9.1 文件的基本操作

9.1.1 打开文件

理论知识：在Python中，使用open()函数来打开文件。open()函数接受两个主要参数：文件名和打开模式。打开模式决定了文件如何被使用，常见的模式有：

• 'r'：只读模式，用于读取文件内容，文件必须存在，否则会引发FileNotFoundError。
• 'w'：写入模式，用于写入文件。如果文件已存在，会覆盖原有内容；如果文件不存在，会创建新文件。
• 'a'：追加模式，用于在文件末尾追加内容。如果文件不存在，会创建新文件。
• 'x'：独占创建模式，用于创建新文件，如果文件已存在，会引发FileExistsError。

open()函数返回一个文件对象，后续的文件操作都通过这个对象来进行。

示例代码：

# 以只读模式打开文件
try:
    file = open('example.txt', 'r')
    print('文件成功打开，处于只读模式')
    file.close()
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')

代码解释：上述代码尝试以只读模式打开名为example.txt的文件。如果文件存在，打印提示信息后关闭文件；如果文件不存在，捕获FileNotFoundError异常并打印相应提示。

9.1.2 读取文件

理论知识：文件打开后，可以使用文件对象的不同方法来读取文件内容。常用的读取方法有：

• read()：读取整个文件内容，返回一个字符串（对于文本文件）或字节对象（对于二进制文件）。
• readline()：读取文件的一行内容，返回一个字符串（对于文本文件），每次调用会读取下一行。
• readlines()：读取文件的所有行，返回一个字符串列表（对于文本文件），每个元素是文件的一行内容。

示例代码：

try:
    file = open('example.txt', 'r')
    # 读取整个文件
    content = file.read()
    print('整个文件内容:\n', content)

    file.seek(0)  # 将文件指针移回文件开头
    # 逐行读取
    line = file.readline()
    print('第一行内容:', line.strip())

    file.seek(0)  # 再次将文件指针移回文件开头
    # 读取所有行到列表
    lines = file.readlines()
    print('所有行内容列表:', [line.strip() for line in lines])
    file.close()
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')

代码解释：

• 首先以只读模式打开文件，使用read()方法读取整个文件内容并打印。
• 使用seek(0)方法将文件指针移回文件开头，因为read()方法会将文件指针移动到文件末尾，后续读取操作从末尾开始就无内容可读。接着使用readline()方法读取第一行内容，并使用strip()方法去除行末的换行符后打印。
• 再次将文件指针移回开头，使用readlines()方法读取所有行到列表中，通过列表推导式去除每行末尾的换行符后打印列表。

9.1.3 写入文件

理论知识：以写入模式（'w'）或追加模式（'a'）打开文件后，可以使用文件对象的write()方法向文件写入内容。write()方法接受一个字符串参数（对于文本文件）或字节对象（对于二进制文件）。

示例代码：

# 以写入模式打开文件
try:
    file = open('example.txt', 'w')
    file.write('这是新写入的第一行内容\n')
    file.write('这是新写入的第二行内容\n')
    file.close()
    print('文件写入成功')
except Exception as e:
    print(f'写入文件时出错: {e}')

# 以追加模式打开文件
try:
    file = open('example.txt', 'a')
    file.write('这是追加的内容\n')
    file.close()
    print('内容追加成功')
except Exception as e:
    print(f'追加内容时出错: {e}')

代码解释：

• 首先以写入模式打开文件，使用write()方法写入两行新内容，并在每行末尾添加换行符。关闭文件后打印写入成功提示。如果写入过程中出现异常，捕获并打印错误信息。
• 接着以追加模式打开同一个文件，再次使用write()方法追加一行内容。关闭文件后打印追加成功提示，同样捕获并处理可能出现的异常。

9.1.4 关闭文件

理论知识：文件使用完毕后，应该及时关闭，以释放系统资源。可以使用文件对象的close()方法来关闭文件。另外，Python还提供了with语句，它会在代码块结束时自动关闭文件，无需显式调用close()方法，提高了代码的安全性和简洁性。

示例代码：

# 使用with语句打开文件
try:
    with open('example.txt', 'r') as file:
        content = file.read()
        print('使用with语句读取的文件内容:\n', content)
except FileNotFoundError:
    print('文件不存在')

代码解释：使用with语句以只读模式打开文件，在with代码块内可以对文件进行读取操作。当代码块结束时，文件会自动关闭，无需手动调用close()方法。如果文件不存在，捕获FileNotFoundError异常并打印提示。

9.2 二进制文件操作

9.2.1 理论知识

除了文本文件，Python也可以操作二进制文件，如图片、音频、视频等。打开二进制文件时，需要在打开模式中添加'b'，例如'rb'（只读二进制模式）、'wb'（写入二进制模式）、'ab'（追加二进制模式）。操作二进制文件时，读取和写入的数据都是字节对象。

9.2.2 示例代码

# 复制图片文件
try:
    with open('source_image.jpg', 'rb') as source_file:
        with open('destination_image.jpg', 'wb') as destination_file:
            while True:
                chunk = source_file.read(1024)  # 每次读取1024字节
                if not chunk:
                    break
                destination_file.write(chunk)
    print('图片文件复制成功')
except FileNotFoundError:
    print('源文件不存在')

代码解释：上述代码实现了一个简单的图片文件复制功能。首先以只读二进制模式打开源图片文件source_image.jpg，同时以写入二进制模式打开目标图片文件destination_image.jpg。通过循环每次从源文件读取1024字节的数据块，并将其写入目标文件，直到源文件读取完毕。如果源文件不存在，捕获FileNotFoundError异常并打印提示。

9.3 标准输入输出

9.3.1 标准输出

理论知识：在Python中，print()函数用于将数据输出到标准输出（通常是控制台）。print()函数可以接受多个参数，参数之间可以通过sep参数指定分隔符（默认为空格），通过end参数指定输出结束时的字符（默认为换行符'\n'）。

示例代码：

num1 = 10
num2 = 20
print(num1, num2, sep=' + ', end=' = ')
print(num1 + num2)

代码解释：首先定义两个变量num1和num2。第一个print()函数输出num1和num2，并通过sep参数将分隔符设置为' + '，通过end参数将输出结束字符设置为' = '。第二个print()函数输出num1与num2的和，由于第一个print()函数设置了end参数，所以两个print()函数的输出会在同一行显示。

9.3.2 标准输入

理论知识：使用input()函数可以从标准输入（通常是键盘）读取用户输入的数据。input()函数会暂停程序执行，等待用户输入，用户输入完成并按下回车键后，input()函数会返回用户输入的内容，返回值为字符串类型。

示例代码：

name = input('请输入你的名字: ')
print(f'你好，{name}!')

代码解释：input()函数提示用户“请输入你的名字: ”，等待用户输入。用户输入内容并回车后，输入的内容赋值给变量name。然后使用print()函数输出问候语，包含用户输入的名字。