实际开发中，我们经常需要从外部存储介质（硬盘、光盘、U 盘等）读取数据，或者将程序产生的数据存储到文件中，实现“持久化”保存，很多软件系统是将数据存储的数据库中；数据库实际也是基于文件形式存储的。

一、基础内容

1.文件类型

按文件中数据组织形式，文件分为文本文件和二进制文件两大类。
①文本文件
文本文件存储的是普通“字符”文本，python 默认为unicode 字符集（两个字节表示一个字符，最多可以表示：65536 个），可以使用记事本程序打开。但是，像word 软件编辑的文档不是文本文件。
②二进制文件
二进制文件把数据内容用“字节”进行存储，无法用记事本打开。必须使用专用的软件解码。常见的有：MP4 视频文件、MP3 音频文件、JPG 图片、doc 文档等等。

2.文件操作相关模块

3.创建文件对象open()

open()函数用于创建文件对象，基本语法格式如下：
                                                        open(文件名[,打开方式])
        如果只是文件名，代表在当前目录下的文件。文件名可以录入全路径，比如：D:\a\b.txt。为了减少“\”的输入，可以使用原始字符串：r“d:\b.txt”。示例如下：
                                                        f = open(r"d:\b.txt","w")

注意：
如果我们没有增加模式“b”，则默认创建的是文本文件对象，处理的基本单元是“字符”。如果是二进制模式“b”，则创建的是二进制文件对象，处理的基本单元是“字节”。

二、文本文件的写入

1.基本的文件写入操作

文本文件的写入一般就是三个步骤：
        ①创建文件对象
        ②写入数据
        ③关闭文件对象

f = open(r"a.txt","a")
s = "itbaizhan\nsxt\n"
f.write(s)
f.close()

2.常用编码

只有在编码相同或者兼容时，才不会出现乱码现象。常用编码之间的关系如下：

这些编码均是自下而上兼容的，国内常用的是GB2312和GBK，Unicode又称为万国码，但采用定长编码，在程序(大多均为字母和字符)中占内存大，所以可以把Unicode看做是表示、设计，而UTF-8是对它的实现。

一般项目都会使用UTF-8。unicode 中虽然汉字是两个字节，UTF-8 中汉字是3 个字节。但是互联网中一个网页也包含了大量的英文字母，这些英文字母只占用1 个字节，整体占用空间，UTF-8 仍然由于Unicode。

3.中文乱码问题

windows 操作系统默认的编码是GBK，Linux 操作系统默认的编码是UTF-8。当我们用open()时，调用的是操作系统打开的文件，默认的编码是GBK。所以采用编码为unicode的python操作时会出现乱码，改为GBK即可显示正常，但在Linux操作系统不会出现此问题。

f = open(r"b.txt", "w")
f.write("我爱你\n好想你\n")
f.close()

打开文件可以发现：
�Ұ���
������

另外，也可以通过指定文件编码解决中文乱码问题：

f = open(r"b.txt", "w", encoding="utf-8")
f.write("我爱你\n好想你\n")
f.close()

4.write()/writelines()

write(a)：把字符串a 写入到文件中
writelines(b)：把字符串列表写入文件中，不添加换行符

f = open(r"d:\bb.txt","w",encoding="utf-8")
s = ["高一\n","高老三\n","高老四\n"]
f.writelines(s)
f.close()

5.close()关闭文件流

由于文件底层是由操作系统控制，所以我们打开的文件对象必须显式调用close()方法关闭文件对象。当调用close()方法时，首先会把缓冲区数据写入文件(也可以直接调用flush()方法)，再关闭文件，释放文件对象。
为了确保打开的文件对象正常关闭，一般结合异常机制的finally 或者with 关键字实现无论何种情况都能关闭打开的文件对象。

try:f = open(r"my01.txt","a")str = "gaoqi"f.write(str)
except BaseException as e:print(e)
finally:f.close()

6.with 语句(上下文管理器)

with 关键字（上下文管理器）可以自动管理上下文资源，不论什么原因跳出with 块，都能确保文件正确的关闭，并且可以在代码块执行完毕后自动还原进入该代码块时的现场。

s = ["高一\n","高老三\n","高老五\n"]
with open(r"d:\bb.txt","w") as f:f.writelines(s)

三、文本文件的读取

文件的读取一般使用如下三个方法：

①read([size])
        从文件中读取size 个字符，并作为结果返回。如果没有size 参数，则读取整个文件。读取到文件末尾，会返回空字符串。中文也算1个字符。
        ②readline()
        读取一行内容作为结果返回。读取到文件末尾，会返回空字符串。
        ③readlines()
        文本文件中，每一行作为一个字符串存入列表中，返回该列表

# 读取一个文件前4 个字符
with open(r"bb.txt","r",encoding="utf-8") as f:print(f.read(4))
# 文件较小，一次将文件内容读入到程序中
with open(r"d:\bb.txt","r") as f:print(f.read())
# 按行读取一个文件
with open(r"bb.txt","r") as f:while True:fragment = f.readline()if not fragment:breakelse:print(fragment,end="")
# 使用迭代器（每次返回一行）读取文本文件
with open(r"d:\bb.txt","r") as f:for a in f:print(a,end="")

enumerate()函数用于枚举，以元组形式把每一个元素都与索引联系起来放入列表。

rstrip()用于去除右空白符。

为文本文件每一行的末尾增加行号:

with open(r"a", "r", encoding="utf-8") as f:lines = f.readlines()lines = [line.rstrip() + " #" + str(index+1) + "\n" for index, line in enumerate(lines)]with open(r"a", "w", encoding="utf-8") as f:f.writelines(lines)

四、二进制文件的读取和写入

二进制文件的处理流程和文本文件流程一致。首先还是要创建文件对象，不过，我们需要指定二进制模式，从而创建出二进制文件对象。例如：
        f = open(r"d:\a.txt", 'wb') #可写的、重写模式的二进制文件对象
        f = open(r"d:\a.txt", 'ab') #可写的、追加模式的二进制文件对象
        f = open(r"d:\a.txt", 'rb') #可读的二进制文件对象
        创建好二进制文件对象后，仍然可以使用write()、read()实现文件的读写操作。

读取图片文件，实现文件的拷贝：

with open('aa.gif', 'rb') as f:with open('aa_copy.gif', 'wb') as w:for line in f.readlines():w.write(line)print('图片拷贝完成！')

五、文件对象其他操作、属性和方法

1.常用属性和方法(seek具体操作)

属性：

打开模式：

常用方法：

seek()移动文件指针:seek(offset[,whence]):

把文件指针移动到新的位置，offset 表示相对于whence 的多少个字节的偏移量；
        offset：off 为正往结束方向移动，为负往开始方向移动
        whence 不同的值代表不同含义：
                0: 从文件头开始计算（默认值）
                1：从当前位置开始计算
                2：从文件尾开始计算

with open("e.txt","r",encoding="utf-8") as f:print("文件名是：{0}".format(f.name))print(f.tell())  # 指针当前位置print("读取的内容：{0}".format(str(f.readline())))print(f.tell())f.seek(0,0)  # 指针移动到文件开头位置print("读取的内容：{0}".format(str(f.readline())))

2.使用pickle 序列化

对象本质上就是一个“存储数据的内存块”。有时候，我们需要将“内存块的数据”保存到硬盘上，或者通过网络传输到其他的计算机上。这时候，就需要“对象的序列化和反序列化”。对象的序列化机制广泛的应用在分布式、并行系统上。
        序列化指的是：将对象转化成“串行化”数据形式，存储到硬盘或通过网络传输到其他地方。反序列化是指相反的过程，将读取到的“串行化数据”转化成对象。
        序列化我们使用：
        pickle.dump(obj, file)         obj 就是要被序列化的对象，file 指的是存储的文件
        pickle.load(file)         从file 读取数据，反序列化成对象

将对象序列化到文件中并将获得的数据反序列化成对象：

import pickle
with open(r"d:\data.dat","wb") as f:a1 = "高一"a2 = 234a3 = [20,30,40]pickle.dump(a1,f)pickle.dump(a2, f)pickle.dump(a3, f)with open(r"d:\data.dat","rb") as f:a1 = pickle.load(f)a2 = pickle.load(f)a3 = pickle.load(f)print(a1)print(a2)print(a3)

六、CSV 文件的操作

csv是逗号分隔符文本格式，常用于数据交换、Excel文件和数据库数据的导入和导出。与Excel 文件不同，CSV 文件中：
                                值没有类型，所有值都是字符串
                                不能指定字体颜色等样式
                                不能指定单元格的宽高，不能合并单元格
                                没有多个工作表
                                不能嵌入图像图表

Python 标准库的模块csv 提供了读取和写入csv 格式文件的对象。

csv.reader 对象于从csv 文件读取数据
csv.writer 对象写一个csv 文件

import csvwith open("dd.csv", "r", encoding="utf-8") as f:a_csv = csv.reader(f)  # 创建csv 对象,它是一个包含所有数据的列表，每一行为一个元素#  print(list(a_csv))for row in a_csv:  # 循环打印各行内容print(row)with open("ee.csv", "w", encoding="utf-8") as f:b_csv = csv.writer(f)  # 创建csv 对象b_csv.writerow(["ID", "姓名", "年龄"])  # 写入一行（标题）b_csv.writerow(["1", "大一", "18"])c = [["2", "大二", "19"], ["3", "大三", "20"]]b_csv.writerows(c)  # 写入多行（数据

七、os 和os.path 模块

os 模块可以帮助我们直接对操作系统进行操作。我们可以直接调用操作系统的可执行文件、命令，直接操作文件、目录等等。在系统运维的核心基础。

1.os 模块-调用操作系统命令

os.system 可以帮助我们直接调用系统的命令

os.startfile：直接调用可执行文件

import osos.system("notepad.exe")  # 调用记事本程序
os.system("ping www.baidu.com")  # ping命令
os.system("cmd")  # 命令提示符os.startfile(r"E:\Program Files (x86)\Tencent\WeChat\WeChat.exe")  # 直接调用可执行文件

【注】Linux 是命令行操作更容易，我们可以通过os.system 可以更加容易的调用相关的命令；
【注】控制台输出中文可能会有乱码问题，可以在file-->setting 中设置，搜索file encoding设置改为GBK编码(windows系统)

2.os 模块-文件和目录操作

需要对文件和目录做其他操作，可以使用os 和os.path 模块。

常用操作文件的方法:

关于目录操作的相关方法:

import os# 获取文件和文件夹相关的信息
print(os.name)  # 系统名称：windows->nt    linux和unix->posix
print(os.sep)  # 路径分隔符：windows->\    linux和unix->/
print(repr(os.linesep))  # 行终止符：windows->\r\n    linux和unix->\n\
# repr()将对象转化为供解释器读取的形式
print(os.stat("file01.py"))  # 获取文件相关信息# 关于工作目录的操作
print(os.getcwd())  # 返回当前工作目录：current work dir
os.chdir("d:")  # 改变当前工作目录为：d:盘根目录# 创建目录，多级目录，删除
os.mkdir("book")  # 创建新的目录
os.rmdir("book")  # 删除目录
os.makedirs("movies/book/star")  # 创建多级目录
os.removedirs("movies/book/star")  # 删除多级目录，若目录不为空则无法删除
os.makedirs("../movies/book/star")  # ../指的是上一级目录
os.rename("movies", "movie")  # 修改目录名称
dirs = os.listdir("movie")  # 返回path 目录下的文件和目录列表
print(dirs)

3.os.path 模块

os.path 模块提供了目录相关（路径判断、路径切分、路径连接、文件夹遍历）的操作。

测试常用方法：

import os
import os.path  # from os import path  # 这样导入后面可以直接用path.无需os.path# 判断：绝对路径、是否目录、是否文件、文件是否存在
print(os.path.isabs("d:/a.txt"))
print(os.path.isdir("d:/a.txt"))
print(os.path.isfile("d:/a.txt"))
print(os.path.exists("d:/a.txt"))
# 获得文件基本信息
print(os.path.getsize("b.txt"))
print(os.path.abspath("b.txt"))
print(os.path.dirname("d:/a.txt"))
print(os.path.getctime("b.txt"))  # 返回文件的创建时间
print(os.path.getatime("b.txt"))  # 返回文件的最后访问时间
print(os.path.getmtime("b.txt"))  # 返回文件的最后修改时间
# 对路径的操作
path = os.path.abspath("b.txt")
print(os.path.split(path))  # 对路径进行分割，以列表形式返回
print(os.path.splitext(path))  # 从路径中分割文件的扩展名
print(os.path.join("aa", "bb", "cc"))  # 连接多个path

列出指定目录下所有的.py 文件，并输出文件名:

import os.pathpath = os.getcwd()
file_list = os.listdir(path)
for filename in file_list:if filename.endswith("py"):print(filename, end="\t")file_list2 = [filename for filename in os.listdir(path) if filename.endswith("py")]
for f in file_list2:print(f, end="\t")

4.walk()递归遍历所有文件和目录

os.walk()方法：
返回一个3 个元素的元组，(dirpath, dirnames, filenames),
        dirpath：要列出指定目录的路径
        dirnames：目录下的所有文件夹
        filenames：目录下的所有文件

使用walk()递归遍历所有文件和目录:

import osall_files = []
path = os.getcwd()
list_files = os.walk(path)for dirpath, dirnames, filenames in list_files:for dir in dirnames:all_files.append(os.path.join(dirpath, dir))for file in filenames:all_files.append(os.path.join(dirpath, file))for file in all_files:print(file)

八、shutil 模块(拷贝和压缩)

1.拷贝

import shutilshutil.copyfile("1.txt", "1_copy.txt")  # 复制1.txt文件命名为1_copy.txt
shutil.copytree("movie/港台", "电影")  # 把港台文件夹和内容拷贝到电影目录下，只能拷贝不存在的目录，即电影目录不存在
shutil.copytree("movie/港台", "电影", ignore=shutil.ignore_patterns("*.txt", "*.html"))
# 可以忽略不需要格式的文件，拷贝需要的文件

2.压缩

shutil模块和zipfile模块可以实现文件的压缩，zipfile还可以实现文件的解压缩。

import shutil
import zipfileshutil.copyfile("1.txt", "1_copy.txt")
shutil.copytree("movie/港台", "电影")  # 只能拷贝不存在的目录，即电影目录不存在
shutil.copytree("movie/港台", "电影", ignore=shutil.ignore_patterns("*.txt", "*.html"))
# 可以忽略不需要格式的文件，拷贝需要的文件shutil.make_archive("电影/gg", "zip", "movie/港台")  # 压缩文件，("压缩文件位置命名", "压缩文件格式", "要压缩的内容")
z1 = zipfile.ZipFile("a.zip", "w")  # 使用zipfile也可实现文件压缩
z1.write("1.txt")
z1.write("1_copy.txt")
z1.close()z2 = zipfile.ZipFile("a.zip", "r")  # 文件解压缩
z2.extractall("电影")
z2.close()

九、递归算法

递归的基本思想就是“自己调用自己”，一个使用递归技术的方法将会直接或者间接的调用自己。利用递归可以用简单的程序来解决一些复杂的问题。比如：斐波那契数列的计算、汉诺塔、快排等问题。

递归结构包括两个部分：
①定义递归头。解答：什么时候不调用自身方法。如果没有头，将陷入死循环，也就
是递归的结束条件。
②递归体。解答：什么时候需要调用自身方法。

1.阶乘计算

def factor(n):if n == 1:return nelse:return n * factor(n-1)print(factor(5))

递归的缺点：简单的程序是递归的优点之一。但是递归调用会占用大量的系统堆栈，内存耗用多，在递归调用层次多时速度要比循环慢的多，所以在使用递归时要慎重。

2.目录树结构展示

import os
allfiles = []def getAllFiles(path, level):childFiles = os.listdir(path)for file in childFiles:filepath = os.path.join(path, file)print(filepath)if os.path.isdir(filepath):getAllFiles(filepath, level + 1)allfiles.append("\t" * level + filepath)getAllFiles("mypro_io", 0)for f in reversed(allfiles):print(f)

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