文件操作

文件操作是程序与外部世界交互的重要方式。Python 提供了内置的 open() 函数来处理文件，建议配合 os 或 pathlib 模块使用。

1. 打开文件

`open()` 函数

file = open("filename.txt", mode="r", encoding="utf-8")
# ... 操作文件 ...
file.close()  # 必须记得关闭！

文件模式 (Mode)

模式	描述	注意
`'r'`	只读 (Read)	默认模式。文件不存在会报错。
`'w'`	写入 (Write)	文件存在则清空重写，不存在则创建。
`'a'`	追加 (Append)	在文件末尾追加。不存在则创建。
`'x'`	独占创建	创建新文件，如果文件已存在则报错。
`'b'`	二进制 (Binary)	图片、音频等非文本文件 (如 `'rb'`, `'wb'`)。

2. 上下文管理器 (`with` 语句)

这是 Python 文件操作的最佳实践。 with 语句会在代码块执行完毕后（即使发生异常）自动关闭文件，无需手动调用 close()。

# ✅ 推荐写法
with open("data.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Hello World")

# 离开缩进块后，文件已自动关闭

3. 读取文件

假设 data.txt 内容如下：

Line 1: Python
Line 2: Java
Line 3: C++

方法 1: `read()` - 读取全部

with open("data.txt", "r") as f:
    content = f.read()  # 读取整个文件为字符串
    print(content)

方法 2: `readline()` - 逐行读取

with open("data.txt", "r") as f:
    print(f.readline()) # 读取第一行
    print(f.readline()) # 读取第二行

方法 3: `readlines()` - 读取列表

with open("data.txt", "r") as f:
    lines = f.readlines() # 返回列表 ['Line 1...\n', 'Line 2...\n']

for line in lines:
    print(line.strip()) # strip() 去除末尾的换行符

方法 4: 直接遍历文件对象 (最常用)

内存最高效的方式，适合读取大文件。

with open("data.txt", "r") as f:
    for line in f:
        print(line.strip())

4. 写入文件

lines = ["First Line\n", "Second Line\n"]

with open("output.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("Header\n")      # 写入单个字符串
    f.writelines(lines)      # 写入字符串列表

5. 文件路径处理 (`pathlib`)

Python 3.4+ 引入了 pathlib 模块，提供了面向对象的文件路径操作，比传统的 os.path 更好用。

from pathlib import Path

# 定义路径
p = Path("docs/data") / "test.txt"  # 使用 / 拼接路径

# 检查是否存在
if not p.exists():
    print("文件不存在")

# 创建目录 (mkdir -p)
p.parent.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

# 快捷读写文本
p.write_text("Hello Pathlib", encoding="utf-8")
print(p.read_text(encoding="utf-8"))

# 获取文件信息
print(p.name)       # test.txt
print(p.suffix)     # .txt
print(p.stem)       # test

6. 二进制文件 (图片/视频)

读取图片并复制：

with open("image.png", "rb") as source_file:
    data = source_file.read()

with open("copy.png", "wb") as dest_file:
    dest_file.write(data)

本章小结

始终使用 with open(...) 来自动管理文件关闭。
如果是文本文件，记得指定 encoding='utf-8' 以防乱码。
读取大文件时，直接用 for line in f: 遍历。
使用 pathlib 处理文件路径和目录操作。

练习题

日志写入：编写一个程序，每次运行都将当前的时间 (使用 datetime 模块) 追加写入到 log.txt 文件中。
文本统计：读取一个英文文本文件，统计其中单词 "Python" 出现的次数。
文件复制：编写一个 copy_file(src, dst) 函数，实现文件的复制功能。

下一章：错误与异常处理