Python 文件操作详解

Python 文件操作详解

文件操作是编程中最基础也是最重要的功能之一。Python 提供了丰富的文件操作方法，下面我将从基础到高级，全面详细地讲解 Python 中的文件操作。

一、文件操作的基本流程

文件操作的三个核心步骤：

1. 打开文件：建立程序与文件的连接
2. 读写操作：读取内容或写入数据
3. 关闭文件：释放系统资源

[打开文件 open()] → [读/写 read()/write()] → [关闭文件 close()]

二、文件打开模式详解

Python 的 open() 函数支持多种模式，可以通过组合使用实现不同功能：

1. 基本模式

模式	描述	文件指针位置	文件存在	文件不存在
‘r’	只读	文件开头	正常打开	报错 FileNotFoundError
‘w’	写入	文件开头	清空内容	创建新文件
‘a’	追加	文件末尾	保留内容	创建新文件
‘x’	创建	文件开头	报错 FileExistsError	创建新文件

2. 扩展模式

模式	描述	常组合的模式
‘b’	二进制模式	‘rb’, ‘wb’, ‘ab’
‘t’	文本模式(默认)	‘rt’, ‘wt’, ‘at’
‘+’	读写模式	‘r+’, ‘w+’, ‘a+’

3. 模式组合示例

# 文本模式读写（默认）
f = open('file.txt', 'r')  # 等同于 'rt'# 二进制模式读写
f = open('image.png', 'rb')# 读写模式（可读可写）
f = open('data.txt', 'r+')  # 读写，文件必须存在
f = open('data.txt', 'w+')  # 读写，会清空文件
f = open('data.txt', 'a+')  # 读写，追加模式

三、文件操作方法大全

1. 打开和关闭文件

# 基本打开方式
f = open('example.txt', 'r')
try:# 文件操作content = f.read()
finally:f.close()  # 必须确保文件被关闭# 推荐使用 with 语句（上下文管理器）
with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()
# 离开 with 块后文件自动关闭

2. 读取文件内容

方法	描述	适用场景
read(size)	读取size字节/字符，不指定则读取全部	小文件读取
readline()	读取一行	逐行处理
readlines()	读取所有行，返回列表	需要所有行时
迭代文件对象	逐行读取	大文件处理

# 读取整个文件
with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()  # 全部内容作为一个字符串# 逐行读取（内存友好）
with open('large_file.txt', 'r') as f:for line in f:  # 文件对象是可迭代的print(line.strip())  # 去除首尾空白字符# 读取特定字节数
with open('binary.data', 'rb') as f:chunk = f.read(1024)  # 读取1024字节while chunk:  # 循环读取直到文件结束process(chunk)chunk = f.read(1024)

3. 写入文件内容

方法	描述	注意点
write(str)	写入字符串	不会自动加换行
writelines(seq)	写入字符串序列	序列中的字符串不会被自动处理

# 写入字符串
with open('output.txt', 'w') as f:f.write("Hello, World!\n")  # 需要手动添加换行符f.write("这是第二行内容\n")# 写入多行
lines = ["第一行\n", "第二行\n", "第三行\n"]
with open('lines.txt', 'w') as f:f.writelines(lines)  # 注意：不会自动添加换行符# 追加内容
with open('log.txt', 'a') as f:f.write("新的日志条目\n")

4. 文件指针操作

文件对象维护一个指针，指示当前读写位置：

方法	描述
tell()	返回当前指针位置
seek(offset, whence)	移动指针到指定位置

whence 参数：

• 0: 文件开头（默认）
• 1: 当前位置
• 2: 文件末尾

with open('example.txt', 'rb+') as f:  # 必须用二进制模式才能使用非0的whenceprint(f.tell())  # 0，文件开头f.seek(5)  # 移动到第5字节print(f.tell())  # 5f.seek(3, 1)  # 从当前位置再移动3字节print(f.tell())  # 8f.seek(-2, 2)  # 移动到文件末尾前2字节print(f.tell())  # 文件总长度-2

四、文件编码处理

文本文件需要指定正确的编码，常见编码：

• UTF-8（推荐）
• GBK（中文Windows常用）
• ASCII（仅基础英文）

# 读取不同编码的文件
with open('gbk_file.txt', 'r', encoding='gbk') as f:content = f.read()# 写入指定编码的文件
with open('utf8_file.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:f.write("这是UTF-8编码的内容")# 处理编码错误（遇到无法解码的字符时）
with open('problematic.txt', 'r', encoding='utf-8', errors='ignore') as f:content = f.read()  # 忽略无法解码的字符
# 其他errors参数：'replace'(用?替代), 'strict'(默认，抛出异常)

五、二进制文件操作

处理图片、音频、视频等非文本文件：

# 复制二进制文件
with open('source.jpg', 'rb') as src, open('copy.jpg', 'wb') as dst:dst.write(src.read())# 分块读取大文件
CHUNK_SIZE = 1024 * 1024  # 1MB
with open('large_video.mp4', 'rb') as f:while True:chunk = f.read(CHUNK_SIZE)if not chunk:  # 读取结束breakprocess_chunk(chunk)

六、常见文件操作场景

1. 文件内容修改

# 修改文件中的特定内容
with open('config.ini', 'r+') as f:lines = f.readlines()f.seek(0)  # 回到文件开头for line in lines:if line.startswith('timeout='):f.write('timeout=300\n')  # 修改配置else:f.write(line)f.truncate()  # 截断文件，确保删除旧内容

2. CSV文件处理

import csv# 读取CSV文件
with open('data.csv', 'r', newline='') as f:reader = csv.reader(f)for row in reader:print(row)# 写入CSV文件
data = [['Name', 'Age'], ['Alice', 25], ['Bob', 30]]
with open('output.csv', 'w', newline='') as f:writer = csv.writer(f)writer.writerows(data)

3. JSON文件处理

import json# 读取JSON文件
with open('data.json', 'r') as f:data = json.load(f)print(data['key'])# 写入JSON文件
data = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'skills': ['Python', 'Java']}
with open('output.json', 'w') as f:json.dump(data, f, indent=4)  # indent参数美化输出

七、文件操作最佳实践

1. 总是使用 with 语句：确保文件正确关闭，即使发生异常
2. 处理大文件要分块：避免内存不足，使用迭代或分块读取
3. 明确指定编码：特别是跨平台应用，默认使用UTF-8
4. 检查文件存在性：操作前检查os.path.exists()或捕获异常
5. 注意换行符差异：Windows(\r\n), Linux/macOS(\n), 使用newline=''控制
6. 二进制模式处理行尾：二进制模式下不会转换行尾符

# 综合最佳实践示例
import os
from pathlib import Pathfile_path = Path('data') / 'important.txt'try:with open(file_path, 'r+', encoding='utf-8', newline='') as f:# 读取内容content = f.read()# 处理内容modified = content.replace('old', 'new')# 写回文件f.seek(0)f.write(modified)f.truncate()  # 确保删除旧内容except FileNotFoundError:print(f"错误：文件 {file_path} 不存在")
except PermissionError:print(f"错误：没有权限访问 {file_path}")
except UnicodeDecodeError:print(f"错误：文件编码问题，尝试其他编码")

通过以上详细讲解，你应该对Python文件操作有了全面的了解。记住，文件操作是编程基础，熟练掌握这些方法对日常开发非常有帮助！