在 Python 的世界里，文件读写操作就像是一把钥匙，打开了程序与外部数据交互的大门。无论是处理配置文件、日志记录，还是进行数据处理和分析，文件读写都是不可或缺的基础技能。本文将深入浅出地介绍 Python 中文件读写的相关知识，从基础概念到实际应用，带你逐步掌握这一关键技能。
一、文件打开与关闭
在 Python 中，使用内置的open()函数来打开一个文件。open()函数的基本语法如下：
file = open(file_path, mode='r', encoding=None)
- file_path：要打开的文件的路径，可以是绝对路径或相对路径。
- 'r'：只读模式，默认模式。如果文件不存在，会抛出FileNotFoundError异常。
- 'w'：写入模式。如果文件已存在，会清空文件内容；如果文件不存在，会创建新文件。
- 'a'：追加模式。如果文件已存在，新内容会追加到文件末尾；如果文件不存在，会创建新文件。
- 'x'：独占创建模式。如果文件已存在，会抛出FileExistsError异常；如果文件不存在，会创建新文件。
- encoding：指定文件的编码方式，例如'utf - 8'。如果不指定，Python 会使用系统默认编码。
文件使用完毕后，一定要使用close()方法关闭文件，以释放系统资源。例如：
file = open('example.txt', 'r')
# 进行文件操作
file.close()
为了确保文件无论是否发生异常都会被正确关闭，推荐使用with语句，它会自动处理文件的关闭操作：
with open('example.txt', 'r') as file:
# 进行文件操作
pass
二、读取文件内容
读取整个文件
使用read()方法可以读取文件的全部内容，返回一个字符串。例如：
with open('example.txt', 'r') as file:
content = file.read()
print(content)
按行读取文件
使用readlines()方法可以将文件内容按行读取，返回一个字符串列表，每个元素是文件中的一行内容。例如：
with open('example.txt', 'r') as file:
lines = file.readlines()
for line in lines:
print(line.strip()) # strip()方法用于去除每行末尾的换行符
也可以使用readline()方法逐行读取文件，每次调用readline()方法会读取文件的下一行内容。例如：
with open('example.txt', 'r') as file:
line = file.readline()
while line:
print(line.strip())
line = file.readline()
还可以直接对文件对象进行迭代，这种方式更加简洁高效。例如：
with open('example.txt', 'r') as file:
for line in file:
print(line.strip())
三、写入文件内容
写入字符串
使用write()方法可以将字符串写入文件。例如：
with open('output.txt', 'w') as file:
file.write('Hello, Python!\n')
file.write('This is a new line.\n')
注意，write()方法不会自动添加换行符，需要手动添加。
写入列表
如果要将一个字符串列表写入文件，可以使用writelines()方法。例如：
lines = ['Line 1\n', 'Line 2\n', 'Line 3\n']
with open('output.txt', 'w') as file:
file.writelines(lines)
四、文件指针操作
文件对象有一个文件指针，用于指示当前读写的位置。可以使用tell()方法获取当前文件指针的位置，使用seek()方法移动文件指针到指定位置。例如：
with open('example.txt', 'r') as file:
print(file.tell()) # 输出文件指针初始位置，通常为0
file.read(5) # 读取5个字符
print(file.tell()) # 输出当前文件指针位置
file.seek(0) # 将文件指针移动到文件开头
print(file.read()) # 重新读取文件内容
五、二进制文件的读写
除了文本文件，Python 还可以读写二进制文件，如图片、音频、视频等。在打开二进制文件时，需要将文件打开模式设置为'rb'（只读二进制模式）或'wb'（写入二进制模式）。例如，读取一张图片并保存为另一个文件：
with open('source.jpg', 'rb') as source_file:
with open('destination.jpg', 'wb') as destination_file:
data = source_file.read()
destination_file.write(data)
六、常见应用场景
配置文件读取
许多应用程序使用配置文件来存储程序的设置和参数。例如，一个简单的 Python 脚本可能需要读取一个config.ini文件来获取数据库连接信息。可以使用 Python 的configparser模块来读取配置文件。例如：
import configparser
config = configparser.ConfigParser()
config.read('config.ini')
db_host = config.get('database', 'host')
db_port = config.getint('database', 'port')
db_user = config.get('database', 'user')
db_password = config.get('database', 'password')
日志记录
在程序运行过程中，记录日志是非常重要的。Python 的logging模块提供了强大的日志记录功能，可以将日志信息写入文件。例如：
import logging
logging.basicConfig(filename='app.log', level=logging.INFO,
format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')
logging.info('程序开始运行')
try:
result = 1 / 0
except ZeroDivisionError as e:
logging.error(f'发生错误: {e}')
logging.info('程序结束运行')
数据处理与分析
在数据处理和分析中，经常需要读取和写入大量的数据文件。例如，读取一个 CSV 文件并进行数据清洗和转换，然后将结果保存为新的 CSV 文件。可以使用 Python 的pandas库来方便地处理 CSV 文件。例如：
import pandas as pd
# 读取CSV文件
data = pd.read_csv('data.csv')
# 数据清洗和转换
data = data.dropna() # 删除包含缺失值的行
data['new_column'] = data['column1'] + data['column2']
# 保存为新的CSV文件
data.to_csv('processed_data.csv', index=False)
七、总结
Python 提供了丰富而简洁的文件读写功能，通过open()函数、文件对象的方法以及各种标准库和第三方库，我们可以轻松地处理各种类型的文件。掌握文件读写操作是 Python 编程的基础，也是进行更复杂应用开发的必备技能。