 UTF-8), 那么直接打开就可能出现上述问题

使用记事本打开文本文件, 在 "菜单栏" -> "文件" -> "另存为" 窗口中, 可以看到当前文件的编码方式.
如果此处的编码为 ANSI , 则表示 GBK 编码.
如果此处为 UTF-8 , 则表示 UTF-8 编码.
此时修改打开文件的代码, 给 open 方法加上 encoding 参数, 显式的指定为和文本相同的字符集, 问题即可解决.
f = open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8')
PS: 字符编码问题, 是编程中一类比较常见, 又比较棘手的问题. 需要对于字符编码有一定的理解, 才能从容应对.

同学们可以参考腾讯官方账号发表的帖子, 详细介绍了里面的细节. 程序员必备：彻底弄懂常见的7种中文字符编码 - 知乎
1.4 使用上下文管理器

打开文件之后, 是容易忘记关闭的. Python 提供了 上下文管理器 , 来帮助程序猿自动关闭文件.

使用 with 语句打开文件.
当 with 内部的代码块执行完毕后, 就会自动调用关闭方法
def func():
    with open('d:/test.txt', 'r') as f:
        lines = f.readlines()
        print(lines)
当with对应的代码块执行结束，就会自动的执行f.close().