《Python基础：文件读写》
在Python编程中，文件读写是核心技能之一。无论是处理日志文件、读取配置信息，还是生成报表数据，文件操作都贯穿于各类应用场景。本文将系统讲解Python文件读写的基础知识，涵盖文件打开模式、读写方法、异常处理及实际应用案例，帮助读者快速掌握这一关键技能。
一、文件操作基础
Python通过内置的open()函数实现文件操作。该函数接受两个主要参数：文件路径和打开模式，返回一个文件对象，通过该对象可进行读写操作。
# 基本文件打开示例
file = open('example.txt', 'r') # 以只读模式打开文件
content = file.read() # 读取全部内容
file.close() # 关闭文件
上述代码存在两个问题：未处理文件不存在的情况，且未使用with语句自动关闭文件。改进后的代码如下：
try:
with open('example.txt', 'r') as file:
content = file.read()
print(content)
except FileNotFoundError:
print("文件不存在")
1.1 文件打开模式
Python支持多种文件打开模式，常用模式如下：
| 模式 | 描述 |
|---|---|
| 'r' | 只读模式（默认），文件必须存在 |
| 'w' | 写入模式，覆盖原有内容 |
| 'a' | 追加模式，在文件末尾添加内容 |
| 'x' | 独占创建模式，文件已存在则报错 |
| 'b' | 二进制模式（如'rb'、'wb'） |
| '+' | 读写模式（如'r+'、'w+'） |
组合使用示例：
# 读写模式打开文件
with open('data.txt', 'r+') as file:
content = file.read()
file.write('\n新增内容')
二、文件读取方法
文件对象提供多种读取方法，适用于不同场景：
2.1 read()方法
读取整个文件内容，返回字符串（文本模式）或字节对象（二进制模式）。
with open('large_file.txt', 'r') as file:
full_content = file.read() # 慎用大文件
可指定读取字符数：
with open('file.txt', 'r') as file:
first_100 = file.read(100) # 读取前100个字符
2.2 readline()方法
逐行读取文件，返回单行字符串。
with open('lines.txt', 'r') as file:
line1 = file.readline() # 读取第一行
line2 = file.readline() # 读取第二行
2.3 readlines()方法
读取所有行，返回包含各行字符串的列表。
with open('multi_line.txt', 'r') as file:
lines = file.readlines() # ['第一行\n', '第二行\n']
for line in lines:
print(line.strip()) # 去除换行符
2.4 迭代文件对象
更高效的方式是直接迭代文件对象：
with open('big_file.txt', 'r') as file:
for line in file: # 逐行迭代，内存友好
print(line.rstrip())
三、文件写入方法
写入操作主要使用write()方法，需注意不同模式的区别：
3.1 写入文本
# 覆盖写入
with open('output.txt', 'w') as file:
file.write('第一行内容\n')
file.write('第二行内容\n')
# 追加写入
with open('output.txt', 'a') as file:
file.write('追加的内容\n')
3.2 写入多行
使用writelines()方法写入列表：
lines = ['第一行\n', '第二行\n', '第三行\n']
with open('multi_output.txt', 'w') as file:
file.writelines(lines)
3.3 二进制文件操作
处理图片等二进制文件时需使用'b'模式：
# 复制二进制文件
with open('source.jpg', 'rb') as src:
data = src.read()
with open('copy.jpg', 'wb') as dst:
dst.write(data)
四、文件定位操作
文件对象提供seek()和tell()方法控制读写位置：
with open('position.txt', 'r+') as file:
file.write('0123456789')
file.seek(0) # 移动到文件开头
print(file.read(5)) # 输出'01234'
file.seek(3)
file.write('ABC') # 修改第4个字符开始的内容
五、上下文管理器
使用with语句可自动管理文件资源：
# 自动关闭文件
with open('auto_close.txt', 'w') as file:
file.write('自动关闭示例')
# 此处文件已自动关闭
自定义上下文管理器示例：
class CustomFile:
def __init__(self, filename, mode):
self.filename = filename
self.mode = mode
def __enter__(self):
self.file = open(self.filename, self.mode)
return self.file
def __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):
self.file.close()
# 使用自定义上下文管理器
with CustomFile('custom.txt', 'w') as f:
f.write('自定义上下文示例')
六、实际应用案例
6.1 日志文件分析
def analyze_logs(log_file):
error_count = 0
with open(log_file, 'r') as file:
for line in file:
if 'ERROR' in line:
error_count += 1
return error_count
print(f"发现{analyze_logs('app.log')}个错误")
6.2 CSV文件处理
虽然Python有csv模块，但基础文件操作也可处理简单CSV：
def write_csv(data, filename):
with open(filename, 'w') as file:
for row in data:
file.write(','.join(map(str, row)) + '\n')
data = [['Name', 'Age'], ['Alice', 25], ['Bob', 30]]
write_csv(data, 'data.csv')
6.3 配置文件读写
def read_config(filename):
config = {}
with open(filename, 'r') as file:
for line in file:
if '=' in line:
key, value = line.split('=', 1)
config[key.strip()] = value.strip()
return config
def write_config(config, filename):
with open(filename, 'w') as file:
for key, value in config.items():
file.write(f"{key}={value}\n")
config = {'host': 'localhost', 'port': '8080'}
write_config(config, 'config.ini')
print(read_config('config.ini'))
七、常见问题与解决方案
7.1 编码问题
处理非ASCII文件时需指定编码：
# 读取UTF-8文件
with open('chinese.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
print(file.read())
# 处理编码错误
try:
with open('invalid.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
content = file.read()
except UnicodeDecodeError:
with open('invalid.txt', 'r', encoding='gbk') as file:
content = file.read()
7.2 大文件处理
分块读取大文件：
def read_large_file(filename, chunk_size=1024):
with open(filename, 'r') as file:
while True:
chunk = file.read(chunk_size)
if not chunk:
break
yield chunk
for chunk in read_large_file('huge.txt'):
process(chunk) # 处理每个数据块
7.3 路径处理
使用os.path模块处理跨平台路径：
import os
file_path = os.path.join('folder', 'subfolder', 'file.txt')
print(os.path.abspath(file_path)) # 获取绝对路径
八、性能优化建议
1. 批量写入优于多次单行写入
2. 大文件使用迭代器而非read()
3. 二进制模式处理非文本文件
4. 合理使用缓冲区（通过buffering参数）
九、总结
Python文件读写提供了灵活的操作方式，掌握基础模式和方法后，可应对绝大多数文件处理场景。实际应用中需注意异常处理、资源管理和编码问题，对于复杂需求可结合标准库模块（如csv、json）或第三方库（如pandas）实现更高效的处理。
关键词：Python文件操作、open函数、文件读写模式、上下文管理器、文件定位、二进制文件、编码处理、大文件处理
简介：本文系统讲解Python文件读写的基础知识，涵盖文件打开模式、读写方法、异常处理、上下文管理器使用及实际应用案例，包含编码处理、大文件分块读取等高级技巧，适合Python初学者和需要巩固文件操作基础的开发者。
