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1、字典

1.1、字典是什么

 1.2、创建字典

1.3、查找 key

1.4、新增/修改元素

1.5、删除元素

1.6、遍历字典元素

1.7、取出所有 key 和 value

1.8、合法的 key 类型

1.9、小结

2、文件

2.1、文件是什么

2.2、文件路径

2.3、文件操作

2.3.1、打开文件

2.3.2、关闭文件

2.3.3、写文件

2.3.4、读文件

 2.4、关于中文的处理

2.5、使用上下文管理器

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1、字典

1.1、字典是什么

字典是一种存储 键值对 的结构.

啥是键值对? 这是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念.

把 键(key) 和 值(value) 进行一个一对一的映射, 然后就可以根据键, 快速找到值.

• 举个栗子, 学校的每个同学, 都会有一个唯一的学号.
• 知道了学号, 就能确定这个同学.
• 此处 "学号" 就是 "键", 这个 "同学" 就是 "值".

 
1.2、创建字典

创建一个空的字典. 1、使用 { } 表示字典.  2、使用dict()函数创建字典，适用动态创建情况。

a = {} # 创建一个空字典
b = dict() # 使用函数创建字典
print(type(a))
print(type(b))

• 也可以在创建的同时指定初始值
• 键值对之间使用 , 分割, 键和值之间使用 : 分割. (冒号后面推荐加一个空格).
• 使用 print 来打印字典内容 

student = {'id': 1,'name': 'zhangsan'} # 创建字典并初始化
print(student) # 打印字典数据

• 为了代码更规范美观, 在创建字典的时候往往会把多个键值对, 分成多行来书写. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan'
} # 创建字典并分行初始化
print(student) # 打印字典数据

• 最后一个键值对, 后面可以写 , 也可以不写.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan', # 最后一个键值对加,
} # 创建字典并分行初始化
print(student) # 打印字典数据

1.3、查找 key

使用 in 可以判定 key 是否在 字典 中存在. 返回布尔值.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print('id' in student)    # 判断key值id是否存在
print('score' in student) # 判断key值score是否存在

使用 [ ] 通过类似于取下标的方式, 获取到元素的值. 只不过此处的 "下标" 是 key. (可能是整数, 也可能是字符串等其他类型). 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['id'])   # key值id对应的值
print(student['name']) # key值name对应的值

如果 key 在字典中不存在, 则会抛出异常. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['score'])   # key值score对应的值，不存在则抛异常

1.4、新增/修改元素

使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value.
如果 key 不存在, 对取下标操作赋值, 即为新增键值对 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan'
}

print(student)
student['score'] = 90 #key值score不存在则新增键值对
print(student)

如果 key 已经存在, 对取下标操作赋值, 即为修改键值对的值. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student)
student['score'] = 90 # key值已经存在，即对键值对值进行修改
print(student)

1.5、删除元素

使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student)
student.pop('score') # 删除key值为score的键值对
print(student)

1.6、遍历字典元素

直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key, 进一步的就可以取出每个值了. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

for key in student:
    print(key,student[key])

1.7、取出所有 key 和 value

使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.keys()) # 使用keys获取所有key值

• 此处 dict_keys 是一个特殊的类型, 专门用来表示字典的所有 key. 大部分元组支持的操作对于dict_keys 同样适用. 

使用 values 方法可以获取到字典中的所有 value

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.values()) # 使用values获取所有value值

• 此处 dict_values 也是一个特殊的类型, 和 dict_keys 类似.

 使用 items 方法可以获取到字典中所有的键值对. 

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.items()) # 使用items获取所有键值对

1.8、合法的 key 类型

不是所有的类型都可以作为字典的 key.
字典本质上是一个 哈希表, 哈希表的 key 要求是 "可哈希的", 也就是可以计算出一个哈希值.

•  可以使用 hash 函数计算某个对象的哈希值.
• 但凡能够计算出哈希值的类型, 都可以作为字典的 key. 

print(hash(0)) # 计算hash值
print(hash(3.14))
print(hash('hello'))
print(hash(True))
print(hash(()))

列表无法计算哈希值. 

print(hash([1,2,3])) # 列表不能计算hash值

字典也无法计算哈希值 

print(hash({'id': 1})) # 字典不能计算hash值

1.9、小结

字典也是一个常用的结构. 字典的所有操作都是围绕 key 来展开的.
需要表示 "键值对映射" 这种场景时就可以考虑使用字典. 

2、文件

2.1、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)
• ......

 我们主要研究最简单的文本文件. 

2.2、文件路径

一个机器上, 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D:\program\qq\Bin\QQ.exe 来表示.

• 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 program 目录下的 qq 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. 咱们课堂上暂时不详细介绍.
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.

2.3、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".

2.3.1、打开文件

使用内建函数 open 打开一个文件.

f = open('d:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件

• 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.
• 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. 

2.3.2、关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件.

f.close() # 关闭文件

• 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:/test.txt', 'r') # 需要现在d盘路径下创建一个test.txt文件
    flist.append(f) # 尾插文件对象
    count += 1
    print(f'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.
• 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.

2.3.3、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. 

f = open('d:/test.txt', 'w')  # 以写的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件

• 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:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件

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. 

f = open('d:/test.txt', 'w')  # 以写的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()   # 关闭文件

f = open('d:/test.txt', 'a')  # 以追加的方式打开文件
f.write(' world')   # 向文件中追加写入 world
f.close()  # 关闭文件

针对已经关闭的文件对象进行写操作, 也会抛出异常. 

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')  # 向文件写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件
f.write('world')  # 文件关闭之后写入文件内容抛异常

2.3.4、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" 

• 注意：读文件之前需要先有该文件

f = open('d:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件
result = f.read(2)  # 读取两个字符
print(result)
f.close()   # 关闭文件

• 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:/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}')  # 以行读取文件
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.
使用 print(f'line = {line}', end='') 手动把 print 自带的换行符去掉.

f = open('d:/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}', end='')  # 以行读取文件，并手动去掉换行
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. 

f = open('d:/test.txt', 'r')
lines = f.readlines()  # 读取整个文件内容
print(lines)
f.close()

• 此处的 \n 即为换行符.

 
2.4、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, 有的uu执行时可能会出现异常 

也有的uu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.
• uu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

2.5、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.

with open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
    lines = f.readlines()
    print(lines)