一、概述

資料的儲存可以使用資料庫，也可以使用檔案。

資料庫保持了資料的完整性和關聯性，且使用資料更安全、可靠。使用檔案儲存資料則非常簡單、易用，不必安裝資料庫管理系統等執行環境。

檔案通常用於儲存應用軟體的引數或臨時性資料，是一個命名的位元集合，儲存在硬碟、U盤、快閃記憶體條等輔助儲存裝置中。

檔案分為兩類：文字檔案和二進位制檔案。 Python提供了os、os.path、shutil等模組處理檔案。

文字檔案的特點：

基本是字串。Python原始碼檔案和HTML檔案等都屬於文字檔案。

可使用任何文字編輯器進行編輯，對人來說相對容易閱讀和修改。

對程式來說，無法直接閱讀文字檔案。通常，每種文字檔案都需要使用相應的分析程式來閱讀，例如，Python使用專用分析程式來幫助閱讀.py檔案，而要閱讀HTML檔案，需要使用專用於HTML的分析程式。

通常比等價的二進位制檔案大。需要通過網路傳送大型文字檔案時，一般要進行壓縮（如壓縮成zip格式），以提高傳輸速度和節省磁碟空間。

二進位制檔案的特點：

通常是人無法直接閱讀的，且使用常規的文字編輯器無法檢視。在文字編輯器中開啟二進位制檔案時，顯示的是一堆亂碼。有些型別的二進位制檔案（如JPEG影象）需要使用特殊檢視器顯示其內容。

佔據的空間通常比等價的文字檔案小。

對程式來說，可以直接閱讀二進位制檔案。雖然二進位制檔案各不相同，但通常無需編寫複雜的分析程式來讀取它們。

二、檔案的常見操作

• 開啟檔案： 建立磁碟上的檔案與程式中的物件相關聯 ；通過相關的檔案物件獲得
• 檔案操作： 讀取、寫入 複製、刪除 ；定位； 其他：追加、計算等  
• 關閉檔案 ：切斷檔案與程式的聯絡； 寫入磁碟，並釋放檔案緩衝區 

1、檔案的建立

檔案的開啟或建立可以使用open函式。該函式可以指定處理模式，設定開啟的檔案為只讀、只寫或可讀寫狀態。

格式1： open(file, [mode[,  buffering]])—>file object

格式2：with open(file, [mode[,  buffering]]) as file object name

• 引數file是被開啟的檔名。若檔案file不存在，open()將建立該檔案，然後再開啟該檔案。
• 引數mode是指檔案的開啟模式（預設r）。開啟模式如表8-1。
• 引數buffering設定快取模式。0表示無緩衝；1表示行緩衝；如果大於1則表示緩衝區的大小，，-1（或者任何負數，預設為-1）代表使用預設的緩衝區大小。以位元組為單位。
• open()返回1個file物件，file物件可以對檔案進行各種操作。

file類用於檔案管理，可以對檔案進行建立、開啟、讀寫、關閉等操作。

檔案的處理一般分為三個步驟：

• 建立並開啟檔案，使用open()函式返回1個file物件。
• 呼叫file物件的read()、write()等方法處理檔案。
• 呼叫close()關閉檔案，釋放file物件佔用的資源（若使用格式2，可省略此步驟）。

 file類的常用屬性和方法

 2、檔案的讀取

檔案的讀取有多種方法，包括： readline() readlines() read()

（1）按行讀取方式readline()

readline()每次讀取檔案中的一行，需要使用永真表示式迴圈讀取檔案。但當檔案指標移動到檔案的末尾時，依然使用readline()讀取檔案將出現錯誤。因此程式中需要新增1個判斷語句，判斷檔案指標是否移動到檔案的尾部，並且通過該語句中止迴圈。

（2）多行讀取方式

函式readlines()可一次性讀取檔案中多行資料。例如：readlines(2)，可讀入兩行資料。 使用readlines()讀取檔案，需要通過迴圈訪問readlines()返回的內容。

（3）一次性讀取方式

讀取檔案最簡單的方法是使用read()，read()將從檔案中一次性讀出所有的內容，並賦值給1個字串變數。 但這種方式佔記憶體最大。 若read()帶有引數，則讀入指定位元組數。例如，read(5)，讀入5個位元組的資料。

3、檔案的寫入

從計算機記憶體向檔案寫入資料。 檔案的寫入同樣有多種方法，可以使用write()、writelines()方法寫入檔案。

將字串寫入檔案開頭:

相比在檔案末尾新增字串，將字串寫入檔案開頭不那麼容易，因為作業系統沒有提供這樣的支援。 解決的方法是：將檔案讀取到一個字串中，將新文字插入到該字串，再將這個字串寫入原來的檔案。

4、檔案的刪除

刪除檔案需要使用os模組和os.path模組。

os模組提供了對系統環境、檔案、目錄等作業系統級的介面函式。

下表列出了os模組常用的檔案處理函式。

注意：os模組的open()函式與內建的open()函式的用法不同。

5、檔案的複製

file類並沒有提供直接複製檔案的方法，但可以使用read()、write()方法來實現複製檔案的功能。

複製檔案的其他方法：

shutil模組是另一個檔案、目錄的管理介面，提供了一些用於複製檔案、目錄的函式。

其中，copyfile()函式可以實現檔案的複製，move()函式可以實現檔案的移動。

 copyfile(src, dst)  

 move(src, dst)

其中，引數src表示原始檔的路徑，dst表示目標檔案的路徑，均為字串型別。

6、檔案的重新命名

os模組的函式rename()可以對檔案或目錄進行重新命名。 在實際應用中，經常需要將某一類檔案修改為另一種型別，即修改檔案的字尾名。可以通過函式rename()和字串查詢函式來實現。

7、檔案內容的搜尋和替換

檔案內容的搜尋和替換可以使用字串查詢和替換來實現。

8、處理二進位制檔案

Python中，通常使用pickle模組處理二進位制檔案。 可以使用pickle.dump將資料結構儲存到磁碟，之後再用pickle.load從磁盤獲取資料結構。

pickle不能用於讀寫特殊格式的二進位制檔案，如各種格式的影象檔案。對這種格式的檔案，要用專用模組處理（如：PIL庫）

 三、目錄的常見操作

Python的os模組和os.path模組還提供了一些針對目錄操作的函式。

1、建立目錄和刪除目錄 os模組提供的常用目錄處理函式見表

2、目錄的遍歷

os.walk()返回的是一個三元組：tupple(dirpath, dirnames, filenames), 其中第一個為起始路徑，第二個為起始路徑下的資料夾，第三個是起始路徑下的檔案。 dirpath是一個string，代表目錄的路徑； dirnames是一個list，包含了dirpath下所有子目錄的名字； filenames是一個list，包含了非目錄檔案的名字。這些名字不包含路徑資訊，如果需要得到全路徑，需要使用 os.path.join(dirpath, name)。

3、其他目錄相關操作

返回當前目錄中的檔案和資料夾； 返回當前目錄中的指定型別檔案； 返回當前目錄中所有檔案的大小總和等。

以下為以上內容的部分示例

def make_story():
    f=open('story.txt','w')   
    f.write('Marry had a little lamb,\n')
    f.write('and then she had some more.\n')
    f.close()
    
make_story()
 
 
    
#在檔案尾新增內容
def add_to_story(line,fname='story.txt'):
    f=open(fname,'a')
    f.write(line)
    f.close()
    
add_to_story('haha!\n')
 
# 使用readline()讀檔案
 
f=open('story.txt')
while True:
    line=f.readline()
    if line:
        print(line[:-1]) #去掉每行的換行符
    else:
        break
    
f.close()
print()
 
#多行讀取方式，使用readlines（）
 
f=open('story.txt')
lines=f.readlines()
for line in lines:
    print(line[:-1])
f.close()
print()
#使用read()讀檔案
f=open('story.txt')
context=f.read()
print(context)
f.close()
print()
#使用read（）返回指定位元組的內容
f=open('story.txt')
context=f.read(5) #讀取檔案前五個位元組內容
print(context)
print(f.tell())#返回檔案物件當前指標位置
context=f.read(5)#繼續讀取5個位元組內容
print(context)
 
print(f.tell())#輸出檔案當前指標位置
f.close()
 
 
#使用writelines()寫檔案
f=open('hello.txt','w+')
context=['hello world!\n','hello China!\n']
f.writelines(context)
f.close()
 
 
#將字串插入到檔案開頭
def insert_tilte(title,fname='story.txt'):
    f=open(fname,'r+')
    temp=f.read()
    temp=title+'\n'+temp
    f.seek(0)
    f.write(temp)
    f.close()
 
insert_tilte('long long ago,')
 
 
f=open('companies.txt','w')   
f.write('GOOGLE Inc.\n')
f.write('Microsoft Corporation\n')
f.write('Apple Inc.\n')
f.write('Facebook,Inc\n')
f.close()
 
f1=open('companies.txt','r')
cNames=f1.readlines()
for i in range(0,len(cNames)):
    cNames[i]=str(i+1)+' '+cNames[i]
f1.close()
f2=open(r'scompanies.txt','w')
f2.writelines(cNames)
f2.close()
 
 
#檔案的刪除
import os
 
open('hello.txt','w')
 
 
if os.path.exists('hello.txt'):
    os.remove('hello.txt')
 
 
 
#用read（）、write() 實現檔案 複製
 
 
 
#建立檔案hello.txt
src=open('hello.txt','w')
context=['hello world\n','hello China\n']
src.writelines(context)
src.close()
 
#將hello.txt 複製到hello2.txt
src=open('hello.txt','r')
dst=open('hello2.txt','w')
dst.write(src.read())
src.close()
dst.close()
 
 
 
 
#使用shutil模組實現檔案的複製和移動
import shutil
 
#將hello.txt 的內容複製給hello2.txt
shutil.copyfile('hello.txt','hello2.txt')
 
 #修改檔名
import os
 
ls=os.listdir('.')#返回當前目錄的檔案列表
if 'hello.txt1' in ls:
    os.rename('hello1.txt','hello.txt')
 
 
 
# 7 從hello.txt 檔案中統計字串‘hello’出現的次數
print()
import re
 
f1=open('hello2.txt','r')
count=0
for s in f1.readlines():
    ls=re.findall('hello',s)
    if len(ls)>0:
        count+=ls.count('hello')
print('查詢到'+str(count)+'個hello')
f1.close()
 
 
#將hello.txt 中字串'hello'全部替換為'hi',並將結果存為hello2.txt中
f1=open('hello.txt','r')
f2=open('hello2.txt','w')
for s in f1.readlines():
    f2.write(s.replace('hello','hi'))
f1.close()
f2.close()
 
 
 
#二進位制檔案存取
print()
import pickle
 
def make_picked_file():
    grades={'tom':[84,88,90,90],
           'jack':[77,87,97,88],
           'marry':[85,None,90,90],
           'alan':[100,88,90,95]
           }
    outfile=open('grades.dat','wb')
    pickle.dump(grades,outfile)
 
def get_pickle_data():
    infile=open('grades.dat','rb')
    grades=pickle.load(infile)
    return grades
 
make_picked_file()
print(get_pickle_data())
 
 
 
#目錄的建立和刪除
import os
os.mkdir('hello6') #建立path指定的一個目錄
os.rmdir ('hello6')#刪除path 指定目錄
os.makedirs('1hello\world')
os.removedirs('1hello\world')
 
 
#用遞迴函式遍歷目錄
import os
 
def VisitDir(path):
    ls=os.listdir(path) #返回path 指定目錄下的所有檔名和目錄名
    for p in ls:
        pathname=os.path.join(path,p) #連線兩個或多個路徑
        if not os.path.isfile(pathname):
            VisitDir(pathname)
        else:
            print(pathname)
 
 
if __name__=="__main__":
    path=r'C:\Users\Administrator\Desktop'
    
    VisitDir(path)
 
 
#使用os.walk
import os
 
 
def VisitDir(path):
    for root,dirs,files in os.walk(path):
        for filepath in files:
            print(os.path.join(root,filepath))
 
if __name__=="__main__":
    path=r'C:\Users\Administrator\Desktop'
    
    VisitDir(path)
 
 
#返回當前目錄中的所有檔案的大小總和
 
import os
 
 
def list_cwd():
    return os.listdir(os.getcwd()) #返回當前目錄中的所有檔名和子目錄名
 
def size_in_bytes(fname):
    return os.stat(fname).st_size
 
def cwd_size_in_bytes():
    total=0
    for name in list_cwd():
        total+=size_in_bytes(name)
    return total
 
 
print(cwd_size_in_bytes())