Python【第三篇】文件操作、字符编码

一、文件操作

文件操作分为三个步骤：文件打开、操作文件、关闭文件，但是，我们可以用with来管理文件操作，这样就不需要手动来关闭文件。

实现原理：

import contextlib
@contextlib.contextmanager
def show():
    print('123')
    yield
    print('456')

with show():
    print('777')
    print('888')
    print('999')

操作步骤

#windows下默认为gbk，要指定编码为'utf-8'
#'r'为只读，'test.txt'为文件路径
f=open('test.txt','r',encoding='utf-8')  #utf-8编码方式打开文件
data=f.read()　　　　　　　　　　　　　　 #操作文件
f.close()　　　　　　　　　　　　　　　　　#关闭文件
print(data)
 
# 用with语句打开，不需要手动关闭
with open('test.txt','r',encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())

示例　

# r，只读模式【默认，不存在则报错】
# w，只写模式【不可读：不存在则创建；存在则清空内容】
# x，只写模式【不可读：不存在则创建，存在则报错】
# a，追加模式【不可读；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，比如r+、w+、x+、a+
# "b"表示以字节的方式操作，rb或r+b，wb或w+b，xb或x+b，ab或a+b，
# 以b方式打开时，读取到的内容是字节类型，写入时也需要提供字节类型，这些都需要程序员来做转换。
# f.tell()   读取指针的位置
# f.seek()  设置指针的位置

# r只读（不存在则报错）
with open('test.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    print(f.read())  # test.txt，不存在，报错

# w只写（不可读，不存在创建，存在则清空）
with open('test.txt', 'w') as f:
    f.write('123')  # 创建test.txt 写入新内容123

# x只写(不可读，不存在创建，存在报错)
with open('test.txt', 'x') as f:
    f.write('666')  # 这里存在，报错

# a追加模式（不可读，不存在创建，存在往末尾追加）
with open('test.txt', 'a') as f:
    f.write('111')  # 往test.txt里面追加111

# 以字节方式打开，将test.txt里面的文件内容清空，往里面写入'大家好'，需要将内容转换成bytes类型
with open('test.txt', 'wb') as f:
    str_data = '大家好'
    byte_data = str_data.encode('utf-8')
    f.write(byte_data)

# 以rb读
with open('test.txt', 'rb') as f:
    data = f.read()
    print(data)  # b'xe5xa4xa7xe5xaexb6xe5xa5xbd'
    print(type(data))  # 打印出读取的类型<class 'bytes'>
    str_data = data.decode('utf-8')
    print(str_data)  # 大家好

# r+形式 写的时候在末尾追加，指针移到到最后
with open('test.txt','r+',encoding='utf-8') as f:
    print(f.tell())  # 打印下 文件开始时候指针指向哪里 这里指向 0
    print(f.read())  # 读出文件内容'大家好'
    print(f.tell())  # 文件指针指到 9，一个汉子三个字符串，指针是以字符为单位
    f.write('我在学习')  # 写入内容'我在学习',需要特别注意此时文件指针在末尾
    print(f.read())  # 指针到末尾去了，所以读取的内容为空
    print(f.tell())  # 指针指到15
    f.seek(0)  # 将指针内容指到 0 位置
    print(f.read()) # 因为文件指针指到开头去了，所以可以读到内容 大家好我在学习

# w+形式 存在的话先清空 一写的时候指针到最后
with open('test.txt', 'w+') as f:
    f.write('python')  # test.txt存在，所以将内面的内容清空，然后再写入 'python'
    print(f.tell())  # 此时指针指向6
    print(f.read())  # 读不到内容，因为指针指向末尾了
    f.seek(0)  # 移动指针到开头
    print(f.read())  # 读到内容

# a+打开的时候指针已经移到最后，写的时候不管怎样都往文件末尾追加
with open('test.txt', 'a+') as f:
    print(f.tell())
    f.write(' is best')
    print(f.read())  # 读不到内容，因为指针指向末尾了
    f.seek(0)  # 移动指针到开头
    print(f.read())  # 读到内容

# x+文件存在的话则报错
with open('test.txt', 'x+') as f:  # FileExistsError: [Errno 17] File exists: 'test.txt'
    print(f.tell())
    f.write(' hello')
    print(f.read())
    f.seek(0)
    print(f.read())　　

同时操作多个文件

# 拷贝A文件到B文件中
with open('A.txt','r',encoding='utf-8') as fr,open('B.txt','w',encoding='utf-8') as fw:
    for line in fr:  # 一行行的读
        fw.write(line)  # 一行行的写

二、字符编码

在python中，编码是一个比较折腾的难点，特别是python2。

首先，了解下这几种编码：

　　ASCII（American Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换代码）是基于拉丁字母的一套电脑编码系统，主要用于显示现代英语和其他西欧语言，其最多只能用 8 位来表示（一个字节），即：2**8 = 256，所以，ASCII码最多只能表示 256 个符号，显然ASCII码无法将世界上的各种文字和符号全部表示，所以，就需要新出一种可以代表所有字符和符号的编码，即：Unicode

　　Unicode（统一码、万国码、单一码）是一种在计算机上使用的字符编码。Unicode 是为了解决传统的字符编码方案的局限而产生的，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，规定虽有的字符和符号最少由 16 位来表示（2个字节），即：2 **16 = 65536，注：此处说的的是最少2个字节，可能更多 

　　UTF-8，是对Unicode编码的压缩和优化，他不再使用最少使用2个字节，而是将所有的字符和符号进行分类：ascii码中的内容用1个字节保存、欧洲的字符用2个字节保存，东亚的字符用3个字节保存...

在python3中，字符串编码是unicode，默认文件编码是utf-8（存在硬盘上的文件），所以可以省略文件头编码声明：#-*- coding:utf-8 -*-

读取到内存会被python解释器自动转换成unicode

而且，所有的unicode字符编码后都会变成bytes类型

但是如果是其他文件编码，如gbk，则需要声明文件编码：#-*- coding:gbk -*-，但是以gbk读取到内存中后，依然会转为unicode

总之，以什么编码方式存在硬盘上（代码字符串文件头定义的编码，比如：# -*- coding:utf8 -*-），就用什么编码方式从硬盘上读，不管什么编码方式，python3都会将字符串在内存中转为unicode

py3自动把文件编码转为unicode必定是调用了什么方法，这个方法就是，decode(解码) 和encode(编码)

UTF-8 --> decode 解码 --> Unicode

Unicode --> encode 编码 --> GBK / UTF-8

#-*- coding:utf-8 -*-
import sys
print(sys.getdefaultencoding())  # utf-8
s = '你好'
print(s)  # 你好
print(type(s))  # <class 'str'>
print(s.encode())  # b'xe4xbdxa0xe5xa5xbd'
s_to_gbk = s.encode('gbk') # 编码成gbk
print(s_to_gbk)  # b'xc4xe3xbaxc3'
print(s_to_gbk.decode('gbk').encode('utf-8')) # gbk转成utf-8，和上面s.encode()一样，b'xe4xbdxa0xe5xa5xbd'

三、练习题（参考答案已放在Q群文件中）

1.实现简单的shell sed替换功能

2.注册

　　注册信息存放在文件中

3.模拟登陆

　　连续登陆失败三次，就锁定用户