Python基础文件操作详解指南

一、文件操作

1. 文件打开与关闭

1.1 打开文件

在Python中，你可以使用 open() 函数来打开文件。

以下是一个简单的例子：

# 打开文件（默认为只读模式）
file_path = 'example.txt'
with open(file_path, 'r') as file:
    # 执行文件操作，例如读取文件内容
    file_content = file.read()
    print(file_content)

# 文件在with块结束后会自动关闭，无需显式关闭文件

在上述示例中：

'example.txt' 是文件的路径和名称，你可以根据实际情况修改为你想要打开的文件。

'r' 表示只读模式。如果你想要写入文件，可以使用 'w' 模式，如果想要追加内容，可以使用 'a' 模式等。

with open(...) as file : 是使用上下文管理器的方式，确保文件在使用后被正确关闭，即使在处理文件时发生异常也能保证关闭。

1.2 关闭文件

在 Python 中关闭文件有两种主要的方法：

1.2.1 使用 with 语句

with 语句是一种上下文管理器，当它的代码块执行完毕时，会自动关闭文件。这是推荐的方式，因为它确保文件在使用完毕后被正确关闭，即使发生异常也能保证关闭。

file_path = 'example.txt'
with open(file_path, 'r') as file:
    # 执行文件操作，例如读取文件内容
    file_content = file.read()
    print(file_content)
    # 文件在这里已经被自动关闭

1.2.2 使用 close() 方法：

你可以显式调用文件对象的 close() 方法来关闭文件。这种方法适用于一些特殊情况，但相对来说不如 with 语句简洁和安全。

file_path = 'example.txt'
file = open(file_path, 'r')
try:
    # 执行文件操作，例如读取文件内容
    file_content = file.read()
    print(file_content)
finally:
    file.close()

在使用 with 语句时，不需要显式调用 close() 方法。如果你在代码中打开了文件而没有使用 with，请确保在适当的地方调用 close() 以关闭文件，以避免资源泄漏。

2. 访问模式及说明

访问模式	说明
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
w	打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
a	打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
rb	以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
wb	以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
ab	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
r+	打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
w+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。
a+	打开一个文件用于读写，如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果改文件不存在，创建新文件用于读写。
rb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头
wb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。如果改文件已存在则会覆盖。如果改文件不存在，创建新文件。
ab+	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果改文件不存在，创建新文件用于读写。

二、文件读写

1. 写数据（write）

写入数据通常涉及将信息保存到文件、数据库或其他持久性存储介质中。以下是一些常见的数据写入场景的示例：

1.1 写入文本文件

使用内置的 open 函数来打开文件并写入内容。确保使用适当的模式（例如，'w' 表示写入）。

file_path = 'example.txt'

# 写入文件
with open(file_path, 'w') as file:
    file.write("Hello, this is some data.")

1.2 写入CSV文件

使用 csv 模块来写入CSV格式的文件。

import csv

csv_file_path = 'example.csv'

data = [['Name', 'Age', 'Occupation'],
        ['John Doe', 30, 'Engineer'],
        ['Jane Smith', 25, 'Designer']]

with open(csv_file_path, 'w', newline='') as csvfile:
    csv_writer = csv.writer(csvfile)
    csv_writer.writerows(data)  

1.3 写入JSON文件

使用内置的 json 模块来写入JSON格式的文件。

import json

json_file_path = 'example.json'

data = {"name": "John Doe", "age": 30, "occupation": "Engineer"}

with open(json_file_path, 'w') as jsonfile:
    json.dump(data, jsonfile)

1.4 写入数据库

使用数据库连接库（如 sqlite3、mysql-connector-python 等）与相应的数据库进行交互。

import sqlite3

# 连接到SQLite数据库（假设有一个名为 example.db 的数据库）
conn = sqlite3.connect('example.db')

# 创建一个游标对象
cursor = conn.cursor()

# 执行SQL插入语句
cursor.execute("INSERT INTO users (name, age, occupation) VALUES (?, ?, ?)", ('John Doe', 30, 'Engineer'))

# 提交更改
conn.commit()

# 关闭连接
conn.close()

2. 读数据（read）

读取数据通常涉及从文件、数据库或其他存储介质中检索信息。以下是一些读取数据的常见示例：

2.1 读取文本文件

使用内置的 open 函数来打开文件并读取内容。

file_path = 'example.txt'

# 读取文件
with open(file_path, 'r') as file:
    data = file.read()
    print(data)

2.2 读取CSV文件

使用 csv 模块来读取CSV格式的文件。

import csv

csv_file_path = 'example.csv'

# 读取CSV文件
with open(csv_file_path, 'r') as csvfile:
    csv_reader = csv.reader(csvfile)
    for row in csv_reader:
        print(row)

2.3 读取JSON文件

使用内置的 json 模块来读取JSON格式的文件。

import json

json_file_path = 'example.json'

# 读取JSON文件
with open(json_file_path, 'r') as jsonfile:
    data = json.load(jsonfile)
    print(data)

2.4 从数据库中读取数据

使用数据库连接库（如 sqlite3、mysql-connector-python 等）与相应的数据库进行交互。

import sqlite3

# 连接到SQLite数据库（假设有一个名为 example.db 的数据库）
conn = sqlite3.connect('example.db')

# 创建一个游标对象
cursor = conn.cursor()

# 执行SQL查询语句
cursor.execute("SELECT * FROM users")

# 检索所有行
rows = cursor.fetchall()

# 打印每一行
for row in rows:
    print(row)

# 关闭连接
conn.close()

2. 读数据（readlines）

readlines 是 Python 中用于读取文件的方法之一，它用于逐行读取文件内容，并将每一行作为字符串存储在一个列表中。下面是对 readlines 方法的详细解释：

使用 readlines 方法的基本语法

with open('file.txt', 'r') as file:
    lines = file.readlines()

解释：

open('file.txt', 'r') : 打开文件 'file.txt' 以供读取。第一个参数是文件名，第二个参数是打开文件的模式。'r' 表示只读模式。

with ... as ... : 使用 with 语句可以确保在读取完成后自动关闭文件，不需要显式调用 file.close()。

lines = file.readlines() : readlines 方法用于读取文件的所有行，并将每一行作为一个字符串存储在列表 lines 中。

每个列表元素对应文件中的一行文本。你可以使用列表索引来访问特定行，例如 lines[0] 表示文件的第一行。

例子：假设 ‘file.txt’ 包含以下内容：

Hello, this is line 1.
This is line 2.   
And this is line 3.   

使用 readlines 后：

with open('file.txt', 'r') as file:
    lines = file.readlines()

# lines 现在是一个包含每一行文本的列表
print(lines)
# 输出：
# ['Hello, this is line 1.\n', 'This is line 2.\n', 'And this is line 3.\n']

# 访问特定行
print(lines[0].strip())  # 输出：Hello, this is line 1.

注意事项：

每一行的末尾都包含换行符 \n，你可以使用 strip() 方法去除这些额外的空白字符。

readlines 方法适用于处理包含多行文本的文件，但对于大型文件，可能需要考虑逐行读取而不是将整个文件加载到内存中。这可以通过循环遍历文件对象来实现，而不是使用 readlines。

3. 读数据（readline）

readline 是 Python 中用于读取文件的方法之一，它用于逐行读取文件内容，并返回文件中的一行作为字符串。以下是对 readline 方法的详细解释：
使用 readline 方法的基本语法

with open('file.txt', 'r') as file:
    line = file.readline()

解释：

open('file.txt', 'r') : 打开文件 'file.txt' 以供读取。第一个参数是文件名，第二个参数是打开文件的模式。'r' 表示只读模式。

with ... as ... : 使用 with 语句可以确保在读取完成后自动关闭文件，不需要显式调用 file.close()。

line = file.readline() : readline 方法用于读取文件的一行，并将该行作为一个字符串存储在变量 line 中。

例子：假设 ‘file.txt’ 包含以下内容：

Hello, this is line 1.   
This is line 2.   
And this is line 3.   

使用 readline 后：

with open('file.txt', 'r') as file:
    line1 = file.readline()
    line2 = file.readline()
    line3 = file.readline()

print(line1)  # 输出：Hello, this is line 1.
print(line2)  # 输出：This is line 2.
print(line3)  # 输出：And this is line 3.

注意事项：

每个 readline 调用都会读取文件的下一行。

返回的字符串包含行末尾的换行符 \n。如果不需要换行符，可以使用 strip() 方法去除它。

当文件读取完毕后，readline 将返回空字符串 ‘’，因此可以在循环中使用 while line != '' 来逐行读取整个文件。

循环读取整个文件：

with open('file.txt', 'r') as file:
    line = file.readline()
    while line != '':
        print(line.strip())  # 去除换行符
        line = file.readline()

这个循环将逐行读取整个文件，直到文件末尾。

4. readlines 和 readline的区别

readlines 和 readline 是 Python 中用于读取文件的两种不同方法，它们之间有一些重要的区别：

4.1 readlines 方法：

返回类型：readlines 方法返回一个包含文件所有行的列表，其中每个元素都是文件中的一行文本字符串。

使用情况： 适用于处理包含多行文本的文件，可以一次性将整个文件加载到内存中。这种方法适用于文件较小，可以完全装入内存的情况。

例子：

with open('file.txt', 'r') as file:
    lines = file.readlines()`

4.2 readline 方法：

返回类型： readline 方法每次调用只返回文件中的一行作为字符串。如果再次调用，将返回下一行。当文件读取完毕后，返回空字符串 ‘’。

使用情况： 适用于逐行处理大型文件，可以有效地降低内存使用。因为它一次只读取一行，可以在循环中逐行处理文件，而不必将整个文件加载到内存中。

例子：

  with open('file.txt', 'r') as file:
      line = file.readline()
      while line != '':
          print(line.strip())  # 去除换行符
          line = file.readline()

4.3 区别总结：

readlines 一次性读取整个文件的所有行，并返回一个包含所有行的列表。

readline 逐行读取文件，每次调用返回文件中的一行，适用于处理大型文件，减少内存占用。

readlines 返回包含换行符的每一行，而 readline 返回单独的行，需要手动去除换行符。

选择使用哪个方法取决于文件的大小和处理需求。如果文件较小，可以完全装入内存，使用 readlines；如果文件较大，可以逐行处理，使用 readline。

三、文件的相关操作

1. 文件重命名

Python 文件重命名是文件管理中的一个基本操作，可以通过 Python 的内置库来实现。以下是一个超详细的入门指南，介绍如何使用 Python 重命名文件：

1.2 导入必要的库

首先，您需要导入 Python 的 os 库，它提供了许多与操作系统交互的函数。

import os

1.2 准备文件列表

要重命名文件，您需要先列出指定目录中的所有文件。可以使用 os.listdir() 函数来获取目录中的文件列表。

# 列出指定目录中的所有文件和文件夹   
files = os.listdir('path_to_directory')

1.3 遍历文件列表

接着，您需要遍历文件列表，对每一个文件进行重命名。

for file in files:
    # 获取文件的完整路径
    full_path = os.path.join('path_to_directory', file)
    
    # 检查是否是文件
    if os.path.isfile(full_path):
        # 新的文件名
        new_filename = 'new_name'
        
        # 重命名操作
        os.rename(full_path, os.path.join('path_to_directory', new_filename))
        print(f'Renamed {file} to {new_filename}')

1.4 异常处理

在重命名文件时，可能会出现各种异常，例如目标文件已存在、没有足够权限等。为了确保程序的健壮性，应该添加异常处理。

try:
    for file in files:
        # ...（上面的代码）
except OSError as e:
    print(f'Error occurred: {e}')

1.5 完整的脚本示例

import os
# 指定要重命名文件的目录
directory = 'path_to_directory'
# 列出目录中的所有文件
files = os.listdir(directory)
# 遍历文件列表并进行重命名
for file in files:
    if os.path.isfile(os.path.join(directory, file)):
        # 设定新的文件名
        new_filename = 'new_name'
        
        # 重命名文件
        try:
            os.rename(
                os.path.join(directory, file),
                os.path.join(directory, new_filename)
            )
            print(f'Renamed {file} to {new_filename}')
        except OSError as e:
            print(f'Error renaming {file}: {e}')

1.6 注意安全性和效率

在批量重命名文件时，应确保：

不要同时进行多个重命名操作，以避免潜在的竞争条件。

确保目标目录存在，避免在重命名时创建不存在的目录。

考虑到操作系统对文件重命名的限制，例如在 Windows 中，文件名不能超过 255 个字符，而在 Unix/Linux 中则没有这个限制。

1.7 高级用法

对于更复杂的重命名任务，您可以使用正则表达式或者其他文本处理方法来生成新的文件名。

import os
import re
# 指定目录
directory = 'path_to_directory'
# 列出目录中的所有文件
files = os.listdir(directory)
# 遍历文件列表并进行重命名
for file in files:
    if os.path.isfile(os.path.join(directory, file)):
        # 使用正则表达式匹配文件名模式，并替换为新的模式
        new_filename = re.sub(r'\d+', 'new_prefix', file)
        
        # 重命名文件
        try:
            os.rename(
                os.path.join(directory, file),
                os.path.join(directory, new_filename)
            )
            print(f'Renamed {file} to {new_filename}')
        except OSError as e:
            print(f'Error renaming {file}: {e}')

这个脚本会将指定目录中所有以数字开头的文件重命名为新的前缀。

2. 删除文件

在Python中，删除文件是一个相对简单的操作。我们可以使用os库中的os.remove()函数来实现。以下是一个超详细的入门指南，介绍如何使用Python删除文件：

2.1 导入必要的库

首先，您需要导入Python的 os 库，它提供了许多与操作系统交互的函数。

import os

2.2 准备文件路径

要删除文件，您需要知道要删除的文件的路径。

file_path = 'path_to_file'

2.3 检查文件是否存在

在删除文件之前，最好检查该文件是否存在，以避免错误。

if os.path.isfile(file_path):
    print(f'File {file_path} exists, proceed to delete.')
else:
    print(f'File {file_path} does not exist, skip deletion.')

**2.4 执行删除操作

如果文件存在，您可以使用 os.remove() 函数来删除它。

try:
    os.remove(file_path)
    print(f'File {file_path} deleted successfully.')
except OSError as e:
    print(f'Error occurred: {e}')

2.5 完整的脚本示例

import os
# 指定要删除的文件的目录
file_path = 'path_to_file'
# 检查文件是否存在
if os.path.isfile(file_path):
    print(f'File {file_path} exists, proceed to delete.')
else:
    print(f'File {file_path} does not exist, skip deletion.')
# 执行删除操作
try:
    os.remove(file_path)
    print(f'File {file_path} deleted successfully.')
except OSError as e:
    print(f'Error occurred: {e}') 

2.6 注意安全性和效率

在批量删除文件时，应确保：

不要同时进行多个删除操作，以避免潜在的竞争条件。

确保目标目录存在，避免在删除时创建不存在的目录。

考虑到操作系统对文件删除的操作限制，例如在 Windows 中，文件名不能超过 255 个字符，而在 Unix/Linux 中则没有这个限制。

通过以上步骤，您应该能够掌握如何使用Python删除文件。

3. 创建文件

在Python中，创建文件是一个相对简单的操作。我们可以使用 os 库中的 os.open() 函数或者 with 语句来创建文件。以下是一个超详细的入门指南，介绍如何使用Python创建文件：

3.1 导入必要的库

首先，您需要导入Python的 os 库，它提供了许多与操作系统交互的函数。

import os   

3.2 准备文件路径

要创建文件，您需要知道要创建的文件的路径。

file_path = 'path_to_file'   

3.3 检查文件路径是否存在

在创建文件之前，最好检查该文件路径是否存在，以避免覆盖其他文件。

if not os.path.exists(file_path):
    print(f'File path {file_path} does not exist, proceed to create.')
else:
    print(f'File path {file_path} already exists, skip creation.')  

3.4 执行创建操作

如果文件路径不存在，您可以使用 os.open() 函数来创建文件。

try:
    with open(file_path, 'w') as f:
        print(f'File {file_path} created successfully.')
except IOError as e:
    print(f'Error occurred: {e}')

这里，我们使用 with 语句来确保文件在操作完成后会被正确关闭。'w' 参数表示以写入模式打开文件，如果文件不存在，会创建一个新文件。

3.5 完整的脚本示例

import os
# 指定要创建的文件的目录
file_path = 'path_to_file'
# 检查文件路径是否存在
if not os.path.exists(file_path):
    print(f'File path {file_path} does not exist, proceed to create.')
else:
    print(f'File path {file_path} already exists, skip creation.')
# 执行创建操作
try:
    with open(file_path, 'w') as f:
        print(f'File {file_path} created successfully.')
except IOError as e:
    print(f'Error occurred: {e}')

3.6 注意安全性和效率

在创建文件时，应确保：

拥有创建文件的足够权限。

避免在内存不足的情况下创建大型文件。
通过以上步骤，您应该能够掌握如何使用Python创建文件。

4. 获取当前目录

在Python中，我们可以使用 os 库中的 os.getcwd() 函数来获取当前目录的路径。以下是一个示例：

import os
current_directory = os.getcwd()
print(f'Current directory is: {current_directory}')

这将会打印出当前Python脚本所在目录的路径。

四、示例

1. 目录.txt自动清洗

1.1 需要在二级标题所在行最前面空4个格子，一级标题不用

1.2 需要在章和节字的后面加上一个空格

1.3 需要在页码前面加上=>符号

# 获取桌面路径
import os
import re

desktop_path = os.path.join(os.path.expanduser("~"), "Desktop")

# 目标文件路径
file_path = os.path.join(desktop_path, "目录.txt")

# 打开文件并读取内容
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
    lines = file.readlines()

modified_lines = []
for line in lines:
    # 去除空格
    line = line.replace(" ", "")
    if len(line) == 1:
        continue
    # 使用正则表达式在'章'或'节'后面添加一个空格，仅在后面没有空格的情况下
    line = re.sub(r'(章|节)(?![ ])', r'\1 ', line)
    # 在小数点后添加空格
    line = re.sub(r'(\.\d)', r'\1 ', line)
    if '章' not in line:
        # 二级标题添加4个空格
        line = ' ' * 4 + line
    # 匹配并去除最外层的英文括号
    pattern_en = r'\(([\d\s]+)\)'
    line = re.sub(pattern_en, r'\1', line)
    # 匹配并去除最外层的中文括号及其内部内容（包括除数字和空格以外的字符）
    pattern = r'（([^）]+)）'
    line = re.sub(pattern, r'\1', line)
    # 确保每行只有一个 =>
    if '=>' not in line:
        # 在页码数字前添加 =>（只在行尾）
        line = re.sub(r'(\d+)$', r'=>\1', line)
    # 去除中文汉字和'=>整体符号左边的冗余符号
    pattern = r'([\u4e00-\u9fff]+)[^\w\s]+=>'
    line = re.sub(pattern, r'\1=>', line)
    modified_lines.append(line)
# 将修改后的内容写回文件
with open(file_path, 'w', encoding='utf-8') as file:
    file.writelines(modified_lines)

# 读取文件内容
with open(file_path, 'r', encoding='utf-8') as file:
    content = file.read()
    print(content)

2. 批量修改文件夹下的文件命名

你可以使用 Python 的 os 模块来实现对文件名的批量修改，结合字符串操作来确保文件名中的规定格式。以下是一个示例代码：

import os

# 指定目录路径
directory_path = r'目标文件夹绝对路径'

# 获取目录下所有文件名
files = os.listdir(directory_path)

# 遍历文件
for file_name in files:
    # 构建完整的文件路径
    file_path = os.path.join(directory_path, file_name)

    # 检查文件是否是图片文件，并且文件名中包含下划线
    if file_name.lower().endswith(('.png', '.jpg', '.jpeg', '.gif')) and '_' in file_name:
        # 分割文件名，以下划线为界
        parts = file_name.split('_')

        # 确保分割后的第一部分为'00159231127'
        if parts[0] != '00159231127':
            # 构建新文件名
            new_file_name = '00159231127' + '_' + '_'.join(parts[1:])

            # 构建新文件路径
            new_file_path = os.path.join(directory_path, new_file_name)

            # 重命名文件
            os.rename(file_path, new_file_path)
            print(f'Renamed: {file_name} -> {new_file_name}')

在上述代码中：

1.使用 os.listdir 获取目录下的所有文件名，然后遍历这些文件名。
2.通过 os.path.join 构建完整的文件路径，确保路径的正确性。
3.检查文件是否是图片文件（以 .png, .jpg, .jpeg, .gif 结尾的文件），并且文件名中包含下划线。
4.使用 split('_') 分割文件名，确保分割后的第一部分为'00159231127'。
5.构建新文件名，并使用 os.rename 来重命名文件。

在运行前，请确保备份文件或者在测试环境中运行，以免意外损坏文件。

3. 检测同级目录下是否存在同名文件夹

检测 目标路径 下的文件夹命名前5位是否存在一样的，如果一样打印出来

你可以使用 Python 来检查指定目录下的文件夹，查找前5位命名相同的文件夹。以下是一个示例代码：

import os

# 指定目录路径
directory_path = r'目标路径'

# 获取目录下所有文件夹名
folders = [folder for folder in os.listdir(directory_path) if os.path.isdir(os.path.join(directory_path, folder))]

# 创建一个空字典，用于存储前5位相同的文件夹名
same_prefix_folders = {}

# 遍历文件夹
for folder in folders:
    # 获取前5位文件夹名
    prefix = folder[:5]

    # 检查前5位文件夹名是否已经在字典中
    if prefix in same_prefix_folders:
        # 将文件夹名添加到对应的键值中
        same_prefix_folders[prefix].append(folder)
    else:
        # 若字典中没有该前5位文件夹名，则创建键值对
        same_prefix_folders[prefix] = [folder]

# 输出前5位相同的文件夹名
for prefix, folders in same_prefix_folders.items():
    if len(folders) > 1:
        print(f"前5位为 '{prefix}' 的文件夹有以下重复命名：")
        print(', '.join(folders)) 

这段代码执行以下操作：

1.使用 os.listdir 获取指定目录下的所有文件夹名。
2.然后遍历这些文件夹名，提取前 5 位名称，并将具有相同前缀的文件夹放入一个字典中。
3.最后打印出前 5 位相同的文件夹名。Python超详细基础文件操作（详解版）

作者：孜孜孜孜不倦