文件处理：学习读取和写入文件
文件处理对于任何程序员来说都是一项至关重要的技能。每个开发人员都应该能够访问外部来源的数据并与之交互，并实现计算和存储。
文件用于在磁盘上存储数据。它们可以包含文本、数字或二进制数据。在 python 中，我们使用内置函数和方法来处理文件。
要打开文件，我们使用 open() 函数。它需要两个主要论点：
文件路径（名称）模式（读、写、追加等）
常用模式
‘r’：读取（默认）’w’：写入（覆盖现有内容）’a’：追加（添加到现有内容）’x’：独占创建（如果文件已存在则失败）’b’：二进制模式’+’：开放更新（阅读和写作）
示例：
file = open("scofield.txt", "w")
在这个例子中，我们创建了一个名为 file 的变量，我们说它应该调用 scofield.txt，其中我们附加“w”来覆盖其中写入的任何内容。
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写入文件
要写入文件，请使用 write() 方法。
file = open("scofield.txt", "w") file.write("hello, world!") file.close()
完成后关闭文件以释放系统资源非常重要。更好的做法是使用 with 语句，它会自动关闭文件。
with open("scofiedl.txt", "w") as file: file.write("hello, world!")
覆盖里面的内容后，我们编写了上面的代码，但使其更短，使用 with open 命令关闭 scofield.txt。
从文件中读取
您可以使用多种方法来读取文件。
read(): reads the entire filereadline(): reads a single linereadlines(): reads all lines into a list
示例：
with open("scofield.txt", "r") as file: content = file.read() print(content)
附加到文件
要将内容添加到现有文件而不覆盖，请使用追加模式：
with open("scofield.txt", "a") as file: file.write("nthis is a new line.")
您可以添加到现有文件，而不是总是覆盖现有文件，如果您有一个正在进行的项目并希望访问以前的工作，这是一个很好的方法。
为了充分理解文件处理的下一个方面，我们必须暂停学习并深入研究模块和库。
python 如此通用和强大的关键功能之一是其广泛的模块和库生态系统。这些工具允许您扩展 python 的功能，使复杂的任务变得更简单，并使您能够编写更高效、更强大的程序。
什么是模块和库？
从本质上讲，python 中的模块只是一个包含 python 代码的文件。它可以定义可在程序中使用的函数、类和变量。另一方面，库是模块的集合。将模块视为单独的工具，而库是包含多个相关工具的工具箱。
模块和库的主要目的是促进代码可重用性。您可以使用预先编写的、经过测试的代码来执行常见任务，而不是从头开始编写所有内容。这可以节省时间并减少程序出错的机会。
内置模块
python 附带了一组内置模块，它们是标准库的一部分。这些模块在每个 python 安装中都可用，提供广泛的开箱即用功能。让我们探讨几个例子。
“随机”模块
“随机”模块用于生成随机数。使用方法如下：
import random# generate a random integer between 1 and 10random_number = random.randint(1, 10)print(random_number)# choose a random item from a listfruits = ["apple", "banana", "cherry"]random_fruit = random.choice(fruits)print(random_fruit)
在这个例子中，我们首先导入 random 模块。然后我们使用它的 randint 函数生成一个随机整数，并使用它的 ‘choice’ 函数从列表中选择一个随机项目。
“日期时间”模块：
“datetime”模块提供了处理日期和时间的类：
import datetime# get the current date and timecurrent_time = datetime.datetime.now()print(current_time)# create a specific datebirthday = datetime.date(1990, 5, 15)print(birthday)
这里，我们使用 datetime 模块来获取当前日期和时间，并创建一个特定的日期。
“数学”模块
“数学”模块提供数学函数。
import math# calculate the square root of a numbersqrt_of_16 = math.sqrt(16)print(sqrt_of_16)# calculate the sine of an angle (in radians)sine_of_pi_over_2 = math.sin(math.pi / 2)print(sine_of_pi_over_2)
此示例演示了使用“math”模块进行数学计算。
导入模块
python 中有多种导入模块的方法：
导入整个模块
import randomrandom_number = random.randint(1, 10)
从模块导入特定功能
from random import randintrandom_number = randint(1, 10)
从模块导入所有函数（谨慎使用）
from random import *random_number = randint(1, 10)
导入带有别名的模块
python 导入随机作为 rnd random_number = rnd.randint(1, 10)## python 外部库
虽然标准库非常广泛，但 python 的真正力量在于其庞大的第三方库生态系统。这些库涵盖了从 web 开发到数据分析和机器学习的各种功能。
要使用外部库，首先需要安装它们。这通常是使用 python 的包安装程序 pip 完成的。这是一个使用流行的“requests”库发出 http 请求的示例。
安装库
pip 安装请求
在代码中使用该库
import requestsresponse = requests.get('https://api.github.com')print(response.status_code)print(response.json())
此代码向 github api 发送 get 请求并打印响应状态和内容。
我们的回答是200，这意味着成功；我们能够连接到服务器。
创建您自己的模块
随着项目的增长，您可能希望将代码组织成模块。创建模块就像将 python 代码保存在 .py 文件中一样简单。例如，让我们创建一个名为“write.py”的模块
关键是确保所有文件都在一个目录中，以便 python 可以轻松地根据名称跟踪文件。
with open("scofield.txt", "w") as file: content = file.write("hello welcome to school")
现在，您可以在另一个python文件中使用这个模块，因此我们将其导入到我创建的名为read.py的新文件中，只要它们位于同一目录中即可。
import writewith open("scofield.txt", "r") as file: filenew = file.read() print(filenew)
我们的结果将输出我们在 write.py 中设置的写入命令。
python 路径
导入模块时，python 会在多个位置查找它，统称为 python 路径。这包括.
包含您正在运行的脚本的目录python 标准库pythonpath 环境变量中列出的目录安装第三方库的site-packages目录
了解python路径可以帮助您解决导入问题并有效地组织您的项目。
最佳实践
仅导入您需要的内容：不要导入整个模块，而是尽可能导入特定的函数或类。使用有意义的别名：如果您使用别名，请确保它们清晰且具有描述性。保持导入有序：将导入分组在文件顶部，通常按照标准库导入、第三方导入、然后本地导入的顺序进行。谨慎对待“from module import***”**：这可能会导致命名冲突并使您的代码更难理解。使用虚拟环境：在处理不同的项目时，使用虚拟环境来管理依赖关系，避免不同版本的库之间的冲突。
模块和库是 python 编程的基础。它们允许您利用现有代码、扩展 python 的功能并有效地组织您的代码。
现在您了解了导入，让我们看看它如何与文件处理一起工作。
import osfile_path = os.path.join("folder", "scofield_fiel1.txt")with open(file_path, "w") as file: file.write("success comes with patience and commitment")
首先，我们导入 os 模块。该模块提供了一种使用与操作系统相关的功能的方法，例如创建和删除目录，获取环境变量，或者在我们的例子中，使用文件路径。通过导入“os”，我们可以访问无论您使用的是 windows、macos 还是 linux 都可以使用的工具。
接下来，我们使用 os.path.join() 创建文件路径。此功能非常有用，因为它为您的操作系统创建了正确的路径。
在 windows 上，它可能会生成“folderexample.txt”，而在基于 unix 的系统上，它将创建 “folder/scofield_file1.txt”。这个小细节使您的代码更具可移植性，并且在不同系统上运行时不太可能损坏。
变量“file_path”现在包含名为“folder”的文件夹内名为“example.txt”的文件的正确路径。
如上所述，with 语句允许 python 在我们写完文件后关闭文件。
open()函数用于打开文件。我们向它传递两个参数：我们的 file_path 和模式“w”。 “w”模式代表写入模式，如果文件不存在则创建该文件，如果存在则覆盖该文件。其他常见模式包括“r”表示读取和“a”表示追加。
最后，我们使用 write() 方法将一些文本放入文件中。文本“using os.path.join for file paths”将被写入该文件，表明我们已使用适用于任何操作系统的路径成功创建并写入文件。
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