6. IO及文件操作

import语句

先看一个示例：

import math

r=5
print('半径为5的圆的面积为：%.2f'%(math.pi*r**2))

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
半径为5的圆的面积为：78.54

上面的程序使用了import语句。
import math的意思是从python标准库中引入math.py模块，这是python中定义的引入模块的方法。import的标准语法如下：

import module1[,module2][,...moduleN]

表示允许一个import导入多个模块，但各个模块之间要用逗号隔开。
当解释器遇到import语句时，如果模块在当前搜索路径就会被导入。搜索路径是一个解释器，会先搜索所有目录的列表。
查看搜索路径的方式：

import sys

print('python当前的搜索路径是：%s'%sys.path)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
python当前的搜索路径是：['D:\Work\Tools\python_workspace\python_2017\class_basic', 'D:\Work\Tools\python_workspace\python_2017', 'D:\Python\python37.zip', 'D:\Python\DLLs', 'D:\Python\lib', 'D:\Python', 'D:\Python\lib\site-packages']

由以上输出结果看到，sys.path输出了一个列表，第一项输出的是执行文件的目录，即我们执行python解释器的目录（如果是脚本，就是运行脚本所在的目录）。
下面我们引入一些不在搜索路径中的模块：

from math import pi
print(pi)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
3.141592653589793

上面的操作中使用了from math import pi的方式，这是什么意思呢？
在Python中，from语句可以从模块中导入指定部分到当前命名空间中，语法如下：

from modname import name1[,name2][,...nameN]

例如，from math import pi语句就是从math模块中导入pi到当前命名空间，该语句不会将math模块整个导入。math函数中其他函数都使用不了。
如果导入模块，就会得到该模块中所有对象；如果指定导入某个对象，就只能得到该对象。

import math
print(math.pi)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
3.141592653589793

import math
print(pi)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
Traceback (most recent call last):
  File "D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py", line 4, in <module>
    print(pi)
NameError: name 'pi' is not defined

from math import pi
print(pi)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
3.141592653589793

由上面的输出结果可以看到，如果在导入math模块时访问pi对象，需要使用math.pi，直接使用pi访问不了，会报错。使用import语句后，可以直接访问pi对象。
如果要访问模块中多个对象，是否需要一个个导入呢？不需要：

from math import pi,sin,...,N

可以从一个导入语句导入多个函数，多个函数之间用逗号分割。
如果要访问模块中多个对象，是否需要一个个导入呢？当然不用：

from math import *

使用该语句可以将math中所有对象都引入，这是一个简单的将项目中所有模块都引入的方法。在实际开发中，这种声明不建议过多使用，这样不利于编写简单、清晰的代码。只有想从给定模块导入所有功能时才使用这种方式。
出了上述几种方式外，还可以为模块取别名：

import math as m
print(m.pi)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
3.141592653589793

给模块取别名的方式为：在导入模块的语句末尾增加一个 ad 子句，后跟上别名名称。
既然可以为模块取别名，当然也可以为函数取别名：

from math import pi as p
print(p)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
3.141592653589793

文件操作

运行程序时，用变量保存数据是一个比较通用的方法。如果希望程序结束后数据仍然能够保存，就不能使用变量保存数据了，需要寻求其他方式保存数据，文件就是一个不错的选择。在程序运行过程中将数据保存到文件，程序运行结束后，相关数据就保存到文件中了。这就涉及到文件的操作。

打开文件

在python中，打开文件使用的是open函数。open函数基本语法如下：

open(file_name[,access_mode][,buffering])

【参数解析】

• file_name变量：是一个包含要访问的文件名称的字符串值。
• access_mode变量：指打开文件的模式，对应有只读、写入、追加等。该变量值不是必须的（不带access_mode变量时，要求file_name存在，否则报异常），默认文件访问模式为只读（r）。
• buffering：如果buffering的值被设为0，就不会有寄存；值取1，访问文件时就会寄存行；值设为大于1的整数，表示就是寄存区的缓冲大小；如果取负值，寄存区的缓冲大小就是系统默认的值。

open函数返回一个File（文件）对象。File对象代表计算机中的一个文件，是python中的另一种类型的值，就像我们熟悉的列表和字典。

path='d:/test.txt'
f_name=open(path)
print(f_name.name)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
d:/test.txt

执行结果告诉我们打开的是d盘下的test.txt文件（执行该程序前，已创建该文件）。

• 文件路径：文件在计算机上的位置。
• 绝对路径：总是从根文件夹开始。
• 相对路径：相对于程序当前工作目录的路径。比如当前工作文件存放路径是D:pythonworkspace，如果使用相对路径，就可以不写这个路径，用一个“.”号代替这个路径值。

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print(f_name.name)

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
./test.txt

执行完程序后，到D:WorkToolspython_workspacepython_2017class_basic路径下查看，可以看到创建了一个名为test.txtde 文件。
除了单个点，还可以用两个点（…）表示父文件夹（上一级文件夹）。

文件模式

模式	描述
t	文本模式 (默认)。
x	写模式，新建一个文件，如果该文件已存在则会报错。
b	二进制模式。
+	打开一个文件进行更新(可读可写)。
U	通用换行模式（不推荐）。
r	以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
rb	以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式。一般用于非文本文件如图片等。
r+	打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。
rb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头。一般用于非文本文件如图片等。
w	打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
wb	以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。一般用于非文本文件如图片等。
w+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
wb+	以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。一般用于非文本文件如图片等。
a	打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
ab	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。也就是说，新的内容将会被写入到已有内容之后。如果该文件不存在，创建新文件进行写入。
a+	打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。文件打开时会是追加模式。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。
ab+	以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾。如果该文件不存在，创建新文件用于读写。

• 使用open函数时，明确指定读模式和什么模式都不指定的效果是一样的。
• 使用写模式可以向文件写入内容。+参数可以用到其他任何模式中，指明读和写都是允许的。比如w+可以在打开一个文件时用于文件的读写。
• 当参数带上字母b时，表示可以用来读取一个二进制文件。

读和写

open函数返回的是一个file对象，有了file对象，就可以开始读取内容。如果希望将整个文件的内容读取为一个字符串值，可以使用file对象的read()方法。
read()方法是从一个打开的文件中读取字符串。注意，python字符串可以是二进制数据，而不是仅仅是文字。

fileObject.read([count])

fileObject 为open函数返回的file对象，count参数是从已打开的文件中读取的字节计数。该方法从文件的开头开始读入，如果没有传入count，就会尝试尽可能多地读取内容，很可能一直读取到文件末尾。
比如我们在test.txt文件中写入“Hello world！Welcome！”，执行如下代码：

path='./test.txt'
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read(12))

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
read result: Hello world！

由执行结果可以看到，通过read方法我们读取了文件中从头开始的12个字符串。

当不传入count值：

path='./test.txt'
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
read result: Hello world！Welcome！

不传入count值的时候，read方法会读取打开文件的所有字节。
出了读取数据外，我们还可以向文件中写入数据。如果打开文件时使用读模式，就不能写入文件，即不能用下面这种形式操作文件：

open(path,'rw')

在python中，用write() 方法向一个文件写入数据。write() 方法可将任何字符串写入一个打开的文件。
write() 方法不会在字符串结尾添加换行符(’ ’)，语法如下：

fileObject.write(string)

fileObject 为open函数返回的File对象，string参数是需要写入文件中的内容。
该方法返回写入文件的字符串的长度。

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print('write length:',f_name.write('Hello World!'))

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
write length: 12

由执行结果可以看到，我们向text.txt文件中写入了12个字符。下面验证一下写入的是否使我们指定的字符，在上面的程序中追加两行代码并执行：

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print('write length:',f_name.write('Hello World!'))

f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

执行结果：
D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
write length: 12
read result: Hello World!

由执行结果可以看到，写入文件的使我们指定的内容。但是，我们在这里执行了两次写入操作，为什么得到的结果只写入了一次？
write() 方法的处理方式是：将覆写原有文件，从头开始，每次写入都会覆盖前面所有内容，就像用一个新值覆盖一个变量的值。若需要在当前文件的字符串后面追加字符，该怎么办呢？
可以将第二个参数 w 更换为 a ，即以追加模式打开文件：

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print('write length:',f_name.write('Hello World!'))
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

f_name=open(path,'a')
print('add length:',f_name.write('welcome!'))
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
write length: 12
read result: Hello World!
add length: 8
read result: Hello World!welcome!

由执行结果看到，输出结果在文件末尾成功添加了指定字符串。

• 如果传递给open函数的文件名不存在，写模式（w）和追加模式（a）就会创建一个新的空文件，然后执行写入或追加。

如果想追加的字符串在下一行，该怎么办呢？
python中，用 表示换行。

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print('write length:',f_name.write('Hello World!'))
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

f_name=open(path,'a')
print('add length:',f_name.write('
welcome!'))
f_name=open(path,'r')
print('read result:',f_name.read())

D:Pythonpython.exe D:/Work/Tools/python_workspace/python_2017/class_basic/temp3.py
write length: 12
read result: Hello World!
add length: 9
read result: Hello World!
welcome!

由执行结果可知，后面追加的内容在下一行了。

关闭文件

一般情况下，一个文件对象在退出程序后会自动关闭，但是为了安全起见，还是要显示地写一个close方法关闭文件：

path='./test.txt'
f_name=open(path,'w')
print('write length:',f_name.write('Hello World!'))
f_name.close()

这段代码和没有加close方法的执行结果一样。这样处理后的函数比没有加close方法时更安全，可以避免在某些操作系统或设置中进行无用的修改，也可以避免用完系统中所打开文件的配额。
对内容更改过的文件一定要记得关闭，因为写入的数据可能被缓存，如果程序或系统因为某些原因崩溃，被缓存部分数据就不会写入文件了。为了安全起见，在使用完文件后一定要记得关闭。

OS模块

os 模块提供了非常丰富的方法用来处理文件和目录。常用方法如下：

方法	描述
os.getcwd	返回当前工作目录，只具体到路径，不具体到文件
os.path.realpath(path)	返回path的真实路径，如果参数是__file__就说明是本文件所在的绝对路径。
os.path.join(path1[, path2[, …]])	把目录和文件名合成一个路径
os.mkdir(path[, mode])	以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。
os.rmdir(path)	删除path指定的空目录，如果目录非空，则抛出一个OSError异常。
os.remove(path)	删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError;
os.listdir(path)	用于返回指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。这个列表以字母顺序。 它不包括 ‘.’ 和’…’ 即使它在文件夹中。
os.path.isdir	判断路径是否为目录,返回布尔值
os.path.isfile	判断路径是否为文件,返回布尔值
os.path.split	拆分路径，返回文件的路径和文件名
os.path.splitext	将文件名和扩展名分开，返回文件路径和文件扩展名