Python：文件管理

一.文件

1.定义

在计算机中，文件是具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的有序序列。
从代码的角度来看，文件是存储在磁盘或其他存储设备上的数据集合，可以通过编程接口（如 Python 中的open()函数）进行读取和写入操作。

2.特点

1. 文件名：用于标识文件的唯一名称，通常包含扩展名（如.txt、.py等）。
2. 路径：文件在文件系统中的位置，如D:/text.txt。
3. 内容：文件中存储的实际数据，可以是文本、二进制数据等。
4. 操作：可以对文件进行打开、读取、写入、关闭等操作。

3.文件路径

3.1 定义

文件路径是文件在文件系统中的位置标识，用于准确定位和访问存储设备上的文件。

3.2 分类

• 绝对路径：从文件系统根目录开始的完整路径。
  • Windows 示例：D:/text.txt（从 D 盘根目录开始）
  • Linux/macOS 示例：/home/user/document.txt（从根目录 / 开始）
• 相对路径：相对于当前工作目录的路径。
  • 示例 1：当前目录为 D:/project 时，text.txt 对应 D:/project/text.txt
  • 示例 2：子目录文件路径 data/text.txt

3.3 组成部分

• 驱动器标识符（Windows）：如 C:、D:，指定所在磁盘。
• 目录分隔符：Windows 用 \，Linux/macOS 用 /，分隔目录层级。
• 目录名：路径中的各级目录名称，体现层级结构。
• 文件名：含扩展名的文件标识（如 text.txt 中，text 为文件名，.txt 为扩展名）。

二.文件操作

1.打开和关闭文件

打开文件

1. 使用 open() 函数：这是 Python 中打开文件最常用的方式。open() 函数接受两个主要参数，即文件路径和打开模式。文件路径可以是绝对路径（如 D:/text.txt），也可以是相对路径（相对于当前工作目录）。打开模式有多种，常见的有：
   • 'r'：只读模式，用于读取文件内容。
   • 'w'：写入模式，用于创建新文件或覆盖已有文件。
   • 'a'：追加模式，用于在已有文件末尾添加内容。
   • 'x'：独占创建模式，用于创建新文件，如果文件已存在则会报错。
   • 'b'：二进制模式，与其他模式结合使用，如 'rb' 表示以二进制只读模式打开文件。
   • 't'：文本模式，是默认模式，与其他模式结合使用，如 'rt' 表示以文本只读模式打开文件（通常可省略 't'，直接写 'r'）。
2. 文件对象：open() 函数执行成功后会返回一个文件对象，通过这个文件对象可以进行后续的文件操作，如读取、写入等。

关闭文件

1. 使用 close() 方法：当对文件的操作完成后，需要关闭文件以释放系统资源。可以通过文件对象调用 close() 方法来关闭文件。
2. 重要性：如果不关闭文件，可能会导致文件资源被占用，无法被其他程序访问，甚至可能会丢失数据（在写入操作时）。
3. with 语句（推荐）：虽然可以手动调用 close() 方法关闭文件，但更推荐使用 with 语句。with 语句会在代码块执行完毕后自动关闭文件，即使在代码块执行过程中出现异常也能保证文件被正确关闭。其语法结构为 with open(文件路径, 打开模式) as 文件对象: # 进行文件操作。

示例代码

#  基本的文件打开与关闭演示
f = open("D:/text.txt", "r")
print(f)           # 打印文件对象
print(type(f))     # 打印文件对象类型
f.close()          # 手动关闭文件with open("D:/text.txt", "r") as f:  # with语句自动处理文件打开和关闭print(f)           # 打印文件对象print(type(f))     # 打印文件对象类型
# 代码块结束后，文件会自动关闭，无需手动调用f.close()

二.Python中文件打开次数有限

文件描述符

• 系统为每个进程可打开的文件描述符数量设限，Python 打开文件会消耗该资源。
• 超限会触发 “Too many open files” 异常。

资源占用

• 打开文件会占用内存存储文件信息，大量打开不及时关闭会致内存过高。
• 过多占用会影响其他进程使用文件描述符。

解决办法

• 及时调用 close() 关闭文件，或用 with 语句自动管理。
• 可批量分组处理文件，或谨慎调整系统文件描述符限制。

#  多次打开并关闭文件（注意：实际应用中不建议这样做）
flist = []
cnt = 0
# 限制循环次数为5次，避免过多打开文件
while cnt < 5:f = open("d:/text.txt", "r")  # 使用绝对路径打开文件flist.append(f)f.close()  # 每次打开后立即手动关闭文件cnt += 1print(f"打开并关闭文件的个数: {cnt}")# 再次检查并关闭可能未关闭的文件（冗余保障）
for file in flist:if not file.closed:file.close()

三.写文件

python 中写文件的核心方法

写文件是将数据从内存保存到存储设备的过程，主要通过指定文件路径、选择打开模式、调用写入操作实现，具体方法和注意事项如下：

1. 基础步骤

• 打开文件：使用 open() 函数指定文件路径和写入模式，获取文件对象。
• 执行写入：通过文件对象的写入方法，将内存中的数据（如字符串、文本内容）写入文件。
• 关闭文件：完成写入后关闭文件，释放系统资源（或用 with 语句自动关闭）。

2. 核心打开模式（写入相关）

• 'w'（写入模式）：
  • 若文件不存在，创建新文件；若文件已存在，清空原有内容后写入新数据。
  • 适用于完全覆盖原有内容的场景（如生成新文件、替换全部内容）。
• 'a'（追加模式）：
  • 若文件不存在，创建新文件；若文件已存在，在原有内容末尾追加新数据，不覆盖原有内容。
  • 适用于持续添加内容的场景（如日志记录、累加数据）。

3. 常用写入操作方式

• 单次写入：用 write() 方法写入字符串或二进制数据（需确保数据格式与打开模式匹配，文本模式写字符串，二进制模式写字节流）。
• 多行写入：用 writelines() 方法批量写入可迭代对象（如列表中的多行文本），需手动添加换行符 \n。

4. 关键注意事项

• 数据格式：文本模式（默认）只能写入字符串，二进制模式需写入字节数据（如用 encode() 转换字符串为字节）。
• 缓冲区刷新：写入数据会先存到缓冲区，关闭文件或调用 flush() 方法可强制刷新到磁盘，避免数据丢失。
• 资源安全：推荐用 with 语句打开文件，确保代码块结束后自动关闭，即使出错也能释放资源。

示例代码

## 写入和追加内容到文件
f = open("D:/text.txt", "w")  # 写入模式（覆盖原有内容）
f.write("hello ")
f.close()  # 完成写入后关闭f = open("D:/text.txt", "a")  # 追加模式
f.write("world")
f.close()  # 完成追加后关闭# 读取文件内容
f = open("D:/text.txt", "r")
print(f.read())  # 打印文件内容
f.close()  # 完成读取后关闭## 定义要写入的多行内容（列表形式，需手动添加换行符）
lines = ["第一行内容\n","第二行内容\n","第三行内容\n","第四行内容"  # 最后一行可省略换行符，根据需求决定
]# 使用 with 语句打开文件（'w' 模式），自动管理关闭
with open("example.txt", "w", encoding="utf-8") as f:# 用 writelines() 批量写入列表中的多行内容f.writelines(lines)

四.小练习:写入100以内的质数

# 写入100以内的质数
f = open("D:/text.txt", "w")
for num in range(2, 101):# 假设当前数是质数is_prime = True# 检查是否能被2到num的平方根之间的数整除for i in range(2, int(num** 0.5) + 1):if num % i == 0:is_prime = Falsebreak# 如果是质数则写入文件if is_prime:f.write(str(num) + "\n")
f.close()  # 完成写入后关闭#  再次读取文件内容
f = open("D:/text.txt", "r")
print(f.read())
f.close()