【100天精通python】Day19：文件及目录操作

专栏导读

1 文件的创建打开和关闭

2.1 使用内置函数open(),close()创建打开和关闭

2.2 使用with语句打开和关闭

2 文件的读取

2.1 读取整个文件read()

2.2 逐行读取文件内容readlines()

3 文件的写入

3.1 直接写入

3.2 写入整个文件

3.3 逐行写入文件

4 文件的复制与删除

4.1 文件复制

4.2 文件删除

5 基本文件操作的异常处理

6 文件的基本操作，完整实例演示

专栏导读

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文件操作是Python中常用的任务，它们使我们能够有效地处理文本、数据和其他类型的文件。Python提供了丰富的文件操作功能，可以通过打开、读取、写入、复制和删除文件。使用内置的open()函数可以打开文件并指定读取或写入模式。读取文件内容可使用read()或readlines()函数，而写入文件内容可以用write()或writelines()函数。shutil模块可用于复制和移动文件，os模块可用于删除文件。

1 文件的创建打开和关闭

Python提供了许多文件操作的函数和方法，使得文件的读取、写入、复制、移动等操作变得简单和高效。要对文件进行读取、写入或其他操作，需要先打开文件，完成操作后再关闭文件。打开文件时，可以使用open()函数，它接受文件路径和打开模式作为参数，并返回一个文件对象。完成文件操作后，应当使用close()方法关闭文件对象，以释放资源。

2.1 使用内置函数open(),close()创建打开和关闭

打开文件要打开一个文件，可以使用内置的open()函数。open()函数接受两个参数：文件名和打开模式（如读取模式、写入模式等）。打开模式包括：

"r": 读取模式（默认）。打开文件以供读取。
"w": 写入模式。打开文件以供写入，如果文件已存在则会被覆盖。
"a": 追加模式。打开文件以供写入，如果文件已存在则会在文件末尾添加内容。
"x": 创建模式。创建一个新文件并打开以供写入，如果文件已存在则会报错。
"b": 二进制模式。用于操作二进制文件。
"t": 文本模式（默认）。用于操作文本文件。

下面是文件的打开和关闭示例：

# 打开文件并写入内容
file_path = "example.txt"
file = open(file_path, "w")  # 使用写入模式打开文件

file.write("Hello, this is a new file!\n")
file.write("Welcome to Python file handling.\n")

file.close()  # 关闭文件

# 打开文件并读取内容
file = open(file_path, "r")  # 使用读取模式打开文件

content = file.read()
print("文件内容：")
print(content)

file.close()  # 关闭文件

在上述示例中，首先使用open()函数以写入模式打开文件，并写入内容后关闭文件。然后使用open()函数以读取模式再次打开同一文件，并读取文件内容后再次关闭文件。

2.2 使用with语句打开和关闭

请注意，为了确保文件资源正确释放，最好使用with语句来打开文件，这样即使发生异常，也会在退出with代码块后自动关闭文件。下面是使用with语句的示例：

file_path = "example.txt"
# 使用with语句打开文件
with open(file_path, "w") as file:
    file.write("Hello, this is a new file!\n")
    file.write("Welcome to Python file handling.\n")

# 使用with语句读取文件
with open(file_path, "r") as file:
    content = file.read()
    print("文件内容：")
    print(content)

2 文件的读取

2.1 读取整个文件read()

取文件内容可以使用read()方法读取文件的内容。read()方法将整个文件读取为一个字符串。

示例：

file = open("example.txt", "r")
content = file.read()
print(content)
file.close()

2.2 逐行读取文件内容readlines()

使用readlines()方法可以逐行读取文件的内容，并将每一行存储为一个表中的元素。

示例：

file = open("example.txt", "r")
lines = file.readlines()
for line in lines:
    print(line)
file.close()

3 文件的写入

3.1 直接写入

在Python中，可以使用文件对象的write()方法来向文件中写入内容。写入操作的前提是文件已经以写入模式（"w"）或追加模式（"a"）打开。写入模式会清空文件中的内容，并将新内容写入，而追加模式会将新内容追加到文件末尾而不清空原有内容。

下面是文件写入的示例：

# 使用写入模式（"w"）打开文件
file_path = "example.txt"
file = open(file_path, "w")

# 向文件中写入内容
file.write("Hello, this is a new file!\n")
file.write("Welcome to Python file handling.\n")

# 关闭文件
file.close()

运行上述代码后，"example.txt"文件中的内容会被覆盖为：

如果使用追加模式（"a"）打开文件，新内容将会被追加到文件末尾而不影响原有内容：

# 使用追加模式（"a"）打开文件
file_path = "example.txt"
file = open(file_path, "a")

# 向文件中追加内容
file.write("This is an additional line.\n")

# 关闭文件
file.close()

运行上述代码后，"example.txt"文件中的内容会变为：

需要注意的是，在使用文件写入操作时，务必确保文件已经以写入模式或追加模式打开，并在写入完毕后及时关闭文件，以释放文件资源。另外，为了确保文件正确关闭，建议使用with语句来打开文件。

3.2 写入整个文件

要将整个内容写入文件，可以使用文件打开模式为"w"或"wb"来打开文件，并使用write()方法将内容写入文件。如果文件不存在，将会创建一个新文件并写入内容；如果文件已存在，写入内容将覆盖原有内容。

示例1：

file_path = "example.txt"
content = "Hello, this is a new file!\nWelcome to Python file handling."

with open(file_path, "w") as file:
    file.write(content)

结果：在example.txt文件中写入以下内容：

在上面的示例中，将整个内容content一次性写入到文件example.txt中。

3.3 逐行写入文件

要逐行写入文件，可以使用文件打开模式为"w"或"wb"来打开文件，并使用write()方法逐行写入内容。每次写入后加入换行符\n来换行。

示例2：

file_path = "example.txt"
lines = ["Line 1", "Line 2", "Line 3"]

with open(file_path, "w") as file:
    for line in lines:
        file.write(line + "\n")

结果：在example.txt文件中写入以下内容：

在上面的示例中，通过循环将列表lines中的每一行内容逐行写入到文件example.txt中，并在每行末尾添加\n换行符，以实现逐行写入。

需要注意的是，在使用文件写入时，要确保文件打开模式为写入模式"w"或追加模式"a"。同时，在使用with语句打开文件后，文件会在退出with代码块时自动关闭，确保文件资源正确释放。

在示例1中，将整个内容写入文件时，使用write()方法将整个字符串写入文件。在示例2中，逐行写入文件时，使用for循环遍历每一行内容，并使用write()方法逐行写入文件。每次写入后都加入一个换行符\n，以确保每行内容单独占据一行。

4 文件的复制与删除

Python中可以使用shutil模块来复制和删除文件。

4.1 文件复制

要复制文件，可以使用shutil模块的copy()函数。copy()函数接受两个参数：源文件名和目标文件名。它会将源文件复制到目标文件，并返回目标文件的路径。

示例：

import shutil

# 源文件路径
source_file = "source.txt"
# 目标文件路径
destination_file = "destination.txt"

# 使用shutil模块的copyfile()函数进行文件复制
shutil.copyfile(source_file, destination_file)

print("文件复制成功！")

4.2 文件删除

在Python中，可以使用os模块的remove()函数来删除文件。remove()函数接受一个参数，即要删除的文件的路径。以下是删除文件的示例代码：

import os

# 要删除的文件路径
file_to_delete = "file_to_delete.txt"

# 使用os模块的remove()函数删除文件
os.remove(file_to_delete)

print("文件删除成功！")

注意：在进行文件删除操作时，请确保操作的文件是不需要的或者备份已完成。文件删除是一个不可逆的操作，删除后无法恢复文件。因此，在删除文件之前要谨慎确认。

import os

# 定义要删除的文件路径
file_path = 'example.txt'

try:
    # 删除文件
    os.remove(file_path)
    print(f"文件 {file_path} 删除成功")
except FileNotFoundError:
    print(f"文件 {file_path} 不存在")
except Exception as e:
    print(f"删除文件时发生错误：{e}")

上述代码中，我们首先导入了os模块。然后，定义了要删除的文件路径，即'example.txt'。接着使用try-except语句块来处理文件删除操作可能引发的异常。如果文件存在并且删除成功，将打印出"文件 example.txt 删除成功"。如果文件不存在，则会打印出"文件 example.txt 不存在"。如果删除文件时发生其他错误，则会打印出相应的错误信息。请注意，在执行删除操作之前，请确保你有足够的权限执行该操作。

5 基本文件操作的异常处理

在进行基本文件操作时，我们需要注意文件操作可能引发的异常，例如文件不存在、文件无法打开或读取、文件写入失败等。为了处理这些错误，我们可以使用异常处理机制来捕获并处理这些异常情况。

在Python中，我们可以使用try-except语句来实现异常处理。在try代码块中执行文件操作，如果出现异常，则会跳转到相应的except代码块进行处理。

以下是一个基本文件操作的错误处理示例：

file_path = "example.txt"

try:
    # 打开文件以读取内容（"r"表示读取模式）
    with open(file_path, "r") as file:
        content = file.read()
    print("文件内容：", content)

except FileNotFoundError:
    print("文件不存在，请确认文件路径是否正确。")

except IOError:
    print("文件读取失败，请检查文件是否可读。")

finally:
    print("文件操作完成。")

在上面的示例中，我们尝试打开文件并读取其中的内容。如果文件不存在，将会抛出FileNotFoundError异常；如果文件无法读取，将会抛出IOError异常。在try代码块中进行文件操作，如果出现异常，将会跳转到相应的except代码块进行处理。最后，不管是否发生异常，finally代码块中的代码都会执行。

6 文件的基本操作，完整实例演示

下面是一个完整的Python实例，演示了文件的基本操作，包括创建文件、写入内容、读取内容、复制文件、删除文件和追加内容。

def create_file(file_path):
    try:
        # 创建文件并写入内容
        with open(file_path, "w") as file:
            file.write("Hello, this is a new file!\n")
            file.write("Welcome to Python file handling.\n")
        print(f"文件 {file_path} 创建成功。")

    except IOError:
        print("文件创建失败。")

def read_file(file_path):
    try:
        # 打开文件以读取内容
        with open(file_path, "r") as file:
            content = file.read()
        print("文件内容：")
        print(content)

    except FileNotFoundError:
        print("文件不存在，请确认文件路径是否正确。")

    except IOError:
        print("文件读取失败，请检查文件是否可读。")

def copy_file(source_file, target_file):
    try:
        # 读取源文件内容
        with open(source_file, "r") as source:
            content = source.read()

        # 写入目标文件
        with open(target_file, "w") as target:
            target.write(content)

        print(f"文件 {source_file} 复制成功，保存为 {target_file}。")

    except FileNotFoundError:
        print("源文件不存在，请确认文件路径是否正确。")

    except IOError:
        print("文件复制失败。")

def append_file(file_path, content_to_append):
    try:
        # 在文件末尾追加内容
        with open(file_path, "a") as file:
            file.write(content_to_append + "\n")

        print("内容成功追加到文件。")

    except FileNotFoundError:
        print("文件不存在，请确认文件路径是否正确。")

    except IOError:
        print("文件追加失败。")

def delete_file(file_path):
    try:
        # 删除文件
        import os
        os.remove(file_path)
        print(f"文件 {file_path} 删除成功。")

    except FileNotFoundError:
        print("文件不存在，请确认文件路径是否正确。")

    except IOError:
        print("文件删除失败。")

if __name__ == "__main__":
    file_path = "example.txt"
    create_file(file_path)
    read_file(file_path)

    target_file = "example_copy.txt"
    copy_file(file_path, target_file)
    read_file(target_file)

    append_content = "This line is appended to the file."
    append_file(file_path, append_content)
    read_file(file_path)

    delete_file(file_path)

运行结果如下