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Python 文件读取

在编程过程中，读取文件是一项非常常见且重要的操作。无论是处理配置文件、分析日志数据，还是导入外部数据集，Python提供了强大而灵活的文件读取功能，帮助我们高效地完成这些任务。

文件读取基础​

在Python中，文件读取通常遵循以下三个步骤：

  1. 打开文件 - 使用open()函数
  2. 读取文件内容 - 使用文件对象的读取方法
  3. 关闭文件 - 使用close()方法

打开文件的基本语法​

python
file_object = open('filename', 'mode')

其中：

  • filename是要打开的文件路径
  • mode是打开文件的模式，常见的有：
    • 'r'：只读模式（默认）
    • 'w'：写入模式（会覆盖已有内容）
    • 'a'：追加模式（在文件末尾添加内容）
    • 'b'：二进制模式（与其他模式组合使用，如'rb'或'wb'）
    • 't'：文本模式（默认）

常用的文件读取方法​

1. read() 方法​

read()方法可以一次性读取整个文件的内容：

python
# 打开文件并读取全部内容
file = open('example.txt', 'r')
content = file.read()
print(content)
file.close()

你也可以指定要读取的字符数：

python
file = open('example.txt', 'r')
# 只读取前10个字符
first_10 = file.read(10)
print(first_10)
file.close()
备注

使用read()方法读取大文件可能会占用大量内存。对于大文件，建议使用其他读取方式。

2. readline() 方法​

readline()方法每次读取文件的一行：

python
file = open('example.txt', 'r')
first_line = file.readline()
print(first_line)
second_line = file.readline()
print(second_line)
file.close()

输出示例：

这是第一行内容
这是第二行内容

3. readlines() 方法​

readlines()方法一次性读取所有行，并以列表形式返回：

python
file = open('example.txt', 'r')
lines = file.readlines()
print(lines)
file.close()

输出示例：

['这是第一行内容\n', '这是第二行内容\n', '这是第三行内容']

4. 使用for循环逐行读取​

这是处理大文件时最高效的方法之一：

python
file = open('example.txt', 'r')
for line in file:
    print(line.strip())  # strip()方法去除每行末尾的换行符
file.close()

输出示例：

这是第一行内容
这是第二行内容
这是第三行内容

使用with语句（上下文管理器）​

在Python中，推荐使用with语句处理文件，它可以自动关闭文件，即使在处理过程中发生异常：

python
with open('example.txt', 'r') as file:
    content = file.read()
    print(content)
# 当代码块结束时，文件会自动关闭
提示

始终使用with语句处理文件操作，这样可以避免忘记关闭文件而导致的资源泄露问题。

处理不同编码的文件​

当读取非默认编码的文件时，可以使用encoding参数：

python
# 读取UTF-8编码的文件
with open('chinese_text.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
    content = file.read()
    print(content)

# 读取GBK编码的文件
with open('gbk_encoded.txt', 'r', encoding='gbk') as file:
    content = file.read()
    print(content)

处理二进制文件​

对于图像、音频等二进制文件，需要使用二进制模式读取：

python
# 读取二进制文件
with open('image.jpg', 'rb') as file:
    binary_data = file.read()
    print(f"读取了 {len(binary_data)} 字节的数据")

文件指针操作​

当读取文件时，Python会维护一个文件指针，指示当前读取位置：

python
with open('example.txt', 'r') as file:
    # 读取前5个字符
    content = file.read(5)
    print(content)
    
    # 查看当前指针位置
    position = file.tell()
    print(f"当前指针位置: {position}")
    
    # 继续读取接下来的5个字符
    more_content = file.read(5)
    print(more_content)
    
    # 将指针移动到文件开头
    file.seek(0)
    first_again = file.read(5)
    print(f"重新读取开头: {first_again}")

输出示例：

这是第
当前指针位置: 5
一行内
重新读取开头: 这是第

实际应用场景​

1. 读取CSV数据​

python
with open('data.csv', 'r') as file:
    for line in file:
        # 去除每行末尾的空白字符，然后按逗号分割
        values = line.strip().split(',')
        print(values)

2. 日志文件分析​

python
error_count = 0
warning_count = 0

with open('app.log', 'r') as log_file:
    for line in log_file:
        if 'ERROR' in line:
            error_count += 1
        elif 'WARNING' in line:
            warning_count += 1

print(f"发现 {error_count} 个错误和 {warning_count} 个警告")

3. 配置文件解析​

python
config = {}

with open('config.txt', 'r') as config_file:
    for line in config_file:
        line = line.strip()
        # 跳过空行和注释行
        if not line or line.startswith('#'):
            continue
        
        key, value = line.split('=', 1)
        config[key.strip()] = value.strip()

print("配置项:")
for key, value in config.items():
    print(f"{key}: {value}")

异常处理​

在读取文件时，可能会遇到各种异常，如文件不存在、权限不足等。使用try-except块可以优雅地处理这些情况：

python
try:
    with open('nonexistent_file.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在!")
except PermissionError:
    print("没有权限读取该文件!")
except Exception as e:
    print(f"发生其他错误: {e}")

文件读取的最佳实践​

  1. 使用with语句：自动处理文件关闭
  2. 选择合适的读取方法：
    • 小文件可以使用read()
    • 大文件最好逐行读取
  3. 指定正确的编码：避免乱码问题
  4. 添加异常处理：提高程序健壮性
  5. 使用适当的缓冲区大小：对于非常大的文件
  6. 及时关闭文件：即使不使用with语句，也要确保调用close()

总结​

Python提供了多种灵活的文件读取方式，满足不同场景的需求。在实际编程中，选择正确的读取方法可以大大提高程序效率和可维护性。通过本文介绍的基础知识和最佳实践，你已经掌握了在Python中高效读取文件的技能。

练习​

  1. 创建一个函数，统计文本文件中每个单词出现的次数。
  2. 编写程序读取CSV文件，并将其内容转换成字典列表。
  3. 实现一个日志解析器，能够按时间段筛选并分析日志。
  4. 编写函数读取大文件（几GB），但只使用有限的内存。
  5. 创建一个程序，能够同时处理多种编码的文本文件。
警告

始终记得验证文件路径和权限，尤其是在处理用户输入的路径时。不安全的文件操作可能导致安全风险或数据丢失。