Python - 读取文件

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从文件中读取包括打开文件、读取其内容，然后关闭文件以释放系统资源。Python 提供了多种从文件中读取数据的方法，每种方法都适用于不同的用例。

打开文件进行读取

打开文件是读取其内容的第一步。在 Python 中，您可以使用 open（） 函数打开文件。此函数至少需要一个参数、filename 和指定打开文件目的的模式（可选）。

要打开文件进行读取，请使用 'r' 模式。这是默认模式，因此如果只需要从文件中读取，则可以省略它。

使用 read（） 方法读取文件

read（） 方法用于读取 Python 中的文件内容。它将文件的全部内容作为单个字符串读取。当您需要一次处理整个文件时，此方法特别有用。

语法

以下是 Python 中 read（） 方法的基本语法 -

 file_object.read(size)

哪里

• file_object 是 open（） 函数返回的文件对象。
• size 是从文件中读取的字节数。此参数是可选的。如果省略或设置为负值，则该方法将读取直到文件末尾。

例

在以下示例中，我们在读取模式下打开文件 “example.txt”。然后我们使用 read（） 方法读取文件的全部内容 -

# Open the file in read mode
file = open('example.txt', 'r')

# Read the entire content of the file
content = file.read()

# Print the content
print(content)

# Close the file
file.close()

执行上述代码后，我们得到以下输出 -

使用 readline（） 方法读取文件

readline（） 方法用于一次从文件中读取一行。当您需要逐行处理文件时，此方法非常有用，尤其是对于一次读取整个内容不切实际的大文件。

语法

以下是 Python 中 readline（） 方法的基本语法 -

 file_object.readline(size)

哪里

• file_object 是 open（） 函数返回的文件对象。
• size 是一个可选参数，用于指定要从该行读取的最大字节数。如果省略或设置为负值，则该方法将读取直到行尾。

例

在下面的示例中，我们在读取模式下打开文件 “example.txt”。然后我们使用 readline（） 方法读取文件的第一行 -

# Open the file in read mode
file = open('example.txt', 'r')

# Read the first line of the file
line = file.readline()

# Print the line
print(line)

# Close the file
file.close()

以下是上述代码的输出 -

使用 readlines（） 方法读取文件

readlines（） 方法从文件中读取所有行，并将它们作为字符串列表返回。列表中的每个字符串都表示文件中的一行，包括每行末尾的换行符。

当您需要一次处理或分析文件的所有行时，此方法特别有用。

语法

以下是 Python 中 readlines（） 方法的基本语法 -

 file_object.readlines(hint)

哪里

• file_object 是 open（） 函数返回的文件对象。
• hint 是一个可选参数，用于指定要读取的字节数。如果指定，则读取最多为指定字节的行，而不必读取整个文件。

例

在此示例中，我们在读取模式下打开文件 “example.txt”。然后我们使用 readlines（） 方法从文件中读取所有行，并将它们作为字符串列表返回 -

# Open the file in read mode
file = open('example.txt', 'r')

# Read all lines from the file
lines = file.readlines()

# Print the lines
for line in lines:
	 	print(line, end='')

# Close the file
file.close()

上述代码的输出如下所示 -

使用 “with” 语句

Python 中的 “with” 语句用于异常处理。在处理文件时，使用 “with” 语句可确保文件在读取后正确关闭，即使发生异常也是如此。

例

下面是一个使用 with 语句打开、读取和打印文件内容的简单示例 -

# Using the with statement to open a file
with open('example.txt', 'r') as file:
	 	content = file.read()
	 	print(content)

我们得到的输出如下 -

以二进制模式读取文件

默认情况下，对文件对象的读/写操作是对文本字符串数据执行的。如果我们想处理不同类型的文件，例如媒体文件 （mp3）、可执行文件 （exe） 或图片 （jpg），我们必须通过在读/写模式中添加“b”前缀来以二进制模式打开文件。

写入二进制文件

假设 test.bin 文件已经以二进制模式写入 -

# Open the file in binary write mode
with open('test.bin', 'wb') as f:
	 	data = b"Hello World"
	 	f.write(data)

例

要读取二进制文件，我们需要以 'rb' 模式打开它。然后在打印之前对 read（） 方法的返回值进行解码 -

# Open the file in binary read mode
with open('test.bin', 'rb') as f:
	 	data = f.read()
	 	print(data.decode(encoding='utf-8'))

它将产生以下输出 -

从文件中读取整数数据

要将整数数据写入二进制文件，应使用 to_bytes（） 方法将整数对象转换为字节。

将整数写入二进制文件

以下是有关如何将整数写入二进制文件的示例 -

# Convert the integer to bytes and write to a binary file
n = 25
data = n.to_bytes(8, 'big')

with open('test.bin', 'wb') as f:
	 	f.write(data)

从二进制文件中读取整数

要从二进制文件中读回整数数据，请使用 from_bytes（） 方法将 read（） 函数的输出转换回整数 −

# Read the binary data from the file and convert it back to an integer
with open('test.bin', 'rb') as f:
	 	data = f.read()
	 	n = int.from_bytes(data, 'big')
	 	print(n)

从文件中读取浮点数据

为了处理二进制文件中的浮点数据，我们需要使用 Python 标准库中的 struct 模块。此模块有助于在 Python 值和表示为 Python 字节对象的 C 结构之间进行转换。

将浮点数写入二进制文件

要将浮点数据写入二进制文件，我们使用 struct.pack（） 方法将浮点数转换为 bytes 对象 -

import struct

# Define a floating-point number
x = 23.50

# Pack the float into a binary format
data = struct.pack('f', x)

# Open the file in binary write mode and write the packed data
with open('test.bin', 'wb') as f:
	 	f.write(data)

从二进制文件中读取浮点数

要从二进制文件中读取浮点数据，我们使用 struct.unpack（） 方法将 bytes 对象转换回浮点数 -

import struct

# Open the file in binary read mode
with open('test.bin', 'rb') as f:
	 	# Read the binary data from the file
	 	data = f.read()
	 		
	 	# Unpack the binary data to retrieve the float
	 	x = struct.unpack('f', data)[0]
	 		
	 	# Print the float value
	 	print(x)

使用 “r+” 模式读取和写入文件

当打开文件进行读取时（使用 'r' 或 'rb'），除非关闭文件并以其他模式重新打开，否则无法写入数据。为了同时执行读取和写入操作，我们将 '+' 字符添加到 mode 参数中。使用 'w+' 或 'r+' 模式可以在不关闭文件的情况下同时使用 write（） 和 read（） 方法。

File 对象还支持 seek（） 函数，该函数允许将读/写指针重新定位到文件中任何所需的字节位置。

语法

以下是 seek（） 方法的语法 -

 fileObject.seek(offset[, whence])

参数

• offset - 这是读/写指针在文件中的位置。
• whence − 这是可选的，默认为 0 表示绝对文件定位，其他值为 1 表示相对于当前位置的 seek，2 表示相对于文件末尾的 seerk。

例

以下程序以 'r+' 模式（读写模式）打开一个文件，在文件中查找某个位置，并从该位置读取数据 -

# Open the file in read-write mode
with open("foo.txt", "r+") as fo:
	 	# Move the read/write pointer to the 10th byte position
	 	fo.seek(10, 0)
	 		
	 	# Read 3 bytes from the current position
	 	data = fo.read(3)
	 		
	 	# Print the read data
	 	print(data)

执行上述代码后，我们得到以下输出 -

在 Python 中同时读取和写入文件

当打开文件进行写入时（使用 'w' 或 'a'），无法从中读取，尝试这样做将引发 UnsupportedOperation 错误。

同样，当打开文件进行读取（使用 'r' 或 'rb'）时，不允许写入该文件。要在读取和写入之间切换，通常需要关闭文件，然后以所需的模式重新打开它。

要同时执行读取和写入操作，可以将 '+' 字符添加到 mode 参数中。使用 'w+' 或 'r+' 模式可以同时启用 write（） 和 read（） 方法，而无需关闭文件。

此外，File 对象还支持 seek（） 函数，该函数允许您将读/写指针重新定位到文件中任何所需的字节位置。

例

在此示例中，我们以 'r+' 模式打开文件并将数据写入该文件。seek（0） 方法将指针重新定位到文件开头 -

# Open the file in read-write mode
with open("foo.txt", "r+") as fo:
	 	# Write data to the file
	 	fo.write("This is a rat race")

	 	# Rewind the pointer to the beginning of the file
	 	fo.seek(0)

	 	# Read data from the file
	 	data = fo.read()
	 	print(data)

从 Specific Offset 读取文件

我们可以使用 seek（） 方法将文件的当前位置设置在指定的偏移量处。

• 如果使用 'a' 或 'a+' 打开文件进行追加，则任何 seek（） 操作都将在下次写入时撤消。
• 如果文件仅用于使用 'a' 在 append 模式下写入，则此方法本质上是无操作，但它对于在启用读取（模式 'a+'）的情况下以 append 模式打开的文件仍然很有用。
• 如果使用 't' 以文本模式打开文件，则只有 tell（） 返回的偏移量是合法的。使用其他偏移量会导致未定义的行为。

请注意，并非所有文件对象都是可查找的。

例

以下示例演示如何使用 seek（） 方法对文件执行同步读/写操作。文件以 w+ 模式（读写模式）打开，添加一些数据，然后在特定位置读取和修改文件 -

# Open a file in read-write mode
fo = open("foo.txt", "w+")

# Write initial data to the file
fo.write("This is a rat race")

# Seek to a specific position in the file
fo.seek(10, 0)

# Read a few bytes from the current position
data = fo.read(3)
print("Data read from position 10:", data)

# Seek back to the same position
fo.seek(10, 0)

# Overwrite the earlier contents with new text
fo.write("cat")

# Rewind to the beginning of the file
fo.seek(0, 0)

# Read the entire file content
data = fo.read()
print("Updated file content:", data)

# Close the file
fo.close()

以下是上述代码的输出 -