Python基础之字符编码，文件操作流与函数

一.字符编码

1.字符编码的发展史

阶段一：现代计算机起源于美国，最早诞生也是基于英文考虑的ASCII

　　　　ASCII:一个Bytes代表一个字符（英文字符/键盘上的所有其他字符），1Bytes=8bit，8bit可以表示0-2**8-1种变化，即可以表示256个字符

　　　　ASCII最初只用了后七位，127个数字，已经完全能够代表键盘上所有的字符了（英文字符/键盘的所有其他字符）

　　　　后来为了将拉丁文也编码进了ASCII表，将最高位也占用了
 
阶段二:为了满足中文，中国人定制了GBK

　　GBK:2Bytes代表一个字符

　　为了满足其他国家，各个国家纷纷定制了自己的编码

　　日本把日文编到Shift_JIS里，韩国把韩文编到Euc-kr里
 
阶段三：各国有各国的标准，就会不可避免地出现冲突，结果就是，在多语言混合的文本中，显示出来会有乱码。

　　于是产生了unicode，　统一用2Bytes代表一个字符，　2**16-1=65535，可代表6万多个字符，因而兼容万国语言

　　但对于通篇都是英文的文本来说，这种编码方式无疑是多了一倍的存储空间（二进制最终都是以电或者磁的方式存储到存储介质中的）

　　于是产生了UTF-8，对英文字符只用1Bytes表示，对中文字符用3Bytes

需要强调的一点是：

　　unicode：简单粗暴，所有字符都是2Bytes，优点是字符->数字的转换速度快，缺点是占用空间大

　　utf-8：精准，对不同的字符用不同的长度表示，优点是节省空间，缺点是：字符->数字的转换速度慢，因为每次都需要计算出字符需要多长的Bytes才能够准确表示

2.文本编辑器存取文件的原理（notepad++，pycharm等）

　　打开编辑器就启动了 一个进程，是在内存中的，所以在编辑器编写的内容也都是存放于内存中的，断电后数据丢失，因而需要保存到硬盘上。

点击保存按钮，就从内存中把数据刷到了硬盘上。在这一点上，我们编写一个py文件（没有执行），跟编写其他文件没有任何区别，都只是在编写一堆字符而已。

3.python解释器执行py文件的原理

　　阶段一：启动python解释器
　　阶段二：python解释器此时就是一个文本编辑器，负责打开文件test.py,即从硬盘中读取test.py的内容到内存中
　　此时，python解释器会读取test.py的第一行内容，#coding:utf-8，来决定以什么编码格式来读入内存，这一行就是来设定python解释器这个软件的编码使用的编码格式这个编码，
　　可以用sys.getdefaultencoding()查看，如果不在python文件指定头信息＃-*-coding:utf-8-*-,那就使用默认的
　　python2中默认使用ascii，python3中默认使用utf-8
　　阶段三：读取已经加载到内存的代码（unicode编码的二进制），然后执行，执行过程中可能会开辟新的内存空间，比如x="json"
　　内存的编码使用unicode，不代表内存中全都是unicode编码的二进制，
　　在程序执行之前，内存中确实都是unicode编码的二进制,比如从文件中读取了一行x="json",其中的x，等号，引号，地位都一样，都是普通字符而已，都是以unicode编码的二进制形式存放与内存中的
　　但是程序在执行过程中，会申请内存（与程序代码所存在的内存是俩个空间），可以存放任意编码格式的数据，比如x="json",会被python解释器识别为字符串，会申请内存空间来存放"hello"，然后让x指向该内存地址，此时新申请的该内　　存地址保存也是unicode编码的json,如果代码换成x="json".encode('utf-8'),那么新申请的内存空间里存放的就是utf-8编码的字符串json了

二.文件操作

打开文件的方式有：

• r，只读模式（默认）
• w，只写模式（不可读；不存在则创建；存在则删除内容；）
• a，追加模式（可读；   不存在则创建；存在则只追加内容；）

"+"表示可以同时读写某个文件

• r+，可读写文件（可读；可写）
• w+，写读文件（可写；可读）
• a+，同a

"b"表示处理二进制文件

• rb
• wb

现有如下文件：

飞机飞过天空 天空之城
落雨下的黄昏的我们
此刻我在异乡的夜里
感觉着你忽明忽暗
我想回到过去 沉默着欢喜
天空之城在哭泣越来越明亮的你
爱情不过是生活的屁
折磨着我也折磨着你
港岛妹妹
你献给我的西班牙馅饼
甜蜜地融化了我
天空之城在哭泣
港岛妹妹
我们曾拥有的甜蜜的爱情
疯狂地撕裂了我
天空之城在哭泣
有人路过那里 回来告诉我
天空之城在哭泣无法呼吸的你
此刻我在异乡的夜里
想念着你越来越远

1."r"读取文件，并将文件输出出来，encoding="utf-8"是将文件读取出来以后转换成utf-8格式，在windows下防止因为编译格式问题乱码。如果是read(4)，4表示读的是字符。

f = open("a.txt", "r", encoding="utf-8")
data = f.read()
f.close
print(data)

 2."w"写入文件，将之前的文件清空后写入。

f = open("a.txt", "w", encoding="utf-8")
f.write("炎黄子孙")
f.close

 3."a"写入文件，不清空之前的文件，将光标移到文件的最后，追加写入。

f = open("a.txt", "a", encoding="utf-8")
f.write("
炎黄子孙")
f.close()

 4.利用with语句来帮我们调用clese()方法，当with执行完之后，内部会自动关闭并释放文件资源。

with open("a.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())

 5.seek()内指定的数字代表的是字节数，以文件起始位置作为开始。

with open("a.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    f.seek(3)  # 默认情况，是以文件起始位置作为开始，往后移动3个bytes
    print(f.readline()) # 读取文件第一行
"""
输出结果：
机飞过天空 天空之城
"""

 6.closed判断文件是否是关闭状态，返回True或者False

f = open("a.txt", "r", encoding="utf-8")
f.close()
print(f.closed)
"""
输出结果：
True
"""

 7.encoding查看文件编码。

f = open("a.txt", "r", encoding="utf-8")
print(f.encoding)
"""
输出结果：
utf-8
"""

 8.name查看文件名

f = open("a.txt", "r", encoding="utf-8")
print(f.name)
"""
输出结果：
a.txt
"""

 9.mode指定操作模式，不指定的话默认是r模式（可以改变位置）

f = open("a.txt", encoding="utf-8", mode ="r")

10. readable判断文件是否是r模式打开，返回True或False

f = open("a.txt", encoding="utf-8", mode ="r")
print(f.readable())  # 判断文件是否是r模式打开
"""
输出结果：
True
"""

11. writable判断文件是否是w模式打开，返回True或False

f = open("a.txt", encoding="utf-8", mode ="w")
print(f.writable()) # 判断文件是否是w模式打开
"""
输出结果：
True
"""xt", encoding="utf-8", mode ="w")

12.readline打印一行，end是不打印换行符

f = open("a.txt", encoding="utf-8", mode ="r")
print(f.readline(), end="")  # readline读取一行，end是不打印换行符
print(f.readline(), end="")
"""
输出结果：
飞机飞过天空 天空之城
落雨下的黄昏的我们
"""

 13.文件修改

import os
read_f = open("a.txt", "r", encoding="utf-8")
write_f = open("b.txt", "w", encoding="utf-8")
for line in read_f.readlines():  # 将a.txt中的文件遍历出来
    if line.startswith("飞机飞过天空天空之城"): # 判断第一句是否是想要修改的内容
        line=("李志，天空之城
")
    write_f.write(line)
read_f.close()
write_f.close()
os.remove("a.txt") # 将a.txt删除
os.rename("b.txt", "a.txt") # 把b.txt改成a.txt

 14.文件操作，类似于日志的实时更新

import time
with open('access.log','r', encoding='utf-8') as f:
    f.seek(0, 2)
    while True:
        line = f.readline().strip() # 移除字符串头尾指定的字符（默认为空格）
        if line:
            print('新增一行日志：',line)
        time.sleep(0.5) # 睡眠0.5秒
"""
输出结果：
新增一行日志： 123456
 """

 15.copy图片文件

with open('1.jpg','rb') as read_f,
        open('2.jpg','wb') as write_f:
    data=read_f.read()
    write_f.write(data)

三.函数

函数介绍：

函数是组织好的，可重复使用的，用来实现单一，或相关联功能的代码段。

1.python的内置函数，如：sum，max，min等

a = len('hello') # 打印长度
b = max([1, 2, 3]) # 求最大值
print(a)
print(b)
"""
输出结果：
5
3
"""

定义函数： 

1.自定义函数

def print_star():
    print('*'*6)
def print_msg():
    print('hello world')
print_star()
print_msg()
print_star()
"""
输出结果：
******
hello world
******
"""

2.先定义后使用。

def foo():  # 指向内存地址
    print("from foo")
print(foo)
"""
输出结果：
<function foo at 0x0000014692FB7F28>
"""

3.函数的使用包含两个阶段：定义阶段和使用阶段。

语法

def 函数名(参数1， 参数2，...):

　　"""文档注释"""

　　函数体

　　return 值

4.函数定义的三种形式。

a.无参函数：如果函数的功能仅仅执行一些操作而已，就定义成无参函数，无参函数通常都有返回值。

def print_star():
    print('*'*6)

 b.定义有参函数：函数的执行依赖于外部传入的参数，有参函数通常都有返回值。

def my_max(x,y):
    res=x if x >y else y
    return res

c.空函数

def select():
    """
    select
    """
    pass

调用函数：

1.调用无参函数，定义时无参，调用时也无需传入参数。

def foo(): 
    print("from foo")
foo()
"""
输出结果：
from foo
"""

 2.调用有参函数，定义时有参，调用时也必须有参。

def bar(name):
    print("bar=====>",name)
bar("json")
"""
输出结果：
bar=====> json
"""

3. 调用函数的表达式形式。

def my_max(x, y):
    res=x if x >y else y
    return res
res = my_max(12,23)*10
print(res)
"""
输出结果：
230
"""

 4.把函数调用，当成另外一个函数的参数，求三个数的最大值。

def my_max(x, y):
    res=x if x >y else y
    return res
res = my_max(my_max(9,5), 80)
# res = my_max(12,23)*10
print(res)
"""
输出结果：
80
"""

函数的返回值：

1.不写return，python默认返回None

def foo():
    print("from foo")
res = foo()
print(res)
"""
以下三种情况返回都是None：
没有 return
return 后边什么都不写
return None
"""

2.return一个值，函数调用返回的结果，也是这个值。

def foo():
    print("from foo")
    x = 1
    return x
res = foo()
print(res)
"""
输出结果：
1
"""

3.return 值1，值2，值3...返回的是一个元组形式。

def foo():
    print("from foo")
    return 1, [1, 2, 3], (1, 2, 3),{}
res = foo()
print(res)
"""
输出结果：
(1, [1, 2, 3], (1, 2, 3), {})
"""

函数参数：

详细的分函数的参数有五种：

位置参数，关键字参数，默认参数，可变长参数（*args,  **kwargs），命名关键字参数。

a.位置参数

def foo(x ,y): # 位置形参，必须必须被传值的参数
    print(x, y)
foo(1, 2) # 位置实参，与形参一一对应
"""
输出结果：
1 2
"""

 b.关键字参数key=value。

关键字参数需要注意的问题：

1.关键字实参必须在位置实参后边，

2.不允许对一个形参重复传值。

def foo(a ,b, c): 
    print(a ,b, c)
foo(c=1,b=2,a=3) 
"""
输出结果：
3 2 1
"""

 c.默认参数

默认参数需要注意的问题：

1.默认参数必须在非默认参数后，

2.默认参数在定义阶段就已经赋值了，而且只能在定义阶段赋值一次，

3.默认参数的值通常定义成不可变类型。

def register(name,age,sex='male'): #形参：默认参数
    print(name,age,sex)

register('a', age=18)
register('a1', 28)
register('a2', 30)
register('a3', 29)

register('钢蛋', 20, 'female')
register('钢蛋', sex='female', age=19)

"""
a 18 male
a1 28 male
a2 30 male
a3 29 male
钢蛋 20 female
钢蛋 19 female
"""

 d.可变长参数

①*args

def foo(x,y,*args): #*会把溢出的按位置定义的实参都接收，以元组的形式赋值给args
    print(x,y)
    print(args)
foo(1, 2, 3, 4, 5)

"""
1 2
(3, 4, 5)

"""

 ②**kwargs

def foo(x, y, **kwargs):  # **会把溢出的按关键字定义的实参都接收，以字典的形式赋值给kwargs
    print(x, y)
    print(kwargs)
foo(1,2,a=1,name='egon',age=18)
"""
1 2
{'name': 'egon', 'age': 18, 'a': 1}
"""