Python运维开发基础08-文件基础

一，文件的其他打开模式

"+"表示可以同时读写某个文件：

• r+，可读写文件（可读；可写；可追加）
• w+，写读（不常用）
• a+，同a（不常用

"U"表示在读取时，可以将\r\n自动转换成\n(与r或r+模式同使用)

• rU（不常用）
• r+U（不常用）

"b"表示处理二进制文件（如：FTP发送上传ISO镜像文件，Linux可忽略，windows处理二进制文件时需标注）

• rb
• wb（不常用）
• ab（不常用）

1.1 文件的读写模式（r+）

创建文件模板

[root@localhost scripts]# cat yun
1111
sdass
sdfsdf
12345678901234567890
111

代码演示：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

f = open("yun","r+",encoding="utf-8")
print(f.tell())
f.readline()
print(f.tell())
f.write("你好吗？\n")
f.close()

#输出结果

0   #指针确实在0位置
5   #读了一行后，指针后移5位

#文件内容

[root@localhost scripts]# cat yun
1111
sdass
sdfsdf
12345678901234567890
111
你好吗？    #文件追加到了最后一行

• 通过写读模式，我们发现读取的指针的确是从0位置开始的，读了一行后，指针也的确按字符后移了固定位。但是当我们写入数据的时候，数据却出现在了最后一行。
• 是的，r+这种模式就是如此。你可以按顺序读，但是进行写入操作时，就只是追加在最后一行的追加模式了。

追加到文件中的数据能被读出来吗？

#代码演示：

f = open("yun","r+",encoding="utf-8")
f.write("你好吗？\n")
for line in f :
    print (line.strip())
f.close()

#输出结果

1111
sdass
sdfsdf
12345678901234567890
111

通过上述演示，我们发现追加到文件中的数据并没有被读出来。因此r+这种读写模式，读和写也是分开的。写入的操作是一种追加到文件末尾的追加写入。

1.2 文件的写读模式（w+）

#代码演示

f = open("yun","w+",encoding="utf-8")
print (f.tell())
print (f.readline().strip())
print (f.tell())
f.close()           

#输出结果

没有任何输出

#文件内容

0

0

我们发现我们用w+模式没有读取到任何内容，指针也没有移动。而且源文件也被清空了。那我们写入数据呢？

#代码演示：

f = open("yun","w+",encoding="utf-8")
print (f.tell())
print (f.readline().strip())
print (f.tell())
f.write("你好吗\n")
f.write("你好吗\n")
f.write("你好吗\n")
f.close()

#输出结果

0

0

#文件内容

空空如也

[root@localhost scripts]# cat yun
你好吗      #源文件内容没了
你好吗
你好吗

我们发现w+的写读模式，源文件仍旧被清空了。所以读不出来任何东西。那么已经写入东西能被再次读出来吗？

#代码演示：

f = open("yun","w+",encoding="utf-8")
print (f.tell())
print (f.readline().strip())
print (f.tell())
f.write("你好吗\n")
f.write("你好吗\n")
f.write("你好吗\n")
print (f.tell())
print (f.readline())
print (f.tell())
print (f.read())
print (f.tell())
f.close()

#输出结果

0   #初始指针位置

0   #读取操作，指针位置不变
30  #写入以后，指针位置变了

30  #读取不出来任何东西，指针位置不变

30

1.3 追加读模式（a+）

这种模式和a模式完全一样

1.4 二进制读模式（rb）

这种模式是将数据以二进制的格式读取到内存中在输出到屏幕上。

#代码演示

f = open("yun","rb")
print (f.readline().strip())
print (f.readline().strip())
f.close()

#输出结果

b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd\xe5\x90\x97\xef\xbc\x9f'
b'sdfsdf'

• 这里需要特别注意的是，在打开文件时，不能再定义encoding="utf-8"，这个和rb模式冲突。encoding的意思是将文件内容转码成utf-8格式。如果不写，会遵照代码默认方式转码。如果代码没有默认的，在linux下默认用utf-8进行转码，在windows上默认ASCII码。rb这个模式是默认用二进制格式转换读取文件。
• 在网络编程里，比如FTP服务器端和客户端发送数据，Python3.0强制在发送数据时必须是二进制格式。因此在网络编程中，我们会常用这种数据格式。

知识扩展：

Windows的那些启动文件或者快捷方式.exe都是二进制格式的文件，我们想要读取它的内容，就必须用二进制格式（rb）。

二，文件内容的修改技巧

创建文件模板：

[root@localhost scripts]# cat yun
《奋斗自白》
1，自报家门
2，上次考试失利原因
3，下次考试要如何准备
4，奋斗自白
5，自白收尾

《作弊自白》
1，自报家门
2，上次做了啥事
3，为何要做
4，导致后果
5，以后如何做
6，自白收尾

《圆梦自白》
1，自报家门
2，之前的努力宣言内容
3，达成之后的喜悦
4，以后要如何更加努力
5，自白收尾

现在我们想要文件里的所有“自白收尾”内容，改成“Mr.chen”

#代码演示：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import os

f = open("yun","r",encoding="utf-8")
f_new = open("yun.bak","w",encoding="utf-8")
for line in f :
    if "自白收尾" in line :
        line = line.replace("自白收尾","Mr.chen",-1)
    f_new.write(line)
f.close()
f_new.close()
os.system("/bin/mv yun.bak yun")

执行后的文件内容：

[root@localhost scripts]# cat yun
《奋斗自白》
1，自报家门
2，上次考试失利原因
3，下次考试要如何准备
4，奋斗自白
5，Mr.chen

《作弊自白》
1，自报家门
2，上次做了啥事
3，为何要做
4，导致后果
5，以后如何做
6，Mr.chen

《圆梦自白》
1，自报家门
2，之前的努力宣言内容
3，达成之后的喜悦
4，以后要如何更加努力
5，Mr.chen

三，文件读写管理器(with)

我们每次再打开一个文件的时候，系统都会有一个进程在占用着文件。如果我们忘记f.close()，那么其他进程就无法再打开这个文件了，直到程序结束为止。那么有没有一种方法在我们用完了文件后，自动帮我们关闭文件呢？有的，这就是文件读写管理器（with）。

#代码演示：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import os

with open("yun","r",encoding="utf-8") as f :
    for line in f :
        print (line)

这种文件读写管理器，当你对文件操作的代码执行完毕后，会自动关闭文件释放资源。这样我们就不会忘记了。当然，这种方式也存在问题，这个等我们以后遇到了再说。

利用文件管理器同时打开两个文件实现文件的读和写

#代码演示：

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import os

with open("yun","r") as f ,open("yun.bak","w") as f_new :
    for line in f :
        if "Mr.chen" in line :
            line = line.replace("Mr.chen","自白收尾",-1)
        f_new.write(line)

四，字符转编码操作

4.1 Python2.7中的字符转码规则

• 我们在用Python27时之所以要在最上面写-*- coding:utf-8 -*-,最主要的原因是，支持中文的编码是utf-8格式的，它是Unicode中的一个子集。因此，其实Unicode本身也是支持中文的。utf-8只是占3个字节位的意思，也就是说一个中文字占3字节（2**3次方）。
• 假如我们在Python27中不写上-*- coding:utf-8 -*-句话，那么运行起来，中文就会出现错误。

#操作演示Python27

name = "你好吗？"   #去掉-*- coding:utf-8 -*-句话
print (name)

#运行结果

[root@localhost scripts]# python -V
Python 2.7.13
[root@localhost scripts]# python test2.py
  File "test2.py", line 4
SyntaxError: Non-ASCII character '\xe4' in file test2.py on line 4, but no encoding declared; see http://python.org/dev/peps/pep-0263/ for details

报错显示ACCII字符格式存不下这个中文。这是因为，如果你在文本中标注utf-8格式进行转码的话，Python27默认使用ASCII码来进行转码。

#代码演示

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import sys

print (sys.getdefaultencoding())    #查看Python27默认的转码格式

#输出结果

[root@localhost scripts]# python test.py
ascii

假如：我们想将数据转码成gbk2312的格式，从而可以在windows上识别，那么我们需要如下方式进行转码。

#代码演示：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import sys

print (sys.getdefaultencoding())    #打印默认字符集

name = "你好吗？"   #因为台头写了utf-8转码，因此这个数据是utf-8格式的，某则就会是ascII格式，但是不能存中文，因此会报错
print (name)    #输出utf-8格式的中文
name_gbk = name.encode("gbk")   #将utf-8格式转码成gbk格式
print (name_gbk)    #输出gbk格式数据

#运行结果

[root@localhost scripts]# python test.py
ascii   #默认字符集
你好吗？    #utf-8格式中文，因为xshell设置了utf-8解码所以能够识别
Traceback (most recent call last):  #报错了，这是为什么
  File "test.py", line 11, in <module>
    name_gbk = name.encode("gbk")
UnicodeDecodeError: 'ascii' codec can't decode byte 0xe4 in position 0: ordinal not in range(128)

上面的测试，再次报错了。这是为什么呢？由上面给同学们看的图，可知从utf-8数据要想转换到gbk数据，那是需要先解码成Unicode数据格式的。也就是说先解码（decode），再转码才行（encode）。可是我们没有指定解码的格式，因此Python27会用默认解码方式，也就是解码ASCII<===>decode("ASCII"),而那个str是个utf-8格式编码数据，因此再次报错。

#代码演示：

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# author:Mr.chen

import sys

print (sys.getdefaultencoding())

name = "你好吗？"
print (name)
name_unicode = name.decode("utf-8")
print (name_unicode)
name_gbk = name_unicode.encode("gbk")
print (name_gbk)

#输出结果

[root@localhost scripts]# python test.py
ascii   #默认字符集编码
你好吗？    #utf-8格式中文
你好吗？    #unicode个是中文
ţºĂ         #gbk格式中文，是个乱码

从测试可知，utf-8和unicode字符集其实都支持中文。再xshell的字符集设置上由于我们设置的utf-8所以就都能够识别。再次说明utf-8字符集只是unicode的一个子集。unicode是一个通用型编码格式。而gbk字符集，我们就无法正常显示。现在我们调一下xshell的字符集类型，调整成gbk格式。

然后我再次重新运行那段Python27程序

#输出结果显示

[root@localhost scripts]# python test.py
ascii
浣犲ソ鍚楋紵    #utf-8乱码了
浣犲ソ鍚楋紵    #unicode乱码了
你好吗？        #gbk格式正常显示了

通过测试可知。在Python27中utf-8要想转换成其他格式数据都需要先对utf-8进行解码从而得到unicode编码（通用型编码），然后再转码到其他字符集。如果我们的中文想要在日本的机器上正常显示中文的话，就需要先将utf-8解码得到unicode编码然后再转码成日本的字符集格式。

4.2 在Python3.X中的字符转码规则。

在Python3.0开始，再不需要为乱码的事情发愁。也就是说Python3.0再无乱码。所有转码都会被默认转换成bytes数据类型，而不是str

在Python3.x中的默认字符集为utf-8

#代码演示：

import sys

print (sys.getdefaultencoding())

#输出结果

[root@localhost scripts]# python3 test.py
utf-8

在Python3.x中的转码默认转换成字节类型bytes

#代码演示

#!/usr/bin/env python3
# author:Mr.chen

import sys

print (sys.getdefaultencoding())    #输出默认字符集

name = "你好吗？"       #台头没声明，默认是utf-8类型编码
print (name)
name_gbk = name.encode("gbk")   #没有输入decode，默认decode（"utf-8"）
print (name_gbk)    #输出gbk编码的字符集

#输出结果

[root@localhost scripts]# python3 test.py
utf-8
你好吗？
b'\xc4\xe3\xba\xc3\xc2\xf0\xa3\xbf' #Python3转码默认转换成bytes类型的数据而不是str类型。

为了方便验证Python3.X是否已经转码了，我们继续试验

#代码演示：

#!/usr/bin/env python3
# author:Mr.chen

import sys

print (sys.getdefaultencoding())    #输出默认字符集

name = "你好吗？"   #默认编译成utf-8格式字符串
print (name)    #输出utf-8格式字符椽
print (bytes(name,encoding="utf-8"))    #将utf-8格式字符串类型转换成bytes类型并输出
name_gbk = name.encode("gbk")   #将utf-8格式字符串类型数据转换成gbk格式bytes类型数据
print (type(name_gbk))  #输出查看转码后的数据类型
print (name_gbk)        #输出转码后的gbk格式，bytes类型数据
print (str(name_gbk,encoding="gbk"))    #将bytes类型数据转换成str类型数据并输出。

#输出结果

utf-8   #默认字符集
你好吗？
b'\xe4\xbd\xa0\xe5\xa5\xbd\xe5\x90\x97\xef\xbc\x9f' #utf-8格式bytes类型
<class 'bytes'>
b'\xc4\xe3\xba\xc3\xc2\xf0\xa3\xbf' #gbk格式bytes类型
你好吗？

通过上述实验，我们发现Python3.X里的转码由于都转成了默认bytes类型的数据，而在进行字符串转换时，又必须指明数据的编码格式，因此在输出时不会再出现乱码。

五，作业

程序：

实现简单的shell命令sed的替换功能

最低要求：

1. 能够正确识别类似 sed -i '条件' 文件名的格式，并排除可能的错误
2. 能够正确别条件为类似s#旧内容#新内容#g的格式，并排除可能的错误
3. 能够正确识别有g和无g的模式，并排除可能的错误

进阶实现：

1.能够识别限定行的替换功能类似1,3s#旧内容#新内容#g，并排除可能的错误。