《Python程序設計任務驅動教程》 課件-第9章 文件和目錄操作

第9章文件和目錄操作《Python程序設計任務驅動教程》學習目標/Target

掌握文件打開和關閉操作，能夠通過open()

和close()

打開和關閉文件

掌握讀取和寫入文件的方式，能夠通過多種方法實現(xiàn)讀取文件或寫入文件操作

掌握文件定位讀寫的方法，能夠通過tell()和seek()

獲取和設置讀寫位置

掌握重命名文件和目錄的方式，能夠通過rename()對文件或目錄進行重命名學習目標/Target

掌握目錄文件列表的獲取方式，能夠通過listdir()或iterdir()獲取目錄的文件列表

掌握文件的刪除方式，能夠通過remove()

或unlink()

刪除文件

掌握創(chuàng)建目錄的操作，能夠通過mkdir()函數(shù)和mkdir()方法創(chuàng)建目錄

掌握刪除目錄的操作，能夠通過rmdir()函數(shù)、rmdir()方法和rmtree()刪除目錄學習目標/Target

掌握更改目錄的操作，能夠通過os模塊的chdir()更改目錄

掌握獲取當前路徑的方式，能夠通過getcwd()函數(shù)或cwd()方法獲取當前路徑

熟悉檢測路徑有效性的方式，能夠通過exists()判斷路徑是否有效

熟悉路徑的拼接方式，能夠通過join()或joinpath()拼接路徑章節(jié)概述/Summary程序中使用變量保存運行時產生的臨時數(shù)據(jù)，但當程序結束后，所產生的數(shù)據(jù)也會隨之消失。那么，有沒有一種方法能夠持久保存數(shù)據(jù)呢？答案是肯定的。計算機中的文件能夠持久保存程序運行時產生的數(shù)據(jù)。另外，存儲文件的目錄各不相同，操作文件時也需要準確定位文件的目錄。接下來，本章將通過3個任務對Python中文件和目錄的操作進行講解。目錄/Contents任務9-1考試問卷任務9-2密碼管理器任務9-3古代發(fā)明錄考試問卷任務9-1任務描述一個考試問卷系統(tǒng)通常涵蓋出題、自動評卷等功能，幫助管理者完成基本的網絡考試管理。出題功能是指將已存在的試卷文件加載到系統(tǒng)中，之后系統(tǒng)會自動將試卷內容展示給考生；自動評卷功能是指根據(jù)考題答案與考生提交的答案進行對比，將包含考生的姓名、學號、提交的答案、正確選項的個數(shù)、錯誤選項的個數(shù)以及錯題的序號等信息的考試結果反饋給考生。任務描述本任務要求基于面向對象的思想編寫代碼，完成具有出題和自動評卷功能的考試問卷程序，程序的具體要求如下。所有的考題存儲在“試卷.txt”文件中。程序加載完“試卷.txt”文件后，每次只會顯示一道題，只有當考生作答后，才會顯示下一題，直到答完所有的題目為止。考題答案存儲在“答案.txt”文件中。程序自動評卷后，會將考試結果以文件的形式反饋給考生?！救蝿漳繕恕咳蝿彰枋觥救蝿漳繕恕吭嚲碓嚲泶鸢钢R儲備掌握文件打開的方式，能夠熟練地通過open()函數(shù)打開文件學習目標1.文件的打開知識儲備1.文件的打開Python內置的open()函數(shù)用于打開文件，該函數(shù)調用成功會返回一個文件對象。open(file,mode='r',buffering=None,encoding=None,errors=None,newline=None,closefd=True)語法格式file：表示接收待打開文件的名稱或路徑。encoding：表示文件的編碼格式。mode：表示文件的打開模式，常用模式有r、w、a、b、t、+。txt_data=open('txt_file.txt','r')示例知識儲備1.文件的打開模式的說明模式說明r以只讀的方式打開文件，該模式為默認打開模式，若讀取的文件不存在，則程序會報錯w以只寫的方式打開文件，若文件不存在，則自動創(chuàng)建文件a以追加的方式打開文件，若文件不存在，則自動創(chuàng)建文件b以二進制方式打開文件，不能單獨使用，需與r、w、a模式搭配使用t以文本格式打開文件，一般用于文本文件，該模式為默認格式+以更新的方式打開文件，不能單獨使用，需與r、w、a模式搭配使用知識儲備1.文件的打開常用的文件打開模式打開模式名稱描述r/rb只讀模式以只讀的形式打開文本文件/二進制文件，若文件不存在或無法找到，open()函數(shù)將調用失敗w/wb只寫模式以只寫的形式打開文本文件/二進制文件，若文件已存在，則重寫文件，否則創(chuàng)建新文件a/ab追加模式以只寫的形式打開文本文件/二進制文件，只允許在該文件末尾追加數(shù)據(jù)，若文件不存在，則創(chuàng)建新文件r+/rb+讀?。ǜ拢┠Ｊ揭宰x/寫的形式打開文本文件/二進制文件，如果文件不存在，open()函數(shù)調用失敗w+/wb+寫入（更新）模式以讀/寫的形式創(chuàng)建文本文件/二進制文件，若文件已存在，則重寫文件a+/ab+追加（更新）模式以讀/寫的形式打開文本/二進制文件，但只允許在文件末尾添加數(shù)據(jù)，若文件不存在，則創(chuàng)建新文件知識儲備掌握文件關閉的方式，能夠熟練地通過close()方法和with語句關閉文件學習目標2.文件的關閉知識儲備2.文件的關閉（1）close()方法close()方法用于關閉文件，該方法沒有任何參數(shù)，直接調用即可。txt_file.close()

示例計算機中可打開的文件數(shù)量是有限的，每打開一個文件，可打開文件數(shù)量就減一；打開的文件占用系統(tǒng)資源，若打開的文件過多，會降低系統(tǒng)性能。因此，編寫程序時應使用close()方法主動關閉不再使用的文件。知識儲備2.文件的關閉（2）with語句當打開與關閉之間的操作較多時，我們很容易遺漏文件關閉操作，導致部分數(shù)據(jù)可能會永久丟失，為此Python引入with語句預定義清理操作、實現(xiàn)文件的自動關閉。withopen('txt_file.txt','r')asf:pass示例知識儲備掌握讀取文件的方式，能夠通過read()、readline()和readlines()方法讀取文件學習目標3.讀取文件知識儲備3.讀取文件（1）read()方法read()方法可以從指定文件中讀取指定字符數(shù)或字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)。read(size=-1)語法格式參數(shù)size表示讀取文件中的字符數(shù)或字節(jié)數(shù)，默認值為-1，表示讀取整個文件。若讀取的模式為文本模式，則表示讀取的字符數(shù)；若讀取的模式為二進制模式，則表示讀取的字節(jié)數(shù)。Ifyoudon'tgiveup,youhaveachanceofsuccess.如果你不放棄，你就有成功的機會。txt_file.txt文件的內容withopen(file="txt_file.txt",mode='r',encoding='utf-8')asf:print(f.read(2))#讀取兩個字符的數(shù)據(jù)print(f.read())#讀取文件中剩余的數(shù)據(jù)讀取文件的示例知識儲備3.讀取文件（2）readline()方法readline()方法用于從指定文件中讀取一行數(shù)據(jù)，保留一行數(shù)據(jù)末尾的換行符\n。readline(size=-1)語法格式readline()方法中的參數(shù)size與read()方法中的參數(shù)size含義相同。txt_file.txt文件的內容withopen(file="txt_file.txt",mode='r',encoding='utf-8')asf:print(f.readline())print(f.readline())讀取文件的示例知識儲備3.讀取文件（3）readlines()方法readlines()方法可以一次性讀取文件中的所有數(shù)據(jù)，若讀取成功返回一個列表，該列表中的一個元素對應文件中的一行數(shù)據(jù)。readlines(hint=-1)語法格式參數(shù)hint表示要讀取文件中的行數(shù)，默認值為-1，表示讀取整個文件數(shù)據(jù)。txt_file.txt文件的內容withopen('txt_file.txt',mode='r',encoding='utf-8')asf:print(f.readlines()) 讀取文件的示例知識儲備3.讀取文件txt_file.txt文件的內容read()和readlines()方法都可以一次讀取文件中的全部數(shù)據(jù)，但因為計算機的內存是有限的，若文件較大，read()和readlines()的一次讀取便會耗盡系統(tǒng)內存，所以這兩種操作都不夠安全。為了保證讀取安全，通常多次調用read()方法，并每次讀取指定的字節(jié)或字符個數(shù)。知識儲備掌握寫入文件的方式，能夠通過write()和writelines()方法向文件中寫入數(shù)據(jù)。學習目標4.寫入文件知識儲備4.寫入文件（1）write()方法write()方法用于向指定的文件中寫入數(shù)據(jù)，它需要接收一個字符串類型的參數(shù)。txt_data=open('txt_file.txt',encoding='utf-8',mode='a+')print(txt_data.write('Helloworld'))示例write(str)語法格式參數(shù)str表示要寫入的字符串，若字符串寫入成功，write()會返回本次寫入文件的長度。知識儲備4.寫入文件（2）writelines()方法writelines()方法用于向文件中寫入列表，列表中的每個元素必須是字符串。txt_data=open('txt_file.txt',encoding='utf-8',mode='a+')txt_data.writelines(["\n"+'python','程序開發(fā)'])示例writelines([str])語法格式知識儲備掌握文件定位讀寫的方法，能夠通過tell()方法獲取文件讀取位置；通過seek()方法設置文件讀寫位置學習目標5.文件的定位讀寫知識儲備5.文件的定位讀寫實際上，每個文件對象都有一個稱為“文件讀寫位置”的屬性，該屬性用于記錄文件當前讀取的位置。知識儲備5.文件的定位讀寫（1）tell()方法tell()方法用于獲取文件讀取位置，文件默認的讀取位置為0；當對文件進行讀取操作后，文件的讀取位置也隨之移動。file=open('txt_file.txt',mode='r',encoding='utf-8')print(file.read(2))#讀取2個字符print(file.tell())#輸出獲取到的文件讀取位置示例知識儲備5.文件的定位讀寫（2）seek()方法seek()方法用于修改文件讀寫位置。seek(offset,whence=SEEK_SET)語法格式offset：表示偏移量。whence：用于指定文件的讀寫位置，該參數(shù)的取值可以為SEEK_SET或0（默認值，在開始位置讀寫）、SEEK_CUR或1（在當前位置讀寫）和SEEK_END或2（在末尾位置讀寫）。file=open('txt_file.txt',mode='r',encoding='utf-8')file.seek(3,0)print(file.read())file.close()定位讀寫的示例任務分析本任務基于面向對象的思想實現(xiàn)考試問卷系統(tǒng)，我們可以設計一個代表考試問卷系統(tǒng)的類Ask，并根據(jù)任務描述中考試問卷系統(tǒng)的功能設計出Ask類的類圖。任務分析屬性分析paper試卷的名稱。answer表示考生提交的選項，可使用列表存儲。ask_info表示考生作答信息，包括姓名、學號、提交的答案、正確選項的個數(shù)、錯誤選項的個數(shù)以及錯題的序號，這些信息可通過字典存儲。方法分析test_paper()方法用于向考生一道一道地展示考題，只有當考生輸入選項后，才顯示下一道考題，同時保存考生輸入的選項。answer_info()方法用于將考生的作答信息以文件的形式反饋給考生。實現(xiàn)思路任務實現(xiàn)1.創(chuàng)建項目Chapter09及01_paper.py文件。2.在01_paper.py文件中編寫代碼。定義Ask類，在該類的構造方法中定義表示試卷名稱、考生提交的選項、考生信息的實例屬性。在Ask中定義test_paper()方法。在Ask中定義answer_info()方法。創(chuàng)建Ask類的對象，調用answer_info()方法給考生反饋考試結果。3.運行01_paper.py文件。實現(xiàn)步驟密碼管理器任務9-2任務描述本任務要求編寫代碼，設計一個密碼管理器程序，該程序包含的功能如下圖所示。【任務目標】任務描述密碼管理器程序的具體要求如下：（1）密碼管理器管理的密碼一共分為兩類，分別是游戲和社交，它們分別保存在“密碼”目錄下的“游戲.txt”和“社交.txt”文件中?！救蝿漳繕恕咳蝿彰枋雒艽a管理器程序的具體要求如下：（2）分類文件中保存了平臺名稱、用戶名和密碼?！救蝿漳繕恕恐R儲備1.文件和目錄的重命名掌握重命名文件和目錄的方式，能夠通過rename()對文件或目錄進行重命名學習目標知識儲備1.文件和目錄的重命名（1）os模塊的rename()函數(shù)os模塊中的rename()函數(shù)用于重命名指定的文件或目錄，若重命名的文件或目錄不存在，則程序運行會報錯。importosos.rename("file.txt","new_file.txt")示例os.rename(src,dst,*,src_dir_fd=None,dst_dir_fd=None)語法格式src：待重命名的文件名或目錄名。dst：重命名后的文件名或目錄名。知識儲備1.文件和目錄的重命名（2）pathlib模塊中Path類的rename()方法pathlib模塊Path類的rename()方法，用于重命名指定的文件或目錄，若重命名的文件不存在，則程序運行報錯。importpathlibpathlib.Path('new_file.txt').rename('file.txt')示例Path.rename(target)語法格式

參數(shù)target表示重命名后的文件名或目錄名。知識儲備2.獲取目錄的文件列表掌握目錄文件列表的獲取方式，能夠通過listdir()函數(shù)或iterdir()方法獲取指定目錄下的文件列表學習目標知識儲備2.獲取目錄的文件列表（1）os模塊的listdir()函數(shù)os模塊的listdir()函數(shù)用于獲取指定目錄下的所有文件，它會返回一個包含指定目錄下所有文件的列表。importosprint(os.listdir(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter05'))示例os.listdir(path)語法格式參數(shù)path表示要獲取的目錄列表。知識儲備2.獲取目錄的文件列表（2）pathlib模塊中Path類的iterdir()方法pathlib模塊中Path類的iterdir()方法用于獲取指定目錄下所有文件，它會返回一個包含文件完整路徑的可迭代對象，這時可通過for語句遍歷該可迭代對象查看每個文件路徑。importpathlibpath=pathlib.Path('D:\Python基礎任務驅動教程\Chapter05')forfile_nameinpath.iterdir():print(file_name)示例知識儲備3.文件的刪除掌握文件的刪除方式，能夠通過remove()函數(shù)或unlink()方法刪除文件學習目標知識儲備3.文件的刪除（1）os模塊的remove()函數(shù)os模塊的remove()函數(shù)用于刪除指定目錄下的文件，若刪除的文件正在使用或不存在，則程序會報錯。importosos.remove(r‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\txt_file.txt')示例os.remove(path)語法格式參數(shù)path表示要刪除文件所在的路徑。知識儲備3.文件的刪除（2）pathlib模塊中Path類的unlink()方法pathlib模塊中Path類的unlink()方法用于刪除指定的文件。importpathlibpath=pathlib.Path(r‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\file1.txt')path.unlink(missing_ok=True)

示例Path.unlink(missing_ok=False)語法格式參數(shù)missing_ok表示文件不存在時是否讓程序引發(fā)異常。任務分析我們可以設計一個代表密碼管理器的類PasswordManage，并根據(jù)任務描述中密碼管理器的功能設計出PasswordManage類的類圖。任務分析屬性分析屬性base_path表示基礎路徑，它的初始值為“./密碼”。2.方法分析show_func()方法：向用戶展示密碼管理器包含的功能。category()方法：返回所有分類名稱，并保存到列表中。see_password()方法：查看密碼。add_password()方法：向指定分類文件中添加密碼數(shù)據(jù)。modify_name()方法：修改分類文件的名稱。delete_category()方法：刪除分類文件。main()方法：按照密碼管理器的操作流程在合適的地方調用各個功能。實現(xiàn)思路任務實現(xiàn)1.在Chapter09項目中創(chuàng)建02_password_manage.py文件。2.在02_password_manage.py文件中編寫代碼。導入os模塊，定義PasswordManage類和屬性。在PasswordManage類中依次定義show_func()、category()、see_passwprd()、add_password()、modify_name()、delete_category()、main()方法。創(chuàng)建PasswordManage類的對象，并通過該對象調用main()方法啟動程序。3.運行02_password_manage.py文件。實現(xiàn)步驟古代發(fā)明錄任務9-3任務描述本任務要求編寫代碼，設計一個古代發(fā)明錄程序，該程序包含的功能如下圖所示。【任務目標】任務描述【任務目標】（1）查看朝代：用于查看古代發(fā)明錄中所包含的朝代名稱，包括唐、宋、元、明、清。（2）查看發(fā)明：用于查看所有朝代的所有發(fā)明。（3）添加數(shù)據(jù)：用于創(chuàng)建新的朝代目錄，同時用戶可以選擇是否創(chuàng)建具體的發(fā)明文件以及向該文件中寫入數(shù)據(jù)。（4）修改名稱：修改指定的目錄名稱或文件名稱。（5）刪除數(shù)據(jù)：刪除指定的目錄名稱或文件名稱。任務描述【任務目標】古代發(fā)明錄程序用到的所有資料都保存在“古代發(fā)明錄”目錄中，該目錄下有各個朝代的子目錄，每個子目錄下存放了發(fā)明的具體描述文件。知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改掌握創(chuàng)建目錄的方式，能夠通過mkdir()函數(shù)和mkdir()方法創(chuàng)建目錄掌握刪除目錄的方式，能夠通過rmdir()函數(shù)、rmdir()方法、rmtree()函數(shù)刪除目錄掌握更改目錄的方式，能夠通過chdir()函數(shù)更改目錄學習目標知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（1）os模塊的mkdir()函數(shù)os模塊的mkdir()函數(shù)用于創(chuàng)建目錄，該函數(shù)的語法格式如下所示。os.mkdir(path,mode)語法格式path：表示要創(chuàng)建的目錄的路徑。mode：表示目錄的數(shù)字權限，該參數(shù)在Windows系統(tǒng)下可忽略。importosos.mkdir(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\python')示例知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（2）os模塊中的rmdir()函數(shù)os模塊中的rmdir()函數(shù)用于刪除目錄，該函數(shù)的語法格式如下所示。os.rmdir(path,*,dir_fd=None)語法格式參數(shù)path表示要刪除的目錄。importosos.rmdir(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\python')示例知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（3）pathlib模塊中Path類的mkdir()方法pathlib模塊中Path類的mkdir()方法用于創(chuàng)建目錄，該方法的語法格式如下所示。Path.mkdir(mode=511,parents=False,exist_ok=False)語法格式parents：表示是否在父目錄不存在的時候創(chuàng)建父目錄，默認值為False。exist_ok：只有在目錄不存在時創(chuàng)建目錄，目錄已存在時不會拋出異常。importpathlibpath=pathlib.Path(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\python')path.mkdir()示例知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（4）pathlib模塊中Path類的rmdir()方法pathlib模塊中Path類的rmdir()方法用于刪除目錄，該方法無需接收任何參數(shù)。importpathlibpath=pathlib.Path(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\python')path.rmdir()示例知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（5）shutil模塊的rmtree()函數(shù)shutil模塊的rmtree()函數(shù)用于刪除目錄，該函數(shù)會在刪除指定的目錄時一并將該目錄中的文件全部刪除。importshutilshutil.rmtree(‘D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\python')示例shutil.rmtree(path,ignore_errors=False,onerror=None)語法格式path：表示要刪除的目錄。ignore_errors：表示是否引發(fā)異常。知識儲備1.目錄的創(chuàng)建、刪除和更改（6）os模塊中的chdir()函數(shù)os模塊中的chdir()函數(shù)用來更改默認目錄。importosos.chdir('E:\\')#更改默認目錄為“E:\\”示例os.chdir(path)語法格式

參數(shù)path表示更改后的目錄，若更改的目錄不存在，則程序會引發(fā)異常。知識儲備2.獲取當前路徑掌握獲取當前路徑的方式，能夠通過getcwd()函數(shù)或cwd()方法獲取當前路徑學習目標知識儲備2.獲取當前路徑（1）os模塊的getcwd()函數(shù)os模塊的getcwd()函數(shù)用于獲取當前目錄的路徑，該函數(shù)無需接收任何參數(shù)，會返回當前目錄的路徑。importosprint(os.getcwd())#獲取當前目錄的路徑示例知識儲備2.獲取當前路徑（2）pathlib模塊中Path類的cwd()方法pathlib模塊中Path類的cwd()方法用于獲取當前目錄的路徑，該方法無需接收任何參數(shù)，會返回當前目錄的路徑。importpathlibprint(pathlib.Path.cwd())#獲取當前目錄的路徑示例知識儲備3.檢測路徑有效性熟悉檢測路徑有效性的方式，能夠通過exists()判斷路徑是否有效學習目標知識儲備3.檢測路徑有效性（1）os.path模塊的exists()函數(shù)os.path模塊的exists()函數(shù)用于判斷當前路徑是否存在，如果當前路徑存在，則返回True，否則返回False。os.path.exists(path)語法格式importoscurrent_path="txt_file.txt"current_path_file=r“D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\txt_file.txt"print(os.path.exists(current_path))print(os.path.exists(current_path_file))示例知識儲備3.檢測路徑有效性（2）pathlib模塊中Path類的exists()方法pathlib模塊中Path類的exists()方法也可以判斷當前路徑是否存在，它需要接收一個路徑對象，該路徑對象可以是具體的路徑字符串，也可以是文件名稱。importpathlibcurrent_path=pathlib.Path("txt_file.txt")cur_path_file=pathlib.Path(r“D:\Python程序設計任務驅動教程\Chapter09\txt_file.txt")print(pathlib.Path.exists(current_path))print(pathlib.Path.exists(cur_path_file))示例知識儲備4.路徑的拼接熟悉路徑的拼接方式，能夠通過join()或joinpath()拼接路徑學習目標知識儲備4.路徑的拼接（1）os.path模塊的join()函數(shù)os.path模塊的join()函數(shù)，用于將多個文件路徑進行拼接，并且各個文件路徑之間使用\連接。os.path.join(path1[,path2[,...]])語法格式importospath_one=‘Python程序設計任務驅動教程'path_two='python'#Windows系統(tǒng)下使用“\”分隔路徑splici_path=o