第十二章 Python文件操作

12.1 open()

open()函数作用是打开文件，返回一个文件对象。

用法格式：open(name[, mode[, buffering[,encoding]]]) -> file object

name 文件名

mode 模式，比如以只读方式打开

buffering 缓冲区

encoding 返回数据采用的什么编码，一般utf8或gbk

例如：打开一个文件

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.
f.__class__(         f.__new__(           f.encoding           f.readinto(
f.__delattr__(       f.__reduce__(        f.errors             f.readline(
f.__doc__            f.__reduce_ex__(     f.fileno(            f.readlines(
f.__enter__(         f.__repr__(          f.flush(             f.seek(
f.__exit__(          f.__setattr__(       f.isatty(            f.softspace
f.__fORMat__(        f.__sizeof__(        f.mode               f.tell(
f.__getattribute__(  f.__str__(           f.name               f.truncate(
f.__hash__(          f.__subclasshook__(  f.newlines           f.write(
f.__init__(          f.close(             f.next(              f.writelines(
f.__iter__(          f.closed             f.read(              f.xreadlines(

open()函数打开文件返回一个文件对象，并赋予遍历f，f就拥有了这个文件对象的操作方法。

12.2 文件对象操作

写一个测试文件test.txt举例：

# cat test.txt
1.python
2.Java
3.c++
4.Ruby

12.2.1 read()读取所有内容

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.read()
'1.Python\n2.Java\n3.C++\n4.Ruby\n'

指定读取多少字节：

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.read(9)  # 获取指定字节
'1.Python\n'

12.2.2 readline()读取下一行内容

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.readline()
'1.Python\n'
>>> f.readline()
'2.Java\n'

12.2.3 readlines()读取所有内容返回一个列表

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.readlines()
['1.Python\n', '2.Java\n', '3.C++\n', '4.Ruby\n']

12.2.4 wirte()写入字符串到文件

>>> f = open('test.txt', 'a')  # 以追加方式打开文件
>>> f.write("5.shell\n")  # 这一步并没有真正写到文件
>>> f.flush()  # 刷新到磁盘才写到文件
# cat test.txt
1.Python
2.Java
3.C++
4.Ruby
5.Shell

12.2.5 wirtelines()写入一个序列字符串到文件

>>> f = open('test.txt', 'a')
>>> f.writelines(['a','b','c'])
>>> f.flush()
# cat test.txt
1.Python
2.Java
3.C++
4.Ruby
5.Shell
abc

12.2.6 seek()从指定位置读取

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.tell()
0
>>> f.seek(9)
>>> f.tell()
9
>>> f.seek(5,1)  # 1表示从当前位置开始
>>> f.tell()
14

12.2.7 tell()返回当前指针位置

>>> f = open('test.txt', 'r')
>>> f.tell()
0
>>> f.readline()
'1.Python\n'
>>> f.tell()   
9
>>> f.readline()
'2.Java\n'
>>> f.tell()   
16
>>> f.close()  # 使用完后关闭文件

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12.3 文件对象增删改查

在shell中，我们要想对文件指定行插入内容、替换等情况，使用sed工具很容易就实现。在本章节讲的open()函数并没有直接类似与sed工具的方法，要想实现这样的操作，变通的处理能到达此效果，主要思路是先读取内容修改，再写会文件，以下举几个常用的情况 。

12.3.1 在第一行增加一行

例如：在开头添加一个test字符串

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data = f.read()
data = "test\n" + data
f = open('test.txt', 'w')
f.write(data)
f.flush()
f.close()

# python test.py
# cat test.txt
test
1.Python
2.Java
3.C++
4.Ruby

先将数据读出来，然后把要添加的test字符串拼接到原有的数据，然后在写入这个文件。

12.3.2 在指定行添加一行

例如：在第二行添加一个test字符串

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data_list = f.readlines()  # 经测试，此方法比下面迭代效率高
# data_list = []
# for line in f:
#     data_list.append(line)
data_list.insert(1, 'test\n')
# data = ''.join(data)
f = open('test.txt', 'w')
# f.write(data)
f.writelines(data_list)  
f.flush()
f.close

# python test.py
# cat test.txt
1.Python
test
2.Java
3.C++
4.Ruby

先将数据以列表存储，就可以根据下标插入到指定位置，也就是哪一行了。再通过join把列表拼接成字符串，最后写到文件。

12.3.3 在匹配行前一行或后一行添加test字符串

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data_list = f.readlines()
data_list.insert(2-1, 'test\n')  # 在指定行减去一行就是上一行了，下一行插入同理
f = open('test.txt', 'w')
f.writelines(data_list)
f.flush()
f.close

12.3.4 删除指定行

例如：删除第三行，与在指定行添加同理

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data_list = f.readlines()
data_list.pop(2)
f = open('test.txt', 'w')
f.writelines(data_list)
f.flush()
f.close

例如：只保留第一行至第三行

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data_list = f.readlines()[0:2]  # 列表切片
f = open('test.txt', 'w')
f.write(data_list)
f.flush()
f.close

12.3.5 删除匹配行

例如：删除匹配Py字符的行

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data = f.readlines()
# data_list = []
# for line in data:
#     if line.find('Py') == -1:   # 如果当前行不包含Py字符，会返回-1，否则返回下标
#         data_list.append(line)
data_list = [line for line in data if line.find('Py') == -1]  
f = open('test.txt', 'w')
f.writelines(data_list)
f.flush()
f.close

12.3.6 全局替换字符串

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data = f.read()
data.replace('old string', 'new string')
f = open('test.txt', 'w')
f.write(data)
f.flush()
f.close

12.3.7 在指定行替换字符串

例如：将C++改为C#

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt', 'r')
data = f.readlines()
data_list = []
for line in data:
    if data.index(line) == 2:
        data_list.append(line.replace('++', '#'))
    else:
        data_list.append(line)
f = open('test.txt', 'w')
f.writelines(data_list)
f.flush()
f.close

12.3.8 处理大文件

在读取上G文件时，直接读取所有内容会导致内存占用过多，内存爆掉。要想提高处理效率，有以下两种方法：

方法1：open()打开文件返回的对象本身就是可迭代的，利用for循环迭代可提高处理性能

>>> f = open('test.txt')
>>> for line in f:
...   print line   # 每行后面会有一个换行符\n，所以会打印出来换行符，可以使用line.strip('\n')去除
...
1.Python
2.Java
3.C++
4.Ruby

方法2：每次只读取固定字节

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt')
while True:
    data = f.read(1024)  # 每次只读取1024字节
    if not data: break

12.3.9 下载文件

方法1：
import urllib
url = "http://Nginx.org/download/nginx-1.10.1.tar.gz"
urllib.urlretrieve(url, "nginx-1.10.1.tar.gz")

方法2：
import urllib2
url = "http://nginx.org/download/nginx-1.10.1.tar.gz"
f = urllib2.urlopen(url).read()
with open("nginx-1.10.1.tar.gz", "wb") as data:
    data.write(f)

12.4 fileinput

fileinput模块是Python内建模块，用于遍历文件，可对多文件操作。

12.4.1 遍历文件内容

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import fileinput
for line in fileinput.input('test.txt'):
    print line
    
# python test.py 
1.Python
2.Java
3.C++
4.Ruby

12.4.2 返回当前读取行的行号

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import fileinput
for line in fileinput.input('test.txt'):
    print fileinput.filelineno()
    print line,  # 逗号忽略换行符
    
# python test.py
1
1.Python
2
2.Java
3
3.C++
4
4.Ruby

12.4.3 全局替换字符，修改原文件

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import fileinput
for line in fileinput.input('test.txt', backup='.bak', inplace=1):
    line = line.replace('++','#')
    print line,

先把要操作的文件备份一个以.bak的后缀文件，inplace=1是将标准输出写到原文件，也就是这个脚本如果没有标准输出，就会以空数据写到原文件。

12.4.4 对多文件操作

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import fileinput
for line in fileinput.input(['test.txt', 'test2.txt']):
    print line,
12.4.5 实时读取文件新增内容，类似tail -f
#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
with open('access.log') as f:
     f.seek(0,2)   # 每次打开文件都将文件指针移动到末尾
     while True:  
         line = f.readline()
         if line:
             print line,

这个死循环会一直执行下面的操作。很消耗性能。

我们可以加个休眠，每秒读取一次：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
import time
with open('access.log') as f:
     f.seek(0,2)
     while True:
         line = f.readline()
         if line:
             print line,
         else:
             time.sleep(1)

12.5 shutil

shutil模块是Python内建模块，用于文件或目录拷贝，归档。

12.6 with语句

在处理一些事务时，可能会出现异常和后续的清理工作，比如读取失败，关闭文件等。这就用到了异常处理语句try...except，如下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
f = open('test.txt')
try:
    data = f.read()
finally:
    f.close()

Python对于这种情况提供了一种更简单的处理方式，with语句。处理一个文件时，先获取一个文件句柄，再从文件中读取数据，最后关闭文件句柄。如下：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-
with open('test.txt') as f:
    data = f.read()

可见这种方式显得更简约，一些异常、清理工作都交给with处理了。