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前言

Python作为一种高效且易于学习的编程语言，提供了一系列强大的文件操作功能，使得用户能够轻松地实现文件的读取、写入和管理。本章将详细讲解文件的编码以及读取操作。

本篇文章参考：黑马程序员

一、文件的编码

思考：计算机只能识别0和1，那么我们丰富的文本文件是如何被计算机识别并存储在硬盘中呢？
答案：使用编码技术（密码本）将内容翻译成0和1存入。

编码技术，即翻译的规则，记录了内容和二进制间进行相互转换的逻辑。

计算机中存在多种编码格式，如UTF-8、GBK和Big5等。这些编码将文本内容转换为二进制数据，不同的编码会产生不同的二进制表示，因此在进行文件读写操作时，使用正确的编码非常重要。UTF-8作为一种全球通用的编码格式，因其兼容性和灵活性，已成为互联网和现代应用中最广泛采用的编码方式。

二、文件的读取

内存中存放的数据在计算机关机后就会消失。要长久保存数据，就要使用硬盘、光盘、U 盘等设备。为了便于数据的管理和检索，计算机引入了“文件”的概念。
一篇文章、一段视频、一个可执行程序，都可以被保存为一个文件，并赋予一个文件名。操作系统以文件为单位管理磁盘中的数据。一般来说，文件可分为文本文件、视频文件、音频文件、图像文件、可执行文件等多种类别。

在日常生活中，文件操作主要包括打开、关闭、读、写等操作。我们平常对文件的基本操作大概可以分为打开文件、读写文件、关闭文件这三个步骤 。

1.打开文件

open()打开函数：
在Python，使用open函数，可以打开一个已经存在的文件，或者创建一个新文件。

基本语法：
open(name,mode,encoding)

• name：指定了要打开的文件的完整路径或相对路径（可包含文件的目录、文件名以及文件扩展名）
• mode：设置打开文件的访问模式（只读、写入、追加等）
  
• encoding:编码格式（推荐使用UTF-8）

在电脑的D盘中新建一个test.txt的文本文件，并输入如下内容：

# "D:/test.txt" 是test.txt的文本文件的绝对路径
f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
print(type(f))

<class ‘_io.TextIOWrapper’>

注意：

• 此时的f是open函数的文件对象，对象是Python中一种特殊的数据类型，拥有属性和方法，可以使用对象.属性或对象.方法对其进行访问
• Python中open函数的参数签名通常为open(name, mode='r', buffering=-1, encoding=None,errors=None,newline=None, closefd=True, opener=None)
  由于encoding参数不是open函数的第三个位置参数，所以不能使用位置参数传递，需用关键字参数直接指定，以避免潜在的混淆和错误
• <class '_io.TextIOWrapper'>是 Python 中一个类的表示形式，表示当前对象是一个文本文件的包装器

2.读取文件

①read()方法：

基本语法：
文件对象.read(num)

num表示要从文件中读取的数据的长度（单位是字节）。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取10个字节的结果：{f.read(10)}")

输出结果：
读取10个字节的结果：床前明月光，疑是地上

如果没有传入num，那么就表示读取文件中所有的数据。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取全部内容的结果：{f.read()}")

输出结果：
读取全部内容的结果：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。

连续调用read()方法来读取文件时，每次调用都会从上次读的位置继续往下读取。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——read()
print(f"读取10个字节的结果：{f.read(10)}")
print(f"读取全部内容的结果：{f.read()}")

输出结果：
读取10个字节的结果：床前明月光，疑是地上
读取全部内容的结果：霜。举头望明月，低头思故乡。

【分析】
第一次调用read():
f.read(10) 文件指针会从文件的开头读取10个字节，并将文件指针移动到第11个字节处，即读取“床前明月光，疑是地上”。
第二次调用read():
它将从文件指针当前位置（即第11个字节）开始读取，直到文件结束。因此f.read() 会读取从当前文件指针位置到文件末尾的所有内容“霜。 举头望明月，低头思故乡。”

②readlines()方法：

基本语法：
文件对象.readlines()

readlines可以按照行的方式把整个文件中的内容进行一次性读取，并且返回的是一个列表，其中每一行的数据为一个元素。
在test.txt文本文件中输入如下内容：

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 读取文件——readlines():读取文件全部行，封装到列表中
lines=f.readlines()
print(f"lines对象的类型：{type(lines)}")
print(f"lines对象的内容：{lines}")  

输出结果：
lines对象的类型：<class ‘list’>
lines对象的内容：[‘床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。\n’, ‘111，222，333，444，555\n’, ‘aaabbbccc’]

在文本文件中，不同的行是通过换行符\n 来分隔的。当你在文本编辑器中输入文本并按下 Enter 键时，实际上是在文本中插入了一个换行符。使用 readlines() 方法从文件中读取所有行时，每行的内容也包括结束时的换行符\n。

③readline()方法：
一次读取一行内容。

基本语法：
文件对象.readline()

在test.txt文本文件中输入如下内容：

# 读取文件——readline():一次读取一行内容
f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
line1=f.readline()
line2=f.readline()
print(f"第一行数据：{line1}")
print(f"第二行数据：{line2}")

输出结果：
第一行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。


第二行数据：111，222，333，444，555

使用 readline() 方法读取文件时，返回的每一行都包含行末的换行符\n。当你打印输出时，行末的换行符\n会导致内容之间多出一个空行。
为了避免这种情况，可以在打印时使用 strip() 方法从字符串中去除多余的换行符和其他空白字符。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
line1=f.readline()
line2=f.readline()
print(f"第一行数据：{line1.strip()}")  
print(f"第二行数据：{line2.strip()}")

输出结果：
第一行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。
第二行数据：111，222，333，444，555

④for循环读取文件行：
在test.txt文本文件中输入如下内容：

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# for循坏读取文件行
# 每一个line临时变量，就记录了文件的一行数据
i=0
for line in f:
    i+=1
    print(f"第{i}行数据：{line.strip()}")

输出结果：
第1行数据：床前明月光，疑是地上霜。举头望明月，低头思故乡。
第2行数据：111，222，333，444，555
第3行数据：aaabbbccc

3.关闭文件

①close语法：

基本语法：
close() 关闭文件对象

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 调用 time 模块中的 sleep 函数，用于让程序暂停执行一段时间
# 500000 是暂停的时间，单位是秒
time.sleep(500000)

运行该段代码，发现test.txt文本文件不能被删除或者重命名，并且显示test.txt文本文件正在被Python占用。

【分析】
在调用 time.sleep(500000) 之前，文件 test.txt 处于打开状态。由于文件在打开后没有被关闭，所以操作系统将该文件标记为“正在使用中”。此时操作系统会阻止对文件的删除操作，防止数据损坏以及不一致性。因此，无法删除 test.txt 文件，系统会提示该文件正在被 Python 占用。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 文件的关闭
f.close()
time.sleep(500000)

运行后，可以正常删除test.txt文本文件。

【分析】
通过调用 f.close()，显式地关闭了文件，释放了文件的资源，并通知操作系统该文件不再被程序占用。由于文件已经被关闭，操作系统不再将其标记为“正在使用中”，因此可以正常删除 test.txt 文件。

f = open("D:/test.txt", "r", encoding="UTF-8")                                                     
f.close()
time.sleep(500000)  

运行该段代码，发现test.txt文本文件不能被删除或者重命名，并且显示test.txt文本文件正在被Python占用。

【分析】
time.sleep(500000)使程序暂停大约139小时（500000秒）。在这段时间内文本文件 test.txt 会处于打开状态。只有在 time.sleep(500000) 完成后，程序才会继续执行并调用 f.close()，此时文件才会被关闭。

②with open语法：
通过在with open的语句块中对文件进行操作，可以在操作完成后自动关闭close文件，避免遗忘掉close方法。

基本语法：
with open(“文件路径”,“模式”) as 文件对象:
  # 在这里进行文件操作
  …
#文件在这里自动关闭

#with open语法操作文件:执行完后自动将文件关闭
with open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8") as f:
    for line in f:
        print(f"每一行数据：{line}")
time.sleep(500000)

运行后，可以正常删除test.txt文本文件。

【例题】
通过Windows的文本编辑器软件，将如下内容复制并保存到test.txt文本文件中，文件可以存储在任意位置。通过文件读取操作读取此文件，统计itheima单词出现的次数。

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 方式一：读取全部内容，通过字符串count方法统计apple单词数量
content=f.read()
num=content.count("apple")
print(f"apple出现了{num}次")
# 关闭文件
f.close()

输出结果：
apple出现了2次

f=open("D:/test.txt","r",encoding="UTF-8")
# 方式二：一行行地读取内容
count=0     # 使用count变量来累计apple出现的次数
for line in f:
    # 通过strip方法去除换行符
    line=line.strip()
    # 通过split方法按空格切分
    words=line.split(" ")
    for word in words:
        if word=="apple":
            # 进行数量的累加
            count+=1
print(f"apple出现了{count}次")
# 关闭文件
f.close()

输出结果：
apple出现了2次