【Python 文件I/O】

Python 的文件 I/O 操作是数据处理的基础技能，涉及文件的读写、路径管理、异常处理等核心功能。以下是文件 I/O 的核心知识点：

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一、基础文件操作

1. 打开文件

# 通用模式：r(读)/w(写)/a(追加) + b(二进制)/t(文本，默认)
f = open("data.txt", "r", encoding="utf-8")  # 文本模式读取
f = open("image.jpg", "rb")                  # 二进制模式读取

2. 关闭文件

f.close()  # 显式关闭（需确保执行）# 推荐方式：使用 with 语句自动关闭
with open("data.txt", "r") as f:content = f.read()
# 此时文件已自动关闭

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二、文件读写模式

模式	描述	行为
r	读取（默认）	文件必须存在
w	写入	覆盖已存在文件，不存在则创建
a	追加	文件末尾写入，不存在则创建
r+	读写	文件必须存在
w+	读写	覆盖已存在文件，不存在则创建
b	二进制模式	与其他模式组合使用（如 rb）

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三、文件内容操作

1. 读取内容

with open("data.txt", "r") as f:# 读取全部内容full_text = f.read()# 逐行读取（生成器）for line in f:print(line.strip())# 读取指定大小chunk = f.read(1024)  # 读取1KB

2. 写入内容

with open("output.txt", "w") as f:f.write("Hello, World!\n")          # 写入字符串f.writelines(["Line1\n", "Line2\n"]) # 写入多行

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四、文件路径处理

1. 路径操作

import os# 拼接路径（跨平台安全）
file_path = os.path.join("folder", "subfolder", "file.txt")# 获取绝对路径
abs_path = os.path.abspath("data.txt")# 检查文件存在性
if os.path.exists("data.txt"):print("文件存在")

2. 路径分解

path = "/user/docs/report.pdf"
print(os.path.basename(path))  # → "report.pdf"
print(os.path.dirname(path))   # → "/user/docs"

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五、高级文件操作

1. 文件指针控制

with open("data.txt", "r+") as f:f.seek(10)      # 移动到第10字节f.write("X")    # 覆盖写入f.seek(0)       # 返回文件开头print(f.read())

2. 二进制文件处理

# 读取图片文件
with open("image.jpg", "rb") as f:img_data = f.read()# 写入二进制数据
with open("copy.jpg", "wb") as f:f.write(img_data)

3. 临时文件

import tempfilewith tempfile.NamedTemporaryFile(mode="w+t") as tmp:tmp.write("临时内容")tmp.seek(0)print(tmp.read())
# 临时文件自动删除

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六、异常处理

try:with open("missing.txt", "r") as f:content = f.read()
except FileNotFoundError:print("文件不存在！")
except PermissionError:print("无访问权限！")
except IOError as e:print(f"I/O错误: {str(e)}")

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七、实用技巧

1. 逐行处理大文件

with open("large_log.txt", "r") as f:for line in f:if "ERROR" in line:print(f"发现错误: {line.strip()}")

2. CSV 文件操作

import csv# 写入CSV
with open("data.csv", "w", newline='') as f:writer = csv.writer(f)writer.writerow(["Name", "Age"])writer.writerow(["Alice", 30])# 读取CSV
with open("data.csv", "r") as f:reader = csv.reader(f)for row in reader:print(row)

3. JSON 文件操作

import jsondata = {"name": "Bob", "age": 25}# 写入JSON
with open("data.json", "w") as f:json.dump(data, f, indent=2)# 读取JSON
with open("data.json", "r") as f:loaded_data = json.load(f)

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八、性能优化

1. 缓冲区控制：

   # 增大缓冲区提升大文件读写性能
   with open("data.txt", "r", buffering=65536) as f:pass
   

2. 内存映射文件：

   import mmapwith open("large_file.bin", "r+b") as f:mm = mmap.mmap(f.fileno(), 0)mm[1024:1028] = b"TEST"  # 直接修改内存映射mm.close()
   

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九、常见陷阱

1. 文件未关闭：

   # 错误示例：异常导致文件未关闭
   f = open("data.txt", "r")
   # ... 可能抛出异常的代码 ...
   f.close()  # 可能无法执行
   

2. 路径分隔符：

   # 错误示例：硬编码路径分隔符
   bad_path = "folder" + "\\" + "file.txt"  # Windows特定
   # 正确做法：使用os.path.join
   

3. 编码问题：

   # 错误示例：未指定编码导致乱码
   f = open("data.txt", "r")  # 使用系统默认编码
   # 正确做法：明确指定encoding参数
   

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通过掌握这些内容，可以高效处理从简单文本读写到复杂二进制数据操作的各种场景。实际应用中需根据需求选择合适的模式和方法，并特别注意资源管理和异常处理。