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Day 12：【99天精通Python】文件操作 - 让数据持久化保存

前言

欢迎来到第12天！

在前面的11天里，我们写的所有程序，数据都保存在内存中。一旦程序运行结束或者电脑关机，那些辛苦计算出来的结果、用户输入的信息瞬间就消失了。

为了让数据能够长久保存（持久化），我们需要把数据写入到磁盘上的文件中。今天，我们将学习Python中的**文件I/O（输入/输出）**操作。学会了这一招，你就能做很多实用的事情了，比如写日志、处理Excel数据（CSV）、读取配置文件等。

本节内容：

• 文件的打开与关闭
• 最佳实践：with语句
• 读取文件内容（全量读、按行读）
• 写入文件内容（覆盖写、追加写）
• 文件操作模式汇总
• 实战练习

一、文件的基本操作流程

操作文件就像把大象装进冰箱，总共分三步：

1. 打开文件(Open)
2. 读写内容(Read/Write)
3. 关闭文件(Close)

1.1 打开与关闭

使用内置函数open()打开文件，使用.close()方法关闭文件。

# 1. 打开文件 (如果文件不存在，读取模式下会报错)# encoding='utf-8' 非常重要，防止中文乱码f=open("test.txt",mode="w",encoding="utf-8")# 2. 写入内容f.write("Hello, World!\n")f.write("这是我的第一个文件。")# 3. 关闭文件 (必须做！否则可能导致数据丢失或资源占用)f.close()

1.2 为什么必须关闭文件？

如果不关闭文件：

• 数据可能还在缓冲区，没真正写入磁盘。
• 操作系统限制同时打开的文件数量，打开太多会报错。
• 可能会导致文件被锁定，其他程序无法访问。

1.3 最佳实践：with 语句 (上下文管理器)

为了防止忘记写f.close()，或者程序在读写过程中出错导致无法关闭文件，Python 提供了with语句。

它会在代码块执行完毕后（无论是否报错），自动关闭文件。

# 推荐写法withopen("test.txt","w",encoding="utf-8")asf:f.write("使用with语句自动关闭文件，真香！")# 离开缩进块后，文件已自动关闭

二、读取文件

假设我们有一个data.txt，内容如下：

Python Java C++ Go

2.1 读取全部内容 read()

withopen("data.txt","r",encoding="utf-8")asf:content=f.read()print(content)

注意：如果文件非常大（比如几GB），不要用read()，否则内存会爆掉。

2.2 读取一行 readline()

每次只读一行，适合逐行处理。

withopen("data.txt","r",encoding="utf-8")asf:line1=f.readline()line2=f.readline()print(f"第一行:{line1.strip()}")# strip() 去除末尾换行符print(f"第二行:{line2.strip()}")

2.3 读取所有行 readlines()

读取所有行并返回一个列表。

withopen("data.txt","r",encoding="utf-8")asf:lines=f.readlines()print(lines)# ['Python\n', 'Java\n', 'C++\n', 'Go']

2.4 最常用的遍历方式

直接对文件对象进行for循环，这是最省内存、最高效的方式。

withopen("data.txt","r",encoding="utf-8")asf:forlineinf:print(line.strip())

三、写入文件

写入主要有两种模式：覆盖 (w)和追加 (a)。

3.1 覆盖写入 (w - Write)

• 如果文件不存在：创建新文件。
• 如果文件已存在：清空原内容，重新写入。

withopen("output.txt","w",encoding="utf-8")asf:f.write("旧的内容被清空了。\n")f.write("这是新的内容。")

3.2 追加写入 (a - Append)

• 如果文件不存在：创建新文件。
• 如果文件已存在：在文件末尾添加内容，原内容保留。

withopen("output.txt","a",encoding="utf-8")asf:f.write("\n这是追加的一行。")

四、文件操作模式汇总

open(file, mode=...)中的mode参数决定了操作方式。

常见组合：

• rb: 读取二进制文件 (图片)
• wb: 写入二进制文件
• r+: 读写模式 (文件指针在开头)
• a+: 追加读写模式 (文件指针在末尾)

五、处理二进制文件 (图片/视频)

复制一张图片需要使用rb(Read Binary) 和wb(Write Binary) 模式。

# 文件复制工具defcopy_file(src,dst):try:withopen(src,"rb")asf_src:content=f_src.read()withopen(dst,"wb")asf_dst:f_dst.write(content)print("复制成功！")exceptFileNotFoundError:print("源文件不存在！")# copy_file("photo.jpg", "photo_backup.jpg")

六、实战练习

练习1：简易日记本

编写一个程序，让用户输入内容，保存到diary.txt中。每次运行程序都能追加新日记，并自动记录时间。

importdatetimedefwrite_diary():now=datetime.datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")print("请输入日记内容 (输入 'q' 退出):")content=input("> ")ifcontent.lower()=='q':return# 使用追加模式 'a'withopen("diary.txt","a",encoding="utf-8")asf:f.write(f"[{now}]{content}\n")print("日记已保存！")# 运行write_diary()

练习2：给代码加行号

读取一个 Python 文件，给每一行前面加上行号，并保存为新文件。

defadd_line_numbers(input_file,output_file):try:withopen(input_file,"r",encoding="utf-8")asf_in:lines=f_in.readlines()withopen(output_file,"w",encoding="utf-8")asf_out:forindex,lineinenumerate(lines,1):# 格式化：行号占4位，右对齐f_out.write(f"{index:>4}|{line}")print(f"处理完成，已保存至{output_file}")exceptFileNotFoundError:print("文件未找到！")# 假设当前目录下有 test.py# add_line_numbers("test.py", "test_numbered.txt")

七、常见问题

Q1：UnicodeDecodeError是什么鬼？

这是最常见的错误，通常是因为读取文件时编码格式不对。

• Windows 默认编码可能是GBK。
• Linux/Mac 默认是UTF-8。
• 解决方法：在open()中始终显式指定encoding='utf-8'。

Q2：路径中的反斜杠\报错？

在 Windows 路径中，\是转义字符（如\n,\t）。

• 错误写法：open("C:\new\test.txt")(\n被当成换行了)
• 正确写法1 (双反斜杠)："C:\\new\\test.txt"
• 正确写法2 (原始字符串 r)：r"C:\new\test.txt"
• 正确写法3 (推荐，使用正斜杠)："C:/new/test.txt"(Windows也支持)

八、小结

关键要点：

1. 始终使用with open(...)来管理文件，安全又省心。
2. 始终指定encoding='utf-8'，远离乱码烦恼。
3. 处理大文件时，使用for line in f逐行读取，不要一次性read()。
4. 区分w(清空写) 和a(追加写) 的区别。

九、课后作业

1. 文件统计：下载或创建一个英文文本文件（如一篇新闻），统计其中共有多少行、多少个字符（不含空格）。
2. 数据清洗：有一个scores.txt，每一行是一个学生成绩（如Tom:85）。请读取文件，计算平均分，并将不及格（<60）的学生名单写入fail_list.txt。
3. 批量修改：编写一个脚本，将当前目录下所有.txt文件内的 “Hello” 替换为 “Hi”。

下节预告

Day 13：模块与包 (Modules & Packages)- 代码写多了，全堆在一个文件里太乱了。明天我们学习如何像搭积木一样管理和组织代码！

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