農(nóng)歷六月初一
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多飲水、鮮奶，女神親近指數(shù)較高

進(jìn)入正題

本節(jié)內(nèi)容如下：

• 什么是IO
• 文件內(nèi)容操作
  • 操作文本文件
  • 操作二進(jìn)制文件
• 內(nèi)存IO
  • 初步認(rèn)識io模塊
• 目錄和文件的操作
  • 初步認(rèn)識os模塊
  • 文件的創(chuàng)建、重命名、刪除
  • 目錄的創(chuàng)建、重命名、刪除
• 序列化操作

1. 什么是IO

IO：Input/Output~輸入/輸出的意思
任何編程語言，核心都是對數(shù)據(jù)的處理，對數(shù)據(jù)的處理一般情況下就是指代數(shù)據(jù)的輸入和輸出
常規(guī)情況下，我們在程序運行的過程中，將數(shù)據(jù)頻繁的輸入或者輸出到計算機的內(nèi)存中，讓程序正常的運行；
由于程序中的數(shù)據(jù)并不是能持久保存的，所以在一些情況下，我們將數(shù)據(jù)輸入或者輸出到計算機中的文件中來進(jìn)行永久保存；
所以各種編程語言中，都提供了豐富并且完善的輸入輸出流的API接口控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出（讀/寫）~

運行中的程序，可以將數(shù)據(jù)臨時保存在內(nèi)存中【向內(nèi)存中輸出數(shù)據(jù)】，也可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀取出來在程序中使用【向程序中輸入數(shù)據(jù)】

num = 12 # 將一個數(shù)據(jù)12，賦值給變量num，num和對象12被輸出保存到計算機內(nèi)存中了
print (num) # 將內(nèi)存中num對應(yīng)的數(shù)據(jù)12讀取到程序中進(jìn)行答應(yīng)，num和對應(yīng)的對象數(shù)據(jù)12被輸入到程序中了

內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀取

同樣，運行中的程序，可以將數(shù)據(jù)永久保存到文件中【向文件中輸出數(shù)據(jù)】，也可以從文件中讀取數(shù)據(jù)到程序中使用【讀取文件數(shù)據(jù)輸入到程序中】

從文件中讀寫數(shù)據(jù)

2. python中的輸入/輸出

python中提供了標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出的語法結(jié)構(gòu)，在之前的章節(jié)中已經(jīng)進(jìn)行過介紹，我們這里簡單回顧一下即可
標(biāo)準(zhǔn)輸入：input()函數(shù)操作用于接收用戶數(shù)據(jù)，保存數(shù)據(jù)的過程就可以將數(shù)據(jù)寫入到內(nèi)存中
標(biāo)準(zhǔn)輸出：print()函數(shù)用于將指定的數(shù)據(jù)輸出到控制臺進(jìn)行展示

msg = input("請輸入個人介紹：")
print("個人介紹：" + msg)

3. python中對文件內(nèi)容的操作

文件內(nèi)容也是一種數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)的操作一般情況下可歸結(jié)為增刪改查四種方式
對文件內(nèi)容的操作，可以歸結(jié)為讀取、覆蓋、追加的操作。

python中對文件內(nèi)容的操作主要是通過open()函數(shù)進(jìn)行處理的，open()函數(shù)的簡單語法結(jié)構(gòu)如下：

open(file, mode="r", buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

# file：是要操作的文件，這里是完整的問文件路徑+文件名稱，如：d:/test.txt

# mode：是操作默認(rèn)，默認(rèn)是r，表示可讀的
####  常規(guī)選項如下：
#### r     #### 表示文件以可讀的方式打開，打開的文件只能讀取文件數(shù)據(jù)，不能修改
#### w     #### 表示文件以可寫的方式打開，可以操作文件中的數(shù)據(jù)，不能做其他操作
#### x     #### 表示文件以執(zhí)行的方式打開，主要用于進(jìn)行文件創(chuàng)建等操作
#### a     #### 表示文件內(nèi)容以追加的方式打開，向文件寫入數(shù)據(jù)不會覆蓋原來的數(shù)據(jù)
#### b     #### 表示文件以二進(jìn)制的方式進(jìn)行處理，可以操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)
#### t     #### 表示文件以文本的方式進(jìn)行處理，也是默認(rèn)的方式
#### +     #### 表示文件以讀寫的方式進(jìn)行處理，是rw結(jié)合起來的用法
#### U     #### 表示使用通用的內(nèi)容換行的方式進(jìn)行處理

# buffering：表示讀寫內(nèi)容的緩沖區(qū)，如果設(shè)置為0表示關(guān)閉緩沖區(qū)，通常情況下我們會使用io.DEFAULT_BUFFER_SIZE這個默認(rèn)值，在不同的操作系統(tǒng)中是4096/8192字節(jié)的長度

# encoding：打開文件的編碼，這個選項只能用于操作文本文件的情況下，這個選項的默認(rèn)值跟文件所在的操作系統(tǒng)有關(guān)

# errors：這個選項主要用于在encoding選項進(jìn)行編碼和解碼出現(xiàn)錯誤時的操作，值是一個字符串，python已經(jīng)封裝了字符串對應(yīng)的處理功能；常規(guī)的選項如下：
#### strict    #### 使用嚴(yán)格模式進(jìn)行處理，如果出現(xiàn)錯誤就拋出ValueError異常信息
#### ignore    #### 忽略出現(xiàn)的錯誤，這里需要注意，忽略編碼錯誤會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的！
#### replace   #### 如果出現(xiàn)編碼錯誤，使用特殊符號替換錯誤的編碼，如符號?

# newline：選項用于控制mode為U時自動換行的處理，可以是如下選項中的一種
#### "None"、""、"\n"、"\r"、"\r\n"

3.1. 操作文本文件

• 讀取文本文件中的數(shù)據(jù)，可以使用read()函數(shù)讀取所有數(shù)據(jù)或者read(size)讀取指定長度的數(shù)據(jù)或者readlines()讀取整行數(shù)據(jù)

# 以只讀的方式打開系統(tǒng)中d:/test.txt文本文件，讀取其中的數(shù)據(jù)
f = open("d:/test.txt", "r")

# 讀取數(shù)據(jù)到程序中
content = f.read()

# 使用讀取到的數(shù)據(jù)
print(content)

# 操作結(jié)果，記得關(guān)閉文件哦
f.close()

# 執(zhí)行結(jié)果：d:/test.txt中的數(shù)據(jù)被完整的讀取出來了
~hello python！
~輸入輸出流測試數(shù)據(jù)!

上述代碼在執(zhí)行時，如果操作的文件不存在就會出現(xiàn)如下錯誤，請按照之前的錯誤調(diào)試章節(jié)的內(nèi)容分析一下錯誤

Traceback (most recent call last):
  File "D:/resp_work/PY_WORK/備課/模塊化開發(fā)/demo06/demo01文件操作.py", line 3, in <module>
    f = open("d:/testtxt", "r")
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'd:/test.txt'

另外，在讀取文件數(shù)據(jù)時，一定要注意文件的編碼格式，通常情況下都是使用當(dāng)前操作系統(tǒng)默認(rèn)的編碼，也就是在函數(shù)處理時忽略encoding選項；如同下面的情況就會出現(xiàn)問題：

我當(dāng)前系統(tǒng)的默認(rèn)編碼是gbk編碼，在d:盤下創(chuàng)建了一個test2.txt文件，文件編碼修改成了utf-8編碼，此時執(zhí)行如下代碼：

f = open("d:/test2.txt", "r")
content = f.read()
print(content)
f.close()

我們可以看到和前面的代碼沒有任何區(qū)別，但是執(zhí)行出現(xiàn)如下問題：

Traceback (most recent call last):
  File "D:/resp_work/PY_WORK/備課/模塊化開發(fā)/demo06/demo01文件操作.py", line 26, in <module>
    content = f.read()
UnicodeDecodeError: 'gbk' codec can't decode byte 0xaf in position 8: illegal multibyte sequence

這是一個什么樣的問題呢：報錯提示UnicodeDecodeError也就是編碼錯誤，我們修改程序代碼

f = open("d:/test2.txt", "r", encoding="utf-8")
content = f.read()
print(content)
f.close()

重新執(zhí)行程序，數(shù)據(jù)正常讀取了

?這是新的文件內(nèi)容

• 向文本文件中寫入數(shù)據(jù)，一般情況下，可以通過write()函數(shù)或者writelines()函數(shù)向文件中寫入數(shù)據(jù)

# 以可寫的方式打開d:/test.txt文件
# 這里請注意，open()函數(shù)的mode是w模式，如果目標(biāo)文件不存在就會自動創(chuàng)建這個文件
f = open("d:/test.txt", "w")

# 通過write()函數(shù)向文件中寫入數(shù)據(jù)
f.write("這是Python從程序中寫入到文件的數(shù)據(jù)")

# 操作完成，一定記得關(guān)閉文件哦
f.close()

python程序?qū)懭胛募臄?shù)據(jù)

• 向文本文件中追加寫入數(shù)據(jù)，上面的代碼執(zhí)行的結(jié)果，會將文件中原來的數(shù)據(jù)覆蓋掉

# 以追加內(nèi)容的方式打開文件
f = open("d:/test.txt", "a")

# 向文件中追加內(nèi)容
f.write("這是新的內(nèi)容")

# 操作完成，記得關(guān)閉文件哦
f.close()

我們打開文件可以看到，原來的數(shù)據(jù)還在，新的數(shù)據(jù)被追加到了后面

追加寫入數(shù)據(jù)

3.2. 操作二進(jìn)制文件

• 以二進(jìn)制的方式打開文件讀取文件中的數(shù)據(jù)【文本文件也可以按照二進(jìn)制文件的方式讀取】

# 按照二進(jìn)制的方式讀取文件，mode可以設(shè)置為rb兩個選項配合
f = open("d:/test.txt", "rb")

# 讀取文件數(shù)據(jù)
content = f.read()

# 使用文件中的數(shù)據(jù)
print(content)

# 操作完畢，記得關(guān)閉文件哦
f.close()

# 執(zhí)行結(jié)果如下：
~b'\xd5\xe2\xca\xc7Python\xb3\xcc\xd0\xf2\xd0\xb4\xc8\xeb\xce\xc4\xbc\xfe\xb5\xc4\xca\xfd\xbe\xdd\xd5\xe2\xca\xc7\xd0\xc2\xb5\xc4\xc4\xda\xc8\xdd'

• 以二進(jìn)制的方式，向文件中寫入數(shù)據(jù)

# 定義要寫入文件中的內(nèi)容
s = "這是python按照二進(jìn)制寫入的數(shù)據(jù)"

# 按照二進(jìn)制的方式打開文件追加內(nèi)容，mode可以設(shè)置為ab兩個選項配合
f = open("d:/test.txt", "ab")

# 向文件中寫入數(shù)據(jù)
f.write(bytes(s, encoding="utf-8"))

# 使用文件中的數(shù)據(jù)
print(content)

# 操作完畢，記得關(guān)閉文件哦
f.close()

bytes(str, encoding="")這是一個將字符串轉(zhuǎn)換成字節(jié)數(shù)組的函數(shù)，寫入完成后查看文件內(nèi)容如下：

紅色部分是寫入的二進(jìn)制數(shù)據(jù)

輸入輸出流擴展：當(dāng)我們開始操作文件的過程中，不可避免的由于文件是否存在，文件內(nèi)存是否可寫等等為讓程序出現(xiàn)異常情況，所以我們要對文件操作進(jìn)行異常處理，常規(guī)的處理方式有兩種，如下：

• try-except-finally處理方式
• with語句處理方式

第一種方式：try-except-finally包含，完成文件操作過程

try:
    f = open("d:/test.txt", "+")
    f.write("寫入文件中的內(nèi)容")
    f.flush()

4. python中對內(nèi)存IO

python程序?qū)?shù)據(jù)的輸入輸出，不一定都是針對文件的，也可以是針對內(nèi)存的處理
常規(guī)情況下，python提供了StringIO和BytesIO兩個內(nèi)置類來進(jìn)行內(nèi)存中數(shù)據(jù)的處理
注意：需要引入python中的io模塊

• StringIO：在內(nèi)存中讀寫字符串的內(nèi)置類
• BytesIO：在內(nèi)存中讀寫二進(jìn)制數(shù)據(jù)的內(nèi)置類

4.1 內(nèi)存中讀寫字符串

• 內(nèi)存中讀寫字符串
  常規(guī)情況下就是創(chuàng)建一個StringIO對象，然后按照正常的文件讀寫的方式進(jìn)行內(nèi)容的讀寫即可

# 引入需要的模塊
from io import StringIO

# 創(chuàng)建StringIO對象
s = StringIO()

# 向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)
s.write("保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)：用戶名")
s.write("內(nèi)容默認(rèn)是追加的")

# 從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)
content = s.getvalue()
print(content)

# 操作完成，適當(dāng)?shù)臅r刻關(guān)閉對象
s.close()

• 內(nèi)存中操作二進(jìn)制數(shù)據(jù)：和StringIO基本一致

# 引入需要的模塊
from io import BytesIO

# 定義要寫入的數(shù)據(jù)，使用bytes()函數(shù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)
s = "這是要寫入的數(shù)據(jù)"
sc = bytes(s, encoding="utf-8")

# 創(chuàng)建BytesIO對象
b = BytesIO()

# 向內(nèi)存中寫入數(shù)據(jù)
b.write(sc)

# 從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)
content = b.getvalue()
print(content)

# 操作完成，適當(dāng)?shù)臅r刻關(guān)閉對象
s.close()

# 執(zhí)行結(jié)果
~b'\xe8\xbf\x99\xe6\x98\xaf\xe8\xa6\x81\xe4\xbf\x9d\xe5\xad\x98\xe7\x9a\x84\xe6\x95\xb0\xe6\x8d\xae'

5. python中對目錄/路徑/文件夾的操作

本節(jié)內(nèi)容所有的操作，其實都是和計算機交互的操作~操作計算機的內(nèi)存、文件等等，python程序本身是做不了這些事情的，只是python在底層進(jìn)行了和操作系統(tǒng)交互的功能封裝，將操作系統(tǒng)可以執(zhí)行的諸如創(chuàng)建文件、文件內(nèi)容操作、內(nèi)存操作等等封裝成了函數(shù)

簡單了解os模塊，os模塊主要是針對操作系統(tǒng)的API的封裝

# 引入os模塊
import os

# 查看操作系統(tǒng)類型
# nt表示windows操作系統(tǒng)；posix表示Unix/Linux或者M(jìn)acOS系統(tǒng)
os.name
~ 執(zhí)行結(jié)果：nt

# 查看操作系統(tǒng)中的環(huán)境變量
os.environ
~執(zhí)行結(jié)果：environ({'ALLUSERSPROFILE': 'C:\\ProgramData', 'APPDATA': 'C:\\Users\\mouwe\\AppData\\Roaming',.................'CLASSPATH': 'D:\\resp_application\\Java\\jdk1.8.0_121\\lib;.;',})

5.1. 操作文件目錄

# 查看當(dāng)前操作系統(tǒng)的絕對路徑
os.path.abspath(".")
~ 執(zhí)行結(jié)果：D:\resp_work\PY_WORK\demo
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 創(chuàng)建指定單級目錄
# 語法結(jié)構(gòu)：os.mkdir(path, mode=, dir_fd=None)
# 描述：mkdir()函數(shù)用于使用指定的mode選項來創(chuàng)建一個文件夾目錄
# 參數(shù)path：用于創(chuàng)建文件夾的路徑
# 參數(shù)mode：用于設(shè)置的權(quán)限數(shù)字，默認(rèn)777（所有權(quán)限：讀寫執(zhí)行[rwx]）
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 在d盤中創(chuàng)建一個目錄，目錄名稱為test
os.mkdir("d:/test") 

# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 創(chuàng)建指定多級目錄
# 語法結(jié)構(gòu)：os.mkdirs(path, mode=, exist_ok=False)
# 描述：makedirs()函數(shù)用于使用指定的mode選項來創(chuàng)建一系列文件夾目錄
# 參數(shù)path：用于創(chuàng)建文件夾的路徑
# 參數(shù)mode：用于設(shè)置的權(quán)限數(shù)字，默認(rèn)777（所有權(quán)限：讀寫執(zhí)行[rwx]）
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 在d盤中創(chuàng)建test文件夾，文件夾中包含test2文件夾，test2中包含test3文件夾
os.mkdirs("d:/test/test2/test3")

# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 重命名
# 語法結(jié)構(gòu)：os.rename(old, new)
# 描述：rename()函數(shù)用于使用新名稱重命名文件夾或者文件
# 參數(shù)old：要重命名的文件
# 參數(shù)new:文件的新名稱
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
os.rename("d:/test", "d:/new")

# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 刪除文件或者目錄
# 語法結(jié)構(gòu)：os.rmdir(path)
# 描述：rmdir()函數(shù)用于刪除指定路徑的文件夾或者文件
# 參數(shù)path：要刪除的文件夾或者文件的路徑
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
os.rm("d:/test")

# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 刪除多級文件夾
# 語法結(jié)構(gòu)：os.removedirs(path)
# 描述：removedirs(path)
# 參數(shù)path：要刪除的多級文件夾路徑
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
os.removedirs("d:/test/test2/test3")

# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# 同樣在進(jìn)行文件夾或者文件刪除的時候，首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證
# 也就是首先判斷是文件夾/文件，才去執(zhí)行刪除操作
# * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *
# os.path.exists(path)函數(shù)用于判斷指定的路徑是否存在，存在返回True
res = os.path.exists("d:/test")

# os.path.isdir(path)函數(shù)用于判斷指定的路徑是否文件夾，是則返回True
res = os.path.isdir("d:/test")

# os.path.isfile(path)函數(shù)用于判斷指定的路徑是否文件，是則返回True
res = os.path.isfile("d:/test")

對于文件和文件夾的初步操作，暫時先分析到這里，再后面的章節(jié)中學(xué)習(xí)過多線程等操作之后再深入分析

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