Python 文件操作入门：从基础到读写全解析

第 7 章 操作文件

办公自动化的核心就是用代码处理文件，减少手动操作。Python 提供了丰富的文件操作方法，本章我们将从文件基础概念入手，掌握文件的打开、读取、写入等核心技能。

7.1 文件的基础概念

7.1.1 文件的组成

在计算机中，一个文件由 3 部分组成：

7.1.2 文件的分类

根据编码方式的不同，文件主要分为两类：

• 字符文件（文本文件）：内容使用统一的字符编码（如 UTF-8、GBK），如 .txt、.csv 文件。
• 二进制文件：内容没有统一编码方式，如图片、视频、.xlsx 文件，后续章节再详细介绍。

注意：文件扩展名不能随意修改，否则可能导致文件无法正常打开。

7.2 操作文件的核心步骤

文件操作通常包含 3 个步骤：

7.2.1 打开文件：open() 函数详解

Python 中使用 open() 函数打开文件，语法格式如下：

python

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

关键参数说明

表格

常见的文件打开模式

表格

示例 1：以只读模式打开文件

python

# 打开文件
f = open('E:\\\\书代码\\\\第7章\\\\编程语言概述.txt', 'r')
print(f)
# 关闭文件
f.close()

plaintext

<_io.TextIOWrapper name='E:\\\\书代码\\\\第7章\\\\编程语言概述.txt' mode='r' encoding='cp936'>

说明：open() 函数仅打开文件，并不会读取内容，输出的是文件对象的属性信息。

文件路径的三种写法（避免转义字符问题）

当路径中包含 \\n、\\t 等转义字符时，会导致文件找不到错误，有三种解决方法：

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\n.txt', 'r')
print(f)

plaintext

<_io.TextIOWrapper name='E:\\\\书代码\\\\第7章\\\\n.txt' mode='r' encoding='cp936'>

7.2.2 写入文件：'w'、'x'、'a' 模式

1. 'w' 覆盖写模式

• 文件不存在：创建新文件
• 文件已存在：清空原有内容，再写入新内容

示例：批量创建 100 个文件

python

for i in range(1, 101):
path = f'E:\\\\书代码\\\\数据2\\\\数据{str(i)}.txt'
f = open(path, 'w')
f.close()

2. 'x' 创建写模式

• 'x'模式为创建写模式，在使用'x'模式时，会创建一个新文件，并给定新文件写入权限。如果计算机中已与参数file同名的文件，则会出现异常错误，因此需要确保创建的文件在计算机中并不存在。

  示例代码：

  python

  01 for i in range(1, 101):
  02 path = 'E:\\\\书代码\\\\数据2\\\\数据' + str(i) + '.txt'
  03 f = open(path, 'x')
  04 f.close()

  plaintext

  Traceback (most recent call last):
  File "E:\\书代码\\第7章\\第7个程序.py", line 3, in <module>
  f = open(path, 'x')
  FileExistsError: [Errno 17] File exists: 'E:\\\\书代码\\\\数据2\\\\数据1.txt'

  由于上一个示例代码已经创建了相同名称的文件，因此执行代码后会出现报错，'x'模式与'w'模式的区别在于，'x'模式需要确保文件不存在，否则会引发报错。修改后的新代码如下：

  python

  01 for i in range(1, 101):
  02 path = 'E:\\\\书代码\\\\数据2\\\\新数据' + str(i) + '.txt'
  03 f = open(path, 'x')
  04 f.close()

3. 'a' 追加写模式

• 文件不存在：创建新文件
• 文件已存在：保留原有内容，在文件末尾追加写入

示例：向文件追加内容

python

# 以追加模式打开文件
f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\a.txt', 'a', encoding='utf-8')
# 追加内容
f.write('提高办公效率')
# 关闭文件
f.close()

4. '+' 读写模式

与其他模式组合，实现读写权限，如 'r+' 表示可读可写：

python

# 以读写模式打开文件
f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\a.txt', 'r+', encoding='utf-8')
# 读取文件内容
print(f.read())
# 写入新内容
f.write('。每日学习一个新技能')
# 关闭文件
f.close()

 注意：模式决定了文件的操作权限，越权操作会报错。例如 'r' 模式下执行 write() 会报 io.UnsupportedOperation 错误。

open () 函数的复合写法

open() 函数还有一种复合写法，可以避免用户因忘记使用 close() 方法关闭文件而导致的程序异常等问题。

其使用形式如下：

python

with open(参数) as 变量名:

• with：是 Python 中的保留字，是一种上下文管理器，可以自动管理文件，无须再使用 close() 方法来进行文件的关闭操作。
• as：是 Python 中的保留字，与 with 结合使用。
• open() 函数的使用形式与之前介绍的一致。变量名即文件打开后的赋值变量名，与以上示例代码中变量的含义相同。
• 需要注意的是，在复合写法的最后有一个 :，且对文件进行操作的代码都需要缩进（缩进要求与 if 语句、for 循环的代码缩进要求类似）。

示例代码（读取文件 “E:\\ 书代码 \\ 第 7 章 \\ 编程语言概述.txt” 的内容）：

python

with open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding = 'utf-8') as f:
print(f.read())

第 1 行代码使用复合写法读取文件 “E:\\ 书代码 \\ 第 7 章 \\ 编程语言概述.txt”，第 2 行代码缩进一个制表符，并输出文件中的全部内容。

plaintext

由于计算机不能识别人类语言，因此用户（人）与计算机交互的过程往往是通过程序的操作来实现的。
程序是计算机理解用户操作意图的途径，而程序是由编程语言来编写实现的，即使用编程语言规范地编写代码以实现特定的功能，让计算机按照代码来执行相应的操作。因此编程语言是人与计算机相互沟通的基础。

7.2.3 读取文件：read()、readline()、readlines()

读取文件前，需确保文件以只读模式（'r'）打开，以下是三种常用读取方法：

1. read() 方法：读取全部内容

read() 方法的使用形式如下：

python

文件对象.read(size=-1)

• 语法：文件对象.read(size=-1)
• size：读取的字符数，默认 -1 表示读取全部内容
• 返回值：字符串类型

示例 1：读取文件全部内容

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding = 'utf-8')
print(f.read())
f.close()

第 1 行代码以'r'模式打开文件，且设置读取文件的编码方式为UTF-8（有中文时需要设置为UTF-8），返回文件对象f。第 2 行代码对文件对象f使用read()方法，read()方法中无参数，因此会读取文件中的全部内容。

plaintext

由于计算机不能识别人类语言，因此用户（人）与计算机交互的过程往往是通过程序的操作来实现的。
程序是计算机理解用户操作意图的途径，而程序是由编程语言来编写实现的，即使用编程语言规范地编写代码以实现特定的功能，让计算机按照代码来执行相应的操作。因此编程语言是人与计算机相互沟通的基础。

示例代码 2（读取文件中的前 10 个字符）

示例 2：读取前 10 个字符

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取前10个字符
content = f.read(10)
print(content, type(content))
f.close()

plaintext

由于计算机不能识别 <class 'str'>

注：输出内容为文件前 10 个字符，且返回值一定是字符串类型。

 编码错误问题：如果文件包含中文，且未指定 encoding='utf-8'，可能会报 UnicodeDecodeError 错误，此时可尝试使用 encoding='gbk'。

2. readline() 方法：读取一行内容

• 语法：文件对象.readline(size=-1)
• size：读取当前行的前 size 个字符，默认 -1 表示读取整行
• 返回值：字符串类型，包含换行符

示例：读取文件的第一行

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取第一行
line = f.readline()
print(line)
f.close()

执行代码后只会输出 “编程语言概述.txt” 文件中的一行内容，输出结果如图 7-17 所示：

plaintext

由于计算机不能识别人类语言，因此用户（人）与计算机交互的过程往往是通过程序的操作来实现的。

示例代码 2（读取当前行的前 6 个字符）

如果往 readline() 中填入参数 6，则表示读取当前行内容中的前 6 个字符，代码如下：

python

01 f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
02 print(f.readline(6))
03 f.close()

plaintext

由于计算机不

3. readlines() 方法：读取所有行到列表

readlines() 方法的使用形式如下：

python

文件对象.readlines(hint=-1)

• hint：控制读取的行数，默认 -1 表示读取所有行
• 返回值：列表类型，每个元素是文件的一行内容

示例：读取文件所有行

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取所有行到列表
lines = f.readlines()
print(lines)
f.close()

适用场景：

• read()：文件较小时，一次性读取全部内容
• readline()：文件较大时，逐行读取，避免内存占用过高
• readlines()：需要按行处理文件内容时，直接获取所有行的列表

4. for循环遍历

读取文件内容还可以通过 for 循环遍历的方式来实现。

示例代码：

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
for line in f:
print(line)
f.close()

• 第 1 行代码以 'r' 模式打开文件，且将编码方式设置为 UTF-8。
• 第 2-3 行代码是一个 for 循环语句，循环内容为文件对象 f，此方法可以将 f 对象中的内容一行一行地赋值给变量 line 并打印。
• for 循环遍历文件的方法更方便灵活，且无须使用 read()、readline() 或 readlines() 读取方法。遍历读取文件会一行一行地读取，因此不用担心文件过大而导致系统卡顿或宕机。

7.2.4 写入文件：write()与writelines()

1. write() 方法：写入单个字符串

• 语法格式：文件对象.write(text)
• 功能：将字符串text写入文件，返回写入的字符数（字符串长度）。
• 注意：写入的内容只有在调用close()方法后才会被保存到文件中，忘记关闭文件可能导致内容丢失。

示例：向文件中写入字符串

python

# 以'w'模式打开文件，文件不存在则创建，存在则清空内容
f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'w', encoding='utf-8')
# 写入字符串，并打印返回的字符数
print(f.write('我正在学习Python'))
# 关闭文件，保存内容
f.close()

plaintext

11

输出的11表示写入的字符串长度为 11，文件中会保存内容我正在学习Python。

2. writelines() 方法：写入字符串列表

• 语法格式：文件对象.writelines(lines)
• 功能：将字符串列表lines中的所有元素写入文件，不会自动添加换行符，返回值为None。
• 注意：路径中包含\\n等转义字符时，需使用原始字符串或双反斜杠\\\\避免解析错误。

示例：将字符串列表写入文件

python

# 以'w'模式打开文件
f = open(r'E:\\\\书代码\\\\第7章\\\\a7.txt', 'w', encoding='utf-8')
# 定义字符串列表
ls = ['zhangsan', 'lisi', 'wangwu']
# 写入列表内容
print(f.writelines(ls))
# 关闭文件
f.close()

plaintext

None

7.3 文件的读取位置和路径

文件操作的执行顺序默认是从文件开头依次向下，内存会记录最近的执行位置，例如readline()读取第 1 行后，再次调用会读取第 2 行。我们可以通过seek()方法调整文件指针位置，同时也可以使用相对路径简化文件路径的书写。

7.3.1 调整文件的读取位置：seek()方法

当读取到文件末尾，需要跳转到开头重新读取，或写入文件末尾后需要回到开头写入内容时，可以使用seek()方法移动文件指针。

• 语法格式：文件对象.seek(cookie, whence=0)
• 参数说明：
  • cookie：相对于whence位置的偏移量，正数向右偏移，负数向左偏移（部分模式支持）。
  • whence：文件指针的基准位置，默认值为0：
    • 0：从文件开头开始计算偏移量
    • 1：从当前位置开始计算偏移量
    • 2：从文件结尾开始计算偏移量

示例：多次读取文件内容

python

运行

# 以只读模式打开文件
f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取第1行
print(f.readline(), end='')
# 读取第2行
print(f.readline(), end='')
# 将文件指针移动到开头，向右偏移9个字符
f.seek(9, 0)
# 再次读取文件内容
print(f.readline(), end='')
# 关闭文件
f.close()

执行结果中，第 3 次读取的内容会从文件开头向右偏移 9 个字符的位置开始，例如原文件第 1 行开头的前 9 个字符会被跳过。

常见问题：读取到文件末尾后无法再次读取

如果使用read()方法读取了文件全部内容，文件指针会停留在文件末尾，此时再调用readline()将无法读取任何内容。

python

f = open(r'E:\\书代码\\第7章\\编程语言概述.txt', 'r', encoding='utf-8')
# 读取全部内容，文件指针停留在末尾
print(f.read())
# 再次读取，无法获取内容
print(f.readline())
f.close()

解决方法：读取后使用seek(0, 0)将文件指针重置到开头。

7.3.2 绝对路径和相对路径

文件路径有两种表示方式，在使用open()函数时可以灵活选择：

表格

示例 1：使用相对路径读取文件

python

# 读取当前目录下project_1文件夹中的readme.txt文件
f = open('./project_1/readme.txt', 'a', encoding='utf-8')
# 追加写入内容
f.write('我正在学习中…')
f.close()

示例 2：读取上一级目录的文件

python

# 读取上一级目录中的a.txt文件
f = open('../a.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(f.read())
f.close()

相对路径比绝对路径更简洁，当代码文件和目标文件在同一文件夹中时，直接写文件名即可。

7.4 CSV 文件处理

CSV 文件是一种逗号分隔式字符文件，每个数据之间用英文逗号分隔，可以被记事本、Excel 等软件直接识别，属于字符文件，因此可以直接使用本章介绍的文件操作方法处理。

CSV 文件的特点

• 数据之间使用英文逗号分隔，每个数据在 Excel 中会占据一个单元格。
• 使用 Excel 打开时若出现乱码，通常是编码问题，可将 Excel 默认编码方式修改为 UTF-8 解决。
• 标准 CSV 文件的扩展名必须为.csv，且数据之间必须使用英文逗号分隔。

示例：读取 CSV 文件

python

# 以只读模式打开CSV文件
f = open('abcd.csv', 'r')
# 读取全部内容
print(f.read())
# 关闭文件
f.close()

plaintext

学号,姓名,分数
202307,张三,91
202304,李四,97
202303,王五,96

项目案例 1 实现读取 “中国十二时辰.csv” 文件

项目描述

在 “E:\\ 书代码 \\ 第 7 章” 文件夹中存在一个 “中国十二时辰.csv” 文件，该文件中存储了中国十二时辰的介绍信息。

• 第 1 行内容为表头，分别说明对应时辰的名字、对应北京时间、对应属相及对应时辰的别名和描述。
• 表头下面的 12 行内容均为对应时辰的数据和相关描述。

项目任务

• 任务 1：用户输入时间后，系统自动分析输出对应时间的时辰名、属相、别名和描述。
• 任务 2：在任务 1 的基础之上，实现用户可以循环输入信息，并加入对输入时间的格式处理操作，当输入时间的格式不正确时，程序将输出 “输入时间格式错误”。输入时间格式不正确的情况有：小时数和分钟数超出范围，或者传递的不是数值。

项目实现步骤

根据项目任务要求，首先需要读取 “中国十二时辰.csv” 文件内容。接着为了识别每一行中各个元素，需要将元素信息存入一个列表，方便根据用户输入的信息来读取文件信息。

项目实现代码

python

01 fo = open("中国十二时辰.csv","r",encoding = 'utf-8')
02 ls = []
03 for line in fo :
04 line = line.replace("\\n","") #取消每一行的换行符
05 ls.append(line.split(","))
06 while True:
07 time_num = input("请输入时间:")
08 try :
09 if(24<int(time_num[0:2]) or int(time_num[0:2])<0 or 60 < int(time_num[3:]) or int(time_num[3:]) <0):
10 print("输入时间格式错误")
11 continue
12 except:
13 print("输入时间格式错误")
14 continue
15 time_fen = int(time_num[0:2])*60 + int(time_num[3:])
16 for line in ls[1:]:
17 time_first = int(line[1][0:2])*60 + int(line[1][3:5])
18 time_last = int(line[1][6:8])*60 + int(line[1][9:])
19 if time_first <= time_fen <= time_last :
20 print('时辰:',line[0],'\\n属相:',line[2],'\\n别名和描述:',line[3])
21 elif (23*60 < time_fen <= 24*60) or (0 <= time_fen <= 1*60):
22 print('时辰:',ls[1][0],'\\n属相:',ls[1][2],'\\n别名和描述:',ls[1][3])
23 break
24 fo.close()

代码说明

执行结果示例

当用户输入时间 “11:48” 后，程序将直接输出对应的时辰和相关描述信息：

plaintext

请输入时间: 11:48
时辰: 午时
属相: 马
别名和描述: 日中，又名日正、中午等。这时候太阳最猛烈，阳气达到极限，阴气将会产生，而马是阴类动物。
请输入时间:

项目案例 2 实现整理 HTML 网页内容

项目描述

计算机中存在一个名为 “中国城市名称大全.html” 的文件，该文件来源于网络上爬取的关于中国城市名称大全的网页文件，读者可以使用浏览器打开该文件进行相关网页，也可以使用记事本打开并读取网页代码。中国城市名称大全_百度百科

项目任务

• 任务 1：将中国的所有城市名称写入 “城市大全.csv” 文件，城市名称之间使用逗号分隔，使用记事本和 Excel 打开该文件后可以正常查看。
• 任务 2：将每个城市名自动写入 Excel 表格的第 1 行作为表头，以便于后期继续进行深入操作。

项目分析

从网页代码中可知 “中国城市名称大全.html” 文件中的城市名称分别分布在不同的位置，每行城市名的前后都有相同的标签，例如：<div class="para" label-module="para">，因此只要当程序循环遍历至此部分的内容时，就可按照索引的方式找到后面的城市名。

项目实现代码

python

01 f1 = open('中国城市名称大全.html', 'r', encoding = 'utf-8')
02 f2 = open('城市大全.csv', 'w')
03 a = []
04 for line in f1:
05 if '<div class="para" label-module="para">' in line:
06 a += line.split('>')[1].split('<')[0].split(' ')
07 for i in a:
08 f2.write(i+',')
09 f1.close()
10 f2.close()

代码说明