Python学习笔记

课程笔记参考B站视频： Python全栈开发教程。

第十五站 大宝藏

1. 编码格式介绍

前面介绍过字符的编码格式，本章重点介绍其在文件操作中的原理。下面是几个常用字符编码格式之间的关系：

Python的解释器使用的是Unicode(内存)，而.py文件在磁盘上使用UTF-8存储(外存)。要修改.py文件的编码格式，可以在第一行写：

#encoding=编码格式

然后在文件夹中找到该文件，记事本打开另存为，便可以在右下角看到其想要保存成的编码格式。

2. 文件的读写原理

文件的读写俗称"IO操作”，文件进行读、写操作的基本流程如下图（注意最后要关闭文件）：

IO的原理依靠 队列（先进先出） 的数据结构，使得数据呈现出“数据流”的特性（注：C++进行流操作的头文件为#include<iostream.h>)。要使用Python操作磁盘中的文件，具体的过程为（见下图）：编写.py文件（模块）–>解释器执行代码–>OS操作系统资源被调用–>完成磁盘读写操作。

下面介绍Python内置函数 open() ，其用于创建文件对象。在调用后，会在程序中创建一个文件对象，这个对象映射磁盘上的一个真实文件，在进行文件操作的过程中，再通过IO流(+缓冲区)将磁盘文件中的内容与程序中对象的内容进行同步。语法规则为：

file = open(filename[, mode, encoding])
# file：被创建的文件对象名称
# open：创建文件对象的函数
# filename：要创建或打开的文件名称
# mode：打开模式，默认是“只读”
# encoding：文本文件编码格式，默认是“gbk”

下面展示内置函数open()的使用方法：

1. 创建一个a.txt文档，内容为：

去码头整点薯条
圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵

1. 源代码：

print('----------读取磁盘中的文件----------')
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(file.readlines()) # 读取所有的行
file.close()            # 关闭文件

1. 运行结果：

['去码头整点薯条\n', '圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵']

可以看到，方法.readlines()返回一个列表，存储了文本文件中所有的信息。

3. 文件读写操作

本节主要介绍一些常用的文件打开模式（如上图）。按文件中数据的组织形式，文件类型主要分为两类：

1. 文本文件：存储的是普通"字符”文本，默认为unicode字符集，可以使用记本事程序打开。
2. 二进制文件：把数据内容用“字节”进行存储，无法用记事本打开，必须使用专用的软件打开，如mp3音频文件、jpg图片、.doc文档等。

下面是代码示例：

print('----------演示写文件的操作----------')
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'w', encoding='utf-8')
file.write('皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！')
file.close()
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(file.readlines())
file.close()
# 可以观察到程序覆盖了原文件的内容（汪汪教占据了喵喵教的据点）
# 注：若把文件名称更改为一个没有的文件，那么可以观察到程序创建了一个新的文件
print('----------演示追加模式的操作----------')
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'a', encoding='utf-8')
file.write('汪汪汪汪！')
file.close()
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'r', encoding='utf-8')
print(file.readlines())
file.close()
print('----------演示读取二进制文件的操作----------')
png_file = open('E:/python_learn/demo.png', 'rb')
copy_png = open('E:/python_learn/demo_copy.png', 'wb')
copy_png.write(png_file.read()) # 边读边写，复制图片到指定位置
png_file.close()
copy_png.close()
print('图片复制完成！')
# 运行后可以在相应路径下看到复制好的图片
# 注：追加二进制文件可以看到几幅图片并列排放，很有意思
print('----------演示同时读写文件的操作----------')
file = open('E:/python_learn/a.txt', 'w+', encoding='utf-8')
print(file.readlines())
file.write('喵喵喵喵！')
print(file.readlines())
file.close()
# a+可以同时读写，但注意文件存在文件指针在文件末尾，所以读不出东西
# r+可以同时读写，但注意文件指针在文件开头，写进去文本之后，只会读出文本后面的内容
# w+可以同时读写，但注意文件存在会覆盖原内容，一开始是读不出内容的

• 运行结果

----------演示写文件的操作----------
['皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！']
----------演示追加模式的操作----------
['皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！汪汪汪汪！']
----------演示读取二进制文件的操作----------
图片复制完成！
----------演示同时读写文件的操作----------
[]
[]

文件读写操作的关键在于文件指针的位置！

4. 文件对象常用的方法

注：二进制模式可以打开文本文件，但是读出来的内容就不会自动转换成字符，而是以16进制数呈现。
注：.flush()的应用场景为：其他进程要读取该文件，本进程又不想关闭，于是刷新，其他进程读取到的就是最新的文件了。.flush()相当于保存，.close()相当于关闭。

下面是代码示例：

• 将文本文件恢复成：

去码头整点薯条
圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵
皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！

• 源代码：

file = open('E:/python_learn/a.txt', 'r+', encoding='utf-8')
print(file.read(3))         # 只读取3个字符
print('文件指针当前位置为：', file.tell()) # 因为汉字有3个字节
print(file.readline())          # 读取完本行，注意有个换行符
file.seek(3, 0)                 # 非二进制模式打开，只能从文件头计算位置
print(file.readlines())         # 读取剩下的行，并做成列表
# 注意此时文件指针在文件尾
file.writelines(['\n喵喵喵喵\n','汪汪汪汪'])
# 文件指针还是在文件尾
file.seek(file.tell()-3*8-2)    # 将指针向前移动，\n占用2个字节
print(file.readline())          # 读取完本行
file.close()                    # 关闭文件

• 运行结果

去码头
文件指针当前位置为： 9
整点薯条['码头整点薯条\n', '圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵\n', '皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！']
喵喵喵喵

• 文本文件变为：

去码头整点薯条
圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵
皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！
喵喵喵喵
汪汪汪汪

5. with语句（上下文管理器）

with语句可以自动管理上下文资源，不论什么原因跳出with块，都能确保文件正确的关闭（不用再手动写.close()函数），以此来达到释放资源的目的。调用语法为：

with open('文件路径', '文件打开模式') [as 文件对象名称：]with语句体

上面的代码中，with和as之间的语句称为“上下文表达式”，其结果为上下文管理器。同时，也会创建一个运行时上下文，自动调用_ _enter_ _()方法，并将返回值赋给as后面声明的文件对象。离开运行时上下文，自动调用上下文管理器的特殊方法_ _exit_ _()。

注：若一个类对象实现了_ _enter_ _()方法和_ _exit_ _()方法，那这个类对象就遵守了上下文管理协议，这个类对象的实例对象就称为上下文管理器。

下面是 创建上下文管理器对象 的代码示例：

class MyContentMgr(object):def __enter__(self):print('enter方法被调用了')return selfdef __exit__(self, exc_type, exc_val, exc_tb):print('exit方法被调用了')def show(self):# print('show方法被调用了')print('show方法被调用了', 1.0/0)with MyContentMgr() as file: # 等价于file = MycontentMgr()file.show()

• 下面执行show()方法中的正确语句，其运行结果为：

enter方法被调用了
show方法被调用了
exit方法被调用了

• 即使执行过程中报错，也会自动调用_ _exit_ _()函数回收内存，下面是运行结果：

enter方法被调用了
exit方法被调用了
Traceback (most recent call last):File "E:/python_learn/proiect1/chp15/demo5.py", line 16, in <module>file.show()File "E:/python_learn/proiect1/chp15/demo5.py", line 13, in showprint('show方法被调用了', 1.0/0)
ZeroDivisionError: float division by zero

下面是 正常演示with语句 的代码示例：

with open('E:/python_learn/a.txt','r',encoding='utf-8') as file:print(file.read())# 不用再手动写.close()函数，免得忘记写造成文件资源的浪费

• 运行结果

去码头整点薯条
圣火昭昭 圣光耀耀 凡我弟子 喵喵喵喵
皓月苍苍，皓月朗朗，凡我教徒，汪汪汪汪！
喵喵喵喵
汪汪汪汪

以后进行文件操作时，建议都放进with语句块中。

比如下面这三行语句实现的文件的复制：

'''使用with语句实现文件的复制'''
with open('E:/python_learn/a.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:copy_file = open('E:/python_learn/a_copy.txt', 'w', encoding='utf-8')copy_file.write(file.read())

运行之后就可以在相应的文件夹中看到复制的文本文件。

6. 目录操作

os模块 是Python内置的与操作系统功能和文件系统相关的模块，该模块中的语句的执行结果通常与操作系统有关，在不同的操作系统上运行，得到的结果可能不一样。 os模块 与 os.path模块 用于对目录或文件进行操作。该模块属于Python自带的一个模块，不需要下载可以直接导入。

下面是代码示例：

import os
'''打开记事本'''
os.system('notepad.exe') # 与win+r --> notepad等价
'''打开计算器'''
os.system('calc.exe')
'''直接调用可执行文件'''
os.startfile('D:\\Program Files\\MATLAB\\R2022a\\bin\\matlab.exe') # 注意转义字符的问题，我的matlab路径

• 运行后会依次启动记事本、计算器、matlab。

下表是 os模块 中对于目录的一些操作函数及其说明：

下面是代码示例：

import os
print('-----------演示os.getcwd-----------')
print('当前文件所在目录：', os.getcwd())
print('-----------演示os.listdir-----------')
print('指定目录下包含：', os.listdir()) # 不写路径就默认是当前文件夹
print('-----------演示os.mkdir-----------')
os.mkdir('test')
print('创建单级目录后包含：', os.listdir())
print('-----------演示os.makedirs-----------')
os.makedirs('test/dir1/dir2')
print('多级目录中包含：', os.listdir('test/dir1'))
print('-----------演示os.removedirs-----------')
os.removedirs('test/dir1/dir2')
print('删除多级目录后：', os.listdir())
print('-----------演示os.chdir-----------')
os.chdir('../chp14')
print('当前文件所在目录：', os.getcwd())
# os.walk()方法放在本节的最后演示。
# help(os.mkdir)

• 运行结果

-----------演示os.getcwd-----------
当前文件所在目录： E:\python_learn\proiect1\chp15
-----------演示os.listdir-----------
指定目录下包含： ['demo1.py', 'demo2.py', 'demo3.py', 'demo4.py', 'demo5.py', 'demo6.py', 'demo7.py', 'demo8.py', 'demo9.py']
-----------演示os.mkdir-----------
创建单级目录后包含： ['demo1.py', 'demo2.py', 'demo3.py', 'demo4.py', 'demo5.py', 'demo6.py', 'demo7.py', 'demo8.py', 'demo9.py', 'test']
-----------演示os.makedirs-----------
多级目录中包含： ['dir2']
-----------演示os.removedirs-----------
删除多级目录后： ['demo1.py', 'demo2.py', 'demo3.py', 'demo4.py', 'demo5.py', 'demo6.py', 'demo7.py', 'demo8.py', 'demo9.py']
-----------演示os.chdir-----------
当前文件所在目录： E:\python_learn\proiect1\chp14

下表是 os.path模块 中对于目录的一些操作函数及其说明：

下面是代码示例：

print('-----------演示os.path.abspath-------------')
print(os.path.abspath('demo9.py'))
print('-----------演示os.path.exists--------------')
print(os.path.exists('demo9.py'), os.path.exists('demo20.py'))
print('-----------演示os.path.join----------------')
str = os.path.join(os.getcwd(), 'demo9.py') # 将路径拼成一个字符串
print(str)
print('-------演示os.path.split/splitext----------')
print(os.path.split(str))
print(os.path.splitext(str))
print('------演示os.path.basename/dirname---------')
print(os.path.basename(str))
print(os.path.dirname(str))
print('-----------演示os.path.isdir---------------')
print('\''+str+'\'',' is path? ', os.path.isdir(str))
print('\''+os.getcwd()+'\'','is path? ', os.path.isdir(os.getcwd()))

• 运行结果

-----------演示os.path.abspath-------------
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo9.py
-----------演示os.path.exists--------------
True False
-----------演示os.path.join----------------
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo9.py
-------演示os.path.split/splitext----------
('E:\\python_learn\\proiect1\\chp15', 'demo9.py')
('E:\\python_learn\\proiect1\\chp15\\demo9', '.py')
------演示os.path.basename/dirname---------
demo9.py
E:\python_learn\proiect1\chp15
-----------演示os.path.isdir---------------
'E:\python_learn\proiect1\chp15\demo9.py'  is path?  False
'E:\python_learn\proiect1\chp15' is path?  True

针对上述os模块和os.path模块的函数，完成课堂实例：列出当前目录（工作目录）下所有的.py文件。

下面是代码示例：

'''课堂案例：列出指定目录下的所有py文件'''
import os
import os.path
dir_list = os.listdir()
print('当前目录下包含：\n', dir_list)
print('其中.py文件有：')
for item in dir_list:exte_name = os.path.splitext(item)[1]if exte_name == '.py':print(item)'''-----------老师的方法------------'''
# import os
# lst = os.listdir()
# for filename in lst:
#     if filename.endswith('.py'):
#         print(filename)
# # 注：亮点是使用了字符串的endswidth方法

• 运行结果

当前目录下包含：
['demo1.py', 'demo10.py', 'demo2.py', 'demo3.py', 'demo4.py', 'demo5.py', 'demo6.py', 'demo7.py', 'demo8.py', 'demo9.py', '新建 文本文档.txt', '新建文件夹']
其中.py文件有：
demo1.py
demo10.py
demo2.py
demo3.py
demo4.py
demo5.py
demo6.py
demo7.py
demo8.py
demo9.py

在最后，来演示一下os.walk()方法。os.walk()方法在办公自动化中最常用到，非常重要，所以单独演示。

下面是代码示例：

'''演示os.walk()的使用方法'''
import os
import os.path
path = os.getcwd()
lst_files = os.walk(path)
print('-----------1.依次输出每个目录下的文件属性-----------')
for dirpaths,dirnames,filenames in lst_files:print('-----------------------------')print(dirpaths)print(dirnames)print(filenames)
print('-----------2.输出当前目录下所有目录及文件的完整路径--------')
lst_files = os.walk(path)
for dirpaths2,dirnames2,filenames2 in  lst_files:print('-----------------------------')for i in dirnames2:print(os.path.join(dirpaths2, i))for i in filenames2:print(os.path.join(dirpaths2, i))

• 运行结果

-----------1.依次输出每个目录下的文件属性-----------
-----------------------------
E:\python_learn\proiect1\chp15
['新建文件夹']
['demo1.py', 'demo10.py', 'demo11.py', 'demo2.py', 'demo3.py', 'demo4.py', 'demo5.py', 'demo6.py', 'demo7.py', 'demo8.py', 'demo9.py', '新建 文本文档.txt']
-----------------------------
E:\python_learn\proiect1\chp15\新建文件夹
[]
['新建 RTF 文件.rtf']
-----------2.输出当前目录下所有目录及文件的完整路径--------
-----------------------------
E:\python_learn\proiect1\chp15\新建文件夹
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo1.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo10.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo11.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo2.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo3.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo4.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo5.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo6.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo7.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo8.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\demo9.py
E:\python_learn\proiect1\chp15\新建 文本文档.txt
-----------------------------
E:\python_learn\proiect1\chp15\新建文件夹\新建 RTF 文件.rtf

注意，迭代器对象只能使用一次，后续再执行一次，结果就会为空。所以，上面的代码更好的写法是直接将.walk()语句放进for循环中，如：

for dirpaths,dirnames,filenames in os.walk(path):

7. 本章作业

1. 记录用户登录日志

下面是代码示例：

import time
import os.path
logname = 'loginfo.txt'
# 记录日志
def write_loginfo(username):with open(logname, 'a', encoding='utf-8') as wfile:datetime = time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S',time.localtime())wfile.write(f'用户名：{username}，登录时间：{datetime}\n')# 读取日志
def read_loginfo():if os.path.exists(logname):with open(logname, 'r', encoding='utf-8') as rfile:loginfo = rfile.readlines()if not loginfo:print('还没有用户登录过系统！')else:for i in loginfo:print(i, end='')else:print('还没有用户登录过系统！')if __name__ == '__main__':username = input('请输入用户名：')userpwd = input('请输入密码：')# if (username=='admin' and userpwd=='admin') or (username=='user' and userpwd=='user'):if username==userpwd:print('登录成功！')write_loginfo(username)while True:con_judge = input('0.退出  1.查看登录日志 ')if con_judge!='0' and con_judge!='1':continueelse:breakif con_judge=='1':read_loginfo()else:print('用户名和密码不匹配，登陆失败！')

• 运行结果

请输入用户名：lala
请输入密码：lala
登录成功！
0.退出  1.查看登录日志 1
用户名：admin，登录时间：2022-07-17 15:04:06
用户名：admin，登录时间：2022-07-17 15:04:55
用户名：admin，登录时间：2022-07-17 15:06:14
用户名：admin，登录时间：2022-07-17 15:06:42
用户名：user，登录时间：2022-07-17 15:08:54
用户名：root，登录时间：2022-07-17 15:09:41
用户名：root，登录时间：2022-07-17 15:09:58
用户名：lala，登录时间：2022-07-17 15:11:27

2. 模拟淘宝客服自动回复

下面是代码示例：

replyfile = 'reply.txt'
# 创建一个话术文件
def write_replyfile():str_reply = '''订单|如果您有任何订单问题，可以登录淘宝账号,点击“我的订单”，查看订单详情
物流|如果您有任何物流问题，可以登录淘宝账号,点击“我的订单”，查看商品物流
账户|如果您有任何账户问题，可以联系淘宝客服,电话: XXXX - XXXXXX
支付|如果您有任何支付问题，可以联系支付宝客服, QQ: xxxxxxx'''with open(replyfile, 'w', encoding='utf-8') as wfile:wfile.write(str_reply)# 在reply文件中查找相应的功能
def find_answer(qusetion):with open(replyfile, 'r', encoding='utf-8') as rfile:while True:str = rfile.readline()if not str:print('亲亲，小蜜暂不支持您想要的功能哦~\n')breakelse:lst_str = str.split('|')if qusetion==lst_str[0]:print(lst_str[1].rstrip('\n') + '\n')returnif __name__ == '__main__':write_replyfile()while True:print('可支持功能有：订单 物流 账户 支付 退出')inword = input('亲亲有什么问题呢？')if inword=='退出':print('亲亲再见呦~')breakelse:find_answer(inword)

• 运行结果

可支持功能有：订单 物流 账户 支付 退出
亲亲有什么问题呢？账户
如果您有任何账户问题，可以联系淘宝客服,电话: XXXX - XXXXXX可支持功能有：订单 物流 账户 支付 退出
亲亲有什么问题呢？退出
亲亲再见呦~

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