项目七 文件（课件）-《程序设计基础（Python）》同步教学（电子工业出版社）

项目七 文件 Contents 掌握os模块的使用 掌握Python文件的读写 掌握Python数据的处理 os模块的使用 PART 01 通过os模块可以方便地使用操作系统的相关功能。 使用os模块的功能前，需要先通过“import os”将其导入。 查看系统平台 使用“os.name”可以查看当前操作系统的名字， Windows用字符串 “nt”表示，Linux用字符串“posix”表示。 获取环境变量值 os.environ是一个包含所有环境变量值的映射对象，在Python控制台下直接输入os.environ即可查看当前所有环境变量。 如果要查看某一个环境变量值，则可以采用以下方式：os.environ[key] 或os.getenv(key) 例：查看HOME环境变量的值。os.environ['HOME'] 或os.getenv('HOME') os模块 4 获取当前系统平台路径分隔符 不同操作系统可能会使用不同的路径分隔符。 例如，Windows系统以'\\'作为路径分隔符，而Linux系统以'/'作为路径分隔符。 使用“os.sep”可以获取当前系统平台的路径分隔符。 获取当前工作目录 使用os.getcwd函数可以获取当前工作目录。 如果要访问当前工作目录下的data子目录中的test.dat文件，则除了可以使用'data'+os.sep+'test.dat'或 'data{sep}test.dat'.format(sep=os.sep)这种相对路径形式外，还可以写为如下的绝对路径形式： os.getcwd()+os.sep+'data'+os.sep+'test.dat' 或'{cwd}{sep}data{sep}test.dat'.format(cwd=os.getcwd(),sep=os.sep) 如果当前工作目录是"D:\\Python\\Python37"，则得到的绝对路径为"D:\\Python\\Python37\\data\\test.dat"。 os模块 5 获取文件和目录列表 使用os.listdir函数可以获取指定路径下的所有文件和目录的名字， os.listdir函数的语法格式为： os.listdir(path='.') 其中，path是要获取文件和目录名字的路径，默认值'.'表示获取当前路径下的所有文件和目录的名字。 返回值是由path路径下所有文件和目录名字组成的列表。 例如： os.listdir() os.listdir(os.getcwd()+os.sep+'DLLs') 会分别获取到当前路径下所有文件和目录名字组成的列表， 以及当前路径的DLLs目录下所有文件和目录名字组成的列表。 os模块 6 创建目录 使用os.mkdir和os.makedirs函数可以根据指定路径创建目录。 os.mkdir和os.makedirs函数的语法格式分别为： os.mkdir(path) os.makedirs(path) 其中，path指明了要创建的目录。 例如： os.mkdir(os.getcwd()+os.sep+'newdir') os.makedirs(os.getcwd()+os.sep+'subdir1'+os.sep+'subdir2') 程序执行完毕后，第1行代码将在当前工作目录下创建一个名为newdir 的目录；第2行代码将在当前工作目录下先创建一个名为subdir1的目录，再在subdir1目录下创建一个名为subdir2的目录。 os模块 7 删除目录 使用os.rmdir函数可以删除指定路径的最后一层目录。 os.rmdir函数的语法格式为： os.rmdir(path) 其中，path指定了要删除的目录。 例如： os.rmdir(os.getcwd()+os.sep+'newdir') 程序执行完毕后，会将当前工作目录下的newdir目录删除。 os模块 8 删除多级目录 如果需要删除指定路径的最后多层目录，可以使用os.removedirs函数。 os.removedirs函数的语法格式为： os.removedirs(path) 其中，path指定了要删除的目录。os.removedirs函数会从指定路径中的最后一个目录开始逐层向前删除，直到指定路径中的所有目录都删除完毕或者遇到一个不为空的目录。 例如： os.removedirs(os.getcwd()+os.sep+'subdir1'+os.sep+'subdir2') 首先会删除当前工作目录的subdir1目录下的subdir2 子目录；然后删除当前工作目录下的subdir1目录；最后会因当前工作目录不是空目录而停止删除操作，os.removedirs函数执行结束。 os模块 9 相对路径、绝对路径 相对路径是指相对于当前工作目录指定的路径， 其中“.”表示当前目录，而“..”表示上一层目录； 绝对路径是指从最顶层目录开始所给出的完整的路径。 例如： 如果要访问当前工作目录下名字为DLLs的目录，既可以使用相对路径'.\\DLLs'或'DLLs'，也可以使用绝对路径 'D:\\Python\\Python37\\DLLs'；如果要访问当前工作目录的上一层目录，既可以使用相对路径'..'，也可以使用绝对路径'D:\\Python'。 os模块 10 获取指定相对路径的绝对路径 使用os.path.abspath函数可以获取指定相对路径的绝对路径，其语法格式为： os.path.abspath(path) 其作用是获取path所对应的绝对路径。 例如： print(os.path.abspath('..')) print(os.path.abspath('DLLs')) D:\Python D:\Python\Python37\DLLs os模块 11 获取文件所在目录的路径 使用os.path.dirname可以获取文件所在目录的路径，其语法格式为： os.path.dirname(path) 其作用是返回path中去除文件名后的路径。 例如： print(os.path.dirname('D:\\Python\\Python37\\LICENSE.txt')) D:\Python\Python37 os模块 12 获取指定路径的目录名或文件名 使用os.path.split函数可以将指定路径分解成路径名和目录/文件名两部分： os.path.basename(path) 其作用是返回path中的文件名。 例如： print(os.path.basename('D:\\Python\\Python37\\LICENSE.txt')) LICENSE.txt os模块 13 获取文件名 使用os.path.basename可以获取指定路径中的文件名，其语法格式为： os.path.split(path) 其作用是返回一个由path分解得到的路径名和目录/文件名组成的元组。 例如： print(os.path.split(os.getcwd()+os.sep+'LICENSE.txt')) ('D:\\Python\\Python37', 'LICENSE.txt') os模块 14 分离文件扩展名 使用os.path.splitext函数可以将扩展名从指定路径中分离出来，其语法 格式为： os.path.splitext(path) 其作用是将path所指定的路径分解为一个元组(root, ext)，其中ext是 扩展名，root是扩展名前面的内容。 例如： print(os.path.splitext('d:\\Python\\Python37\\LICENSE.txt')) ('D:\\Python\\Python37\\LICENSE', '.txt') os模块 15 路径连接 使用os.path.join函数一个路径的多个组成部分用系统路径分隔符连接在一起，其语法格式为： os.path.join(path, *paths) 其作用是将各参数用系统路径分隔符连接得到的结果返回。 例如： print(os.path.join('D:\\Python','Python37','LICENSE.txt')) D:\Python\Python37\LICENSE.txt os模块 16 判断指定路径目标是否为文件 使用os.path.isfile函数可以判断指定路径目标是否为文件。 os.path.isfile函数的语法格式为： os.path.isfile(path) 其作用是判断path所指定的目标是否是文件。 如果是文件，则返回True；否则，返回False。 例如： dir=os.getcwd() #dir保存了当前工作目录 file=dir+os.sep+'LICENSE.txt' #file保存了当前工作目录下 LICENSE.txt #文件的路径 print(dir+'是文件：'+str(os.path.isfile(dir))) print(file+'是文件：'+str(os.path.isfile(file))) D:\Python\Python37是文件：False D:\Python\Python37\LICENSE.txt是文件：True os模块 17 判断指定路径目标是否为目录 使用os.path.isdir函数可以判断指定路径目标是否为目录，其语法格式为： os.path.isdir(path) 其作用是判断path所指定的目标是否是目录。 如果是目录，则返回True；否则，返回False。 例如： dir=os.getcwd() #dir保存了当前工作目录 file=dir+os.sep+'LICENSE.txt' #file保存了当前工作目录下 LICENSE.txt #文件的路径 print(dir+'是目录：'+str(os.path.isdir(dir))) print(file+'是目录：'+str(os.path.isdir(file))) D:\Python\Python37是目录：True D:\Python\Python37\LICENSE.txt是目录：False os模块 18 判断指定路径是否存在 使用os.path.exists函数可以判断指定路径是否存在，其语法格式为： os.path.exists(path) 其作用是判断path所指定的路径是否存在。 如果存在，则返回True；否则，返回False。 例如： path1=os.getcwd() #path1保存了当前工作目录 path2=path1+os.sep+'mytest' #path2保存了当前工作目录下mytest子目 #录的路 print(path1+'存在：'+str(os.path.exists(path1))) print(path2+'存在：'+str(os.path.exists(path2))) D:\Python\Python37存在：True D:\Python\Python37\mytest存在：False os模块 19 判断指定路径是否为绝对路径 使用os.path.isabs函数可以判断指定路径是否为绝对路径，其语法格式为： os.path.isabs(path) 其作用是判断path所指定的路径是否为绝对路径。 如果是绝对路径，则返回True；否则，返回False。 例如： print('..是绝对路径：'+str(os.path.isabs('..'))) print(os.getcwd()+'是绝对路径：'+str(os.path.isabs(os.getcwd()))) ..是绝对路径：False D:\Python\Python37是绝对路径：True os模块 20 文件读写 PART 02 程序中的数据都存储在内存中，当程序执行完毕后，内存中的数据将丢失。 文件可以用来进行数据的长期保存。 使用open函数可以打开一个要做读/写操作的文件，其常用形式为：： open(filename, mode='r') 其中，filename是要打开文件的路径；mode是文件打开方式，不同文件 打开方式可以组合使用，默认打开方式为'r'（等同于'rt'）。 使用open函数打开文件后会返回一个文件对象，利用该文件对象可完 成文件中数据的读写操作。 文件读写 22 文件打开方式 模式 描述 r 以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。 w 打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 a 打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。 b 二进制模式。 t 文本模式 (默认)。 + 打开一个文件进行更新(可读可写)。 文件读写 代码缩进 4个空格 正文缩进1.27厘米 23 常用文件打开方式组合 模式 描述 r+ 打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。 w+ 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。 a+ 打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 rb+ 以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。一般用于非文本文件如图片等。 wb+ 以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。一般用于非文本文件如图片等。 ab+ 以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。 文件读写 代码缩进 4个空格 正文缩进1.27厘米 24 open函数使用示例： f=open('D:\\Python\\test.txt', 'w+') 即以“w+”方式打开文件“D:\\Python\\test.txt”， 并将返回的文件对象赋给f， 后面可用f对该文件进行读写操作。 文件读写 25 文件关闭 使用open函数打开文件并完成读/写操作后，必须使用文件对象的close 方法将文件关闭。 例如，假设有一个文件对象f，则在对f所对应的文件完成读/写操作后， 应使用“f.close()”关闭文件。 f=open('D:\\Python\\test.txt', 'w+') print('文件已关闭：',f.closed) f.close() print('文件已关闭：',f.closed) 文件已关闭：False 文件已关闭：True 文件读写 26 write方法 使用文件对象的write方法可以将字符串写入到文件中，其语法格式为： f.write(str) 其中，f是open函数返回的文件对象，str是要写入到文件中的字符串。 f.write函数执行完毕后将返回写入到文件中的字符数。 例如 charnum=0 with open('D:\\Python\\test.txt','w+') as f: charnum+=f.write('Python是一门流行的编程语言！ ') charnum+=f.write('我喜欢学习Python语言！') print('总共向文件中写入的字符数：%d'%charnum) 总共向文件中写入的字符数：32 文件读写 27 read方法 使用文件对象的read方法可以从文件中读取数据，其语法格式为： f.read(n=-1) 其中，f是open函数返回的文件对象；n指定了要读取的字节数，默认 值-1表示读取文件中的所有数据。read方法将从文件中读取的数据返回。 例如 with open('D:\\Python\\test.txt','r') as f: content1=f.read() content2=f.read() print('content1: %s'%content1) print('content2: %s'%content2) 文件读写 28 readline方法 使用文件对象的readline方法可以从文件中每次读取一行数据，其语法 格式为： f.readline() 其中，f是open函数返回的文件对象。 readline方法将从文件中读取的一行数据返回。 例如 ls=[] with open('D:\\Python\\test.txt','r') as f: ls.append(f.readline()) ls.append(f.readline()) print(ls) ['Python是一门流行的编程语言！ ','我喜欢学习Python语言！'] 文件读写 29 readlines方法 使用文件对象的readlines方法可以从文件中按行读取所有数据，其语法格式为： f.readlines() 其中，f是open函数返回的文件对象。 readlines方法将从文件中按行读取的所有数据以列表形式返回。 例如 with open('D:\\Python\\test.txt','r') as f: ls=f.readlines() print(ls) ['Python是一门流行的编程语言！ ','我喜欢学习Python语言！'] 文件读写 30 seek方法 使用seek方法可以移动文件指针，从而实现文件的随机读写，其语法格式为： f.seek(pos, whence=0) 其中，f是open函数返回的文件对象；pos是要移动的字节数；whence 是参照位置，默认值0表示以文件首作为参照位置，1和2分别表示以当前文件指针位置和文件尾作为参照位置。seek方法没有返回值。 例如 with open('D:\\Python\\test.txt','r') as f: f.seek(6,0) print(f.readline()) 是一门流行的编程语言！ 文件读写 31 数据的处理 PART 03 一维数据 一维数据是指数据元素的值由一个因素唯一确定。 例如： 对于N名学生在语文考试中的成绩，每个成绩由学生唯一确定，学生1 的考试成绩为成绩1、学生2的考试成绩为成绩2、…、学生N的考试成 绩为成绩N。 数据的处理 33 一维数据 对于一维有序数据，可以使用列表存储； 对于一维无序数据，可以使用集合存储。 例如： 对于5名学生的语文课成绩，可以使用如下形式的列表存储： data1D=[90,70,95,98,65] 数据的处理 34 二维数据 二维数据是指数据元素的值由两个因素共同确定。 例如： 对于M名学生在语文、数学、英语三门课程考试中的成绩，由学生和 课程共同确定，学生1在语文、数学和英语课上的考试成绩分别为成 绩11、成绩12和成绩13；……；学生M在语文、数学和英语课上的考 试成绩分别为成绩M1、成绩M2和成绩M3。 数据的处理 35 二维数据 二维数据可以看作是由多个一维数据组成。 数据的处理 36 二维数据 通过二维列表可以存储二维数据。 例如： 要使用二维列表存储5名学生在3门课程上的成绩，需要写成如下形式： data2D=[[90,98,87], #第1名学生的3门课程成绩 [70,89,92], #第2名学生的3门课程成绩 [95,78,81], #第3名学生的3门课程成绩 [98,90,95], #第4名学生的3门课程成绩 [65,72,70]] #第5名学生的3门课程成绩 数据的处理 37 CSV文件存储示例 对于一维数据，使用CSV文件存储的结果为： 90,70,95,98,65 对于二维数据，使用CSV文件存储的结果为： 90,98,87 70,89,92 95,78,81 98,90,95 65,72,70 数据的处理 38 CSV文件的写操作 csv模块的writer方法可以生成一个writer对象，使用该对象可以将数据 以逗号分隔的形式写入到CSV文件中。csv.writer方法的语法格式为： csv.writer(csvfile) 其中，csvfile是一个具有write方法的对象。 如果将open函数返回的文件对象作为实参传给csvfile，则调用open 函数打开文件时必须加上一个关键字参数“newline=''”。 数据的处理 39 CSV文件的写操作 生成writer对象后，就可以使用csv模块的writerow和writerows方法向CSV 文件中写入数据。csv.writerow和csv.writerows方法的语法格式分别为： writer.writerow(row) writer.writerows(rows) 其中，writer是csv.writer方法返回的writer对象； row是要写入到 CSV文件中的一行数据（如一维列表）； rows是要写入到CSV文 件中的多行数据（如二维列表）。 数据的处理 40 CSV文件读写示例 1 import csv #导入csv模块 2 data2D=[[90,98,87], #第1名学生的3门课程成绩 3 [70,89,92], #第2名学生的3门课程成绩 4 [95,78,81], #第3名学生的3门课程成绩 5 [98,90,95], #第4名学生的3门课程成绩 6 [65,72,70]] #第5名学生的3门课程成绩 7 with open('D:\\Python\\score.csv','w',newline='') as f: #打开文件 8 csvwriter=csv.writer(f) #得到writer对象 9 csvwriter.writerow(['语文','数学','英语']) #先将列标题写入CSV文件 10 csvwriter.writerows(data2D) #将二维列表中的数据写入CSV文件 11 ls2=[] 12 with open('D:\\Python\\score.csv','r',newline='') as f: #打开文件 13 csvreader=csv.reader(f) #得到reader对象 14 for line in csvreader: #将CSV文件中的一行数据作为列表读取到line中 15 ls2.append(line) #将当前行数据的列表添加到ls2的尾部 16 print(ls2) #输出ls2 [['语文', '数学', '英语'], ['90', '98', '87'], ['70', '89', '92'], ['95', '78', '81'], ['98', '90', '95'], ['65', '72', '70']] 数据的处理 41 谢谢观看 $$