13、Python文件处理、os模块、json/pickle序列化模块

一、字符编码

Python3中字符串默认为Unicode编码。

str类型的数据可以编码成其他字符编码的格式，编码的结果为bytes类型。

# coding:gbk
x = '上'  # 当程序执行时，无需加u，'上'也会被以Unicode形式保存新的内存空间中,
print(type(x))  # <class 'str'>
 
# x可以直接encode成任意编码格式
print(x.encode('gbk'))  # b'\xc9\xcf'
print(type(x.encode('gbk')))  # <class 'bytes'>

二、基本的文件操作

1、open() 方法

Python open() 方法用于打开一个文件，并返回File文件对象，在对文件进行处理过程都需要使用到这个函数，如果该文件无法被打开，会抛出 OSError。

注意：使用 open() 方法一定要保证关闭文件对象，即调用 close() 方法。

open() 函数常用形式是接收两个参数：文件名(file)和模式(mode)。

open(file, mode='r')

完整的语法格式为：

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

2、读文件

f = open(r'/Users/mac/desktop/jupyter/pythonCourseware/32.txt', mode='r')# read模式打开文件
data = f.read() # 读取文件内容，向操作系统发起读请求，会被操作系统转成具体的硬盘操作，将内容由硬盘读入内存
print(data)
# 由于Python的垃圾回收机制只回收引用计数为0的变量，但是打开文件还占用操作系统的资源，所以我们需要回收操作系统的资源资源
# del f 只是回收变量f
f.close()

3、写文件：

# write模式打开文件
f = open(r'/Users/mac/desktop/jupyter/pythonCourseware/32.txt', mode='w')
f.write("""name = 'nick'
pwd = '123'""")
f.close()

三、文件的打开模式

文件操作的基础模式有四种

r模式：（默认）只读模式，只能读不能写，文件的指针将会放在文件的开头，文件不存在时报错。
w模式：覆盖写模式，文件不存在则创建，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除，即完全覆盖。
a模式：追加写模式：文件不存在则创建，存在则在文件最后追加内容，就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。

文件读写内容的格式有两种

t模式为text
（默认）：文本模式
b模式为bytes：字节模式。

需要注意的是：t、b这两种模式均不能单独使用，都需要与r/w/x/a之一连用。

1、文件打开模式之r模式

1、读文本

# rt: read by text
# windows的操作系统默认编码为gbk，因此需要使用utf8编码
f = open('32.txt', mode='rt', encoding='utf8')
data = f.read()
print(data) #nick最帅吗
print(type(data)} #<class 'str'>
f.close()

2、读字节

# rb: read by bytes
f = open('32.txt', mode='rb')
data = f.read()
print(data) #b'aaa\nbbb\nccc\nnick\xe6\x9c\x80\xe5\xb8\x85\xe5\x90\x97'
print(type(data)) # <class 'bytes'>
f.close()

3、for逐行读取：

fname = input("请输入要打开的文件名称:")
fo = open(fname,"r")
for line in fo:
    print(line)
fo.close()

4、读方法：

f.read(size):一次性读取文件的所有内容,如果给出参数，读入前size长度。
f.readline(size):读入一行内容，包括换行符为 '\n'。如果给出参数，读入该行前size长度。下次可以接着上次读完的地方继续读。f.readline() 如果返回一个空字符串, 说明已经已经读取到最后一行。
f.readlines([sizeint])：读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，返回总和大约为sizeint字节的行, 实际读取值可能比 sizeint 较大, 因为需要填充缓冲区。


f = open('32.txt', mode='rt', encoding='utf8')
print(f.readable())  #True 判断文件是否可读
data1 = f.readline()
data2 = f.readlines()
print(data1) # aaa
print(data2) # ['bbb\n', 'ccc\n', 'nick最帅吗']
f.close()

2、文件打开模式之w模式

只能写，不能读，文件存在的时候回清空文件后再写入内容；文件不存在的时候会创建文件后写入内容。

1、文本模式

f = open('34w.txt', mode='wt', encoding='utf8')
print(f"f.readable(): {f.readable()}") #False
f.write('nick 真帅呀\n')  # '\n'是换行符
f.write('nick,nick, you drop, I drop.')
f.write('nick 帅的我五体投地')
f.flush()  # 立刻将文件内容从内存刷到硬盘
f.close()

2、字节模式

f = open('34a.txt', mode='wb')
f.write('nick 帅的我五体投地'.encode('unicode_escape') )  # 编码成bytes类型再写入
print(type('nick 帅的我五体投地'.encode('unicode_escape'))) #<class 'bytes'>
f.close()

注意：b模式是通用的模式，因为所有的文件在硬盘中都是以二进制的形式存储的，需要注意的是：b模式读写文件，一定不能加上encoding参数，因为二进制无法再编码。

try:
    import requests
 
    response = requests.get( 'http://www.chenyoude.com/Python从入门到放弃/文件的三种打开模式-mv.jpg?x-oss-process=style/watermark')
    data = response.content
 
    f = open('mv.jpg?x-oss-process=style/watermark', 'wb')
    f.write(data)
    print('done...')
    f.close()
except Exception as e:
    print(e, '报错了，那就算了吧，以后爬虫处会详细介绍')

3、写方法：

f.write(s)：将字符串写入文件，返回的是写入的字符长度。
f.writelines(lines）：向文件写入一个多行字符串列表，如果需要换行则要自己加入每行的换行符。
f.flush()：刷新文件内部缓冲，直接把内部缓冲区的数据立刻写入文件, 而不是被动的等待输出缓冲区写入。

f.seek(0) # 回到文件开头

3、文件打开模式之a模式

a: 可以追加。文件存在，则在文件的末端写入内容；文件不存在的时候会创建文件后写入内容。

# at
f = open('34a.txt', mode='at', encoding='utf8')
print(f.readable()) # False
f.write('nick 真帅呀\n')  # '\n'是换行符
f.write('nick,nick, you drop, I drop.')
f.write('nick 帅的我五体投地')
f.close()

4、可读、可写

r+ :可读、可写
rb+: 可读、可写二进制格式
w+: 可写、可读
wb+: 可写、可读二进制格式
a+: 可追加、可读
ab+: 可追加、可读二进制格式

# r+t
with open('32.txt', 'r+', encoding='utf-8') as fr:
    print(fr.readable())  # True
    print(fr.writable())  # True

四、with..as 管理文件操作上下文

with open()方法不仅提供自动释放操作系统占用资源的方法，并且with open可以使用逗号分隔，一次性打开多个文件，实现文件的快速拷贝。

with open('32.txt', 'rt', encoding='utf8') as f:
    print(f.read())
 
with open('32.txt', 'rb') as fr, \
        open('35r.txt', 'wb') as fw:
    f.write(f.read())

五、文件指针操作

但凡涉及文件指针的都是字节个数。

1、f.seek(offset, from_what) ：改变当前文件操作指针的位置

from_what 的值, 如果是 0 表示开头, 如果是 1 表示当前位置, 2 表示文件的结尾，例如：

seek(x,0) ：从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字符
seek(x,1) ：表示从当前位置往后移动x个字符
seek(-x,2)：表示从文件的结尾往前移动x个字符

from_what 值为默认为0，即文件开头。下面给出一个完整的例子：

f = open('32.txt', 'rb+')
print(f.write(b'0123456789abcdef'))
# 16
print(f.seek(5))  # 移动到文件的第六个字节
# 5
print(f.read(1))
# b'5'
print(f.seek(-3, 2))  # 移动到文件的倒数第三字节
# 13
print(f.read(1))
# b'd'

2、f.tell()：返回文件当前位置。

每次统计都是从文件开头到当前指针所在位置


with open('32.txt', 'rb') as fr:
    fr.seek(4, 0)
    print(fr.tell() )  # 4

3、f.truncate([size])：截断

从文件的首行首字符开始截断，截断文件为 size 个字符，无 size 表示从当前位置截断；截断之后后面的所有字符被删除，其中 Widnows 系统下的换行代表2个字符大小。

文件的打开方式必须可写，但是不能用w或w+等方式打开，因为那样直接清空文件了，所以truncate()要在r+或a或a+等模式下测试效果。它的参照物永远是文件头。

truncate()不加参数，相当于清空文件。


with open('32.txt', 'ab') as fr:
    fr.truncate(2)  # 截断2个字节后的所有字符，如果3个字节一个字符，只能截断2/3个字符，还会遗留1/3个字符，会造成乱码

六、文件修改的两种方式

以读的方式打开原文件，以写的方式打开一个新的文件，把原文件的内容进行修改（一行一行的修改或者全部修改），然后写入新文件，之后利用os模块的方法，把原文件删除，重命名新文件为原文件名，达到以假乱真的目的。

方式1、将硬盘存放的该文件的内容全部加载到内存，在内存中是可以修改的，修改完毕后，再由内存覆盖到硬盘（word，vim，nodpad++等编辑器）。


import os
with open('37r.txt') as fr, \
        open('37r_swap.txt', 'w') as fw:
    data = fr.read()  # 全部读入内存,如果文件很大,会很卡
    data = data.replace('tank', 'tankSB')  # 在内存中完成修改
    fw.write(data)  # 新文件一次性写入原文件内容
# 删除原文件
os.remove('37r.txt')
# 重命名新文件名为原文件名
os.rename('37r_swap.txt', '37r.txt')

方式2、将硬盘存放的该文件的内容一行一行地读入内存，修改完毕就写入新文件，最后用新文件覆盖源文件。


import os
with open('37r.txt') as fr,\
        open('37r_swap.txt', 'w') as fw:
     for line in fr: # 循环读取文件内容，逐行修改
        line = line.replace('jason', 'jasonSB')
        fw.write(line)  # 新文件写入原文件修改后内容
os.remove('37r.txt')
os.rename('37r_swap.txt', '37r.txt')

七、数据的处理

一维数据的处理：

字符串.split()
字符串.join()

二维数据的处理：

for循环
.split()
.join()

八、os文件处理模块

os模块负责程序与操作系统的交互，提供了访问操作系统底层的接口，多用于文件处理。

import os

用法：

os.getcwd()：获取当前工作目录，即当前python脚本工作的目录路径
os.chdir("dirname")：改变当前工作目录；相当于shell下cd
os.curdir：返回当前目录: ('.')
os.pardir：获取当前目录的父目录字符串名：('..')
os.listdir('dirname'):列出指定目录下的所有文件和子目录，包括隐藏文件，并以列表方式打印
os.chmod(path, mode)：更改权限
os.mkdir('dirname'):生成单级目录；相当于shell中mkdir dirname
os.makedirs('dirname1/dirname2')：可生成多层递归目录
os.remove(path)：删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。
os.removedirs('dirname1'):若目录为空，则删除，并递归到上一级目录，如若也为空，则删除，依此类推
os.rmdir('dirname'):删除单级空目录，若目录不为空则无法删除，报错；相当于shell中rmdir dirname
os.rename("oldname","newname")：重命名文件/目录
os.renames(old, new)：递归地对目录进行更名，也可以对文件进行更名。
os.stat('path/filename'):获取文件/目录信息
os.sep:输出操作系统特定的路径分隔符，win下为"\",Linux下为"/"
os.linesep:输出当前平台使用的行终止符，win下为"\t\n",Linux下为"\n"
os.pathsep:输出用于分割文件路径的字符串 win下为;,Linux下为:
os.name:输出字符串指示当前使用平台。win->'nt'; Linux->'posix'
os.system("bash command"):运行shell命令，直接显示
os.environ:获取系统环境变量

os.path 模块

主要用于获取文件的属性。

以下是 os.path 模块的几种常用方法：

os.path.abspath(path):返回path规范化的绝对路径
os.path.split(path):将path分割成目录和文件名二元组返回
os.path.splitdrive(path)：一般用在 windows 下，返回驱动器名和路径组成的
os.path.splitext(path)：分割路径，返回路径名和文件扩展名的元组
os.path.dirname(path):返回path的目录名。其实就是os.path.split(path)的第一个元素
os.path.basename(path):返回path最后的文件名。如何path以／或\结尾，那么就会返回空值。即os.path.split(path)的第二个元素
os.path.exists(path):如果path存在，返回True；如果path不存在，返回False
os.path.isabs(path):如果path是绝对路径，返回True
os.path.isfile(path):如果path是一个存在的文件，返回True。否则返回False
os.path.isdir(path):如果path是一个存在的目录，则返回True。否则返回False
os.path.join(path1[, path2[, ...]]):将多个路径组合后返回，第一个绝对路径之前的参数将被忽略
os.path.getatime(path):返回path所指向的文件或者目录的最后存取时间
os.path.getmtime(path):返回path所指向的文件或者目录的最后修改时间
os.path.getsize(path): 返回文件大小，如果文件不存在就返回错误

实例：

1、获取指定目录及其子目录下的 py 文件

import os
import os.path
"""获取指定目录及其子目录下的 py 文件路径说明：l 用于存储找到的 py 文件路径 get_py 函数，递归查找并存储 py 文件路径于 l"""
l = []
def get_py(path,l):
    fileList = os.listdir(path)   #获取path目录下所有文件
    for filename in fileList:
        pathTmp = os.path.join(path,filename)   #获取path与filename组合后的路径
        if os.path.isdir(pathTmp):   #如果是目录
            get_py(pathTmp,l)        #则递归查找
        elif filename[-3:].upper()=='.PY':   #不是目录,则比较后缀名
            l.append(pathTmp)
path = input('请输入路径:').strip()
get_py(path,l)
print('在%s目录及其子目录下找到%d个py文件\n分别为：\n'%(path,len(l)))
for filepath in l:
    print(filepath+'\n')

2、显示所有视频格式文件，mp4，avi，rmvb

import os
 
def search_file(start_dir, target) :
    os.chdir(start_dir)
 
    for each_file in os.listdir(os.curdir) :
        ext = os.path.splitext(each_file)[1]
        if ext in target :
            vedio_list.append(os.getcwd() + os.sep + each_file + os.linesep)
        if os.path.isdir(each_file) :
            search_file(each_file, target) # 递归调用
            os.chdir(os.pardir) # 递归调用后切记返回上一层目录
 
start_dir = input('请输入待查找的初始目录：')
program_dir = os.getcwd()
 
target = ['.mp4', '.avi', '.rmvb']
vedio_list = []
 
search_file(start_dir, target)
 
f = open(program_dir + os.sep + 'vedioList.txt', 'w')
f.writelines(vedio_list)
f.close()

3、批量修改文件名

import os
path=input('请输入文件路径(结尾加上/)：')       
 
#获取该目录下所有文件，存入列表中
fileList=os.listdir(path)
 
n=0
for i in fileist:
 
    #设置旧文件名（就是路径+文件名）
    oldname=path+ os.sep + fileList[n]   # os.sep添加系统分隔符
 
    #设置新文件名
    newname=path+ + os.sep +'a'+str(n+1)+'.JPG'
 
    os.rename(oldname,newname)   #用os模块中的rename方法对文件改名
    print(oldname,'======>',newname)
 
    n+=1

九、glob模块:使用通配符查找文件

用它可以查找符合特定规则的文件路径名。跟使用windows下的文件搜索差不多。

查找文件只用到三个匹配符：”*”, “?”, “[]”。”*”匹配0个或多个字符；”?”匹配单个字符；”[]”匹配指定范围内的字符，如：[0-9]匹配数字。

1、glob.glob:返回所有匹配的文件路径列表。

它只有一个参数pathname，定义了文件路径匹配规则，这里可以是绝对路径，也可以是相对路径。

import glob
file = glob.glob(r'C:\工具\*\*\pan*.exe')
print(type(file))  # <class 'list'>
print(file)  # ['C:\\工具\\PanDownload_v2.1.3\\PanDownload\\PanDownload.exe']

输出：类型是list型，然后就是输出相关的文件路径了

#获取上级目录的所有.py文件

print (glob.glob(r'../*.py')) #相对路径

2、glob.iglob:获取一个可编历对象，使用它可以逐个获取匹配的文件路径名。

与glob.glob()的区别是：glob.glob同时获取所有的匹配路径，而glob.iglob一次只获取一个匹配路径。

下面是一个简单的例子：

import glob
 
#父目录中的.py文件
f = glob.iglob(r'../*.py')
print ( f )#<generator object iglob at 0x00B9FF80>
for py in f:
   print  (py)