Python 文件操作詳解

文件操作是編程中最基礎也是最重要的功能之一。Python 提供了豐富的文件操作方法，下面我將從基礎到高級，全面詳細地講解 Python 中的文件操作。

一、文件操作的基本流程

文件操作的三個核心步驟：

1. 打開文件：建立程序與文件的連接
2. 讀寫操作：讀取內容或寫入數據
3. 關閉文件：釋放系統資源

[打開文件 open()] → [讀/寫 read()/write()] → [關閉文件 close()]

二、文件打開模式詳解

Python 的 open() 函數支持多種模式，可以通過組合使用實現不同功能：

1. 基本模式

模式	描述	文件指針位置	文件存在	文件不存在
‘r’	只讀	文件開頭	正常打開	報錯 FileNotFoundError
‘w’	寫入	文件開頭	清空內容	創建新文件
‘a’	追加	文件末尾	保留內容	創建新文件
‘x’	創建	文件開頭	報錯 FileExistsError	創建新文件

2. 擴展模式

模式	描述	常組合的模式
‘b’	二進制模式	‘rb’, ‘wb’, ‘ab’
‘t’	文本模式(默認)	‘rt’, ‘wt’, ‘at’
‘+’	讀寫模式	‘r+’, ‘w+’, ‘a+’

3. 模式組合示例

# 文本模式讀寫（默認）
f = open('file.txt', 'r')  # 等同于 'rt'# 二進制模式讀寫
f = open('image.png', 'rb')# 讀寫模式（可讀可寫）
f = open('data.txt', 'r+')  # 讀寫，文件必須存在
f = open('data.txt', 'w+')  # 讀寫，會清空文件
f = open('data.txt', 'a+')  # 讀寫，追加模式

三、文件操作方法大全

1. 打開和關閉文件

# 基本打開方式
f = open('example.txt', 'r')
try:# 文件操作content = f.read()
finally:f.close()  # 必須確保文件被關閉# 推薦使用 with 語句（上下文管理器）
with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()
# 離開 with 塊后文件自動關閉

2. 讀取文件內容

方法	描述	適用場景
read(size)	讀取size字節/字符，不指定則讀取全部	小文件讀取
readline()	讀取一行	逐行處理
readlines()	讀取所有行，返回列表	需要所有行時
迭代文件對象	逐行讀取	大文件處理

# 讀取整個文件
with open('example.txt', 'r') as f:content = f.read()  # 全部內容作為一個字符串# 逐行讀取（內存友好）
with open('large_file.txt', 'r') as f:for line in f:  # 文件對象是可迭代的print(line.strip())  # 去除首尾空白字符# 讀取特定字節數
with open('binary.data', 'rb') as f:chunk = f.read(1024)  # 讀取1024字節while chunk:  # 循環讀取直到文件結束process(chunk)chunk = f.read(1024)

3. 寫入文件內容

方法	描述	注意點
write(str)	寫入字符串	不會自動加換行
writelines(seq)	寫入字符串序列	序列中的字符串不會被自動處理

# 寫入字符串
with open('output.txt', 'w') as f:f.write("Hello, World!\n")  # 需要手動添加換行符f.write("這是第二行內容\n")# 寫入多行
lines = ["第一行\n", "第二行\n", "第三行\n"]
with open('lines.txt', 'w') as f:f.writelines(lines)  # 注意：不會自動添加換行符# 追加內容
with open('log.txt', 'a') as f:f.write("新的日志條目\n")

4. 文件指針操作

文件對象維護一個指針，指示當前讀寫位置：

方法	描述
tell()	返回當前指針位置
seek(offset, whence)	移動指針到指定位置

whence 參數：

• 0: 文件開頭（默認）
• 1: 當前位置
• 2: 文件末尾

with open('example.txt', 'rb+') as f:  # 必須用二進制模式才能使用非0的whenceprint(f.tell())  # 0，文件開頭f.seek(5)  # 移動到第5字節print(f.tell())  # 5f.seek(3, 1)  # 從當前位置再移動3字節print(f.tell())  # 8f.seek(-2, 2)  # 移動到文件末尾前2字節print(f.tell())  # 文件總長度-2

四、文件編碼處理

文本文件需要指定正確的編碼，常見編碼：

• UTF-8（推薦）
• GBK（中文Windows常用）
• ASCII（僅基礎英文）

# 讀取不同編碼的文件
with open('gbk_file.txt', 'r', encoding='gbk') as f:content = f.read()# 寫入指定編碼的文件
with open('utf8_file.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:f.write("這是UTF-8編碼的內容")# 處理編碼錯誤（遇到無法解碼的字符時）
with open('problematic.txt', 'r', encoding='utf-8', errors='ignore') as f:content = f.read()  # 忽略無法解碼的字符
# 其他errors參數：'replace'(用?替代), 'strict'(默認，拋出異常)

五、二進制文件操作

處理圖片、音頻、視頻等非文本文件：

# 復制二進制文件
with open('source.jpg', 'rb') as src, open('copy.jpg', 'wb') as dst:dst.write(src.read())# 分塊讀取大文件
CHUNK_SIZE = 1024 * 1024  # 1MB
with open('large_video.mp4', 'rb') as f:while True:chunk = f.read(CHUNK_SIZE)if not chunk:  # 讀取結束breakprocess_chunk(chunk)

六、常見文件操作場景

1. 文件內容修改

# 修改文件中的特定內容
with open('config.ini', 'r+') as f:lines = f.readlines()f.seek(0)  # 回到文件開頭for line in lines:if line.startswith('timeout='):f.write('timeout=300\n')  # 修改配置else:f.write(line)f.truncate()  # 截斷文件，確保刪除舊內容

2. CSV文件處理

import csv# 讀取CSV文件
with open('data.csv', 'r', newline='') as f:reader = csv.reader(f)for row in reader:print(row)# 寫入CSV文件
data = [['Name', 'Age'], ['Alice', 25], ['Bob', 30]]
with open('output.csv', 'w', newline='') as f:writer = csv.writer(f)writer.writerows(data)

3. JSON文件處理

import json# 讀取JSON文件
with open('data.json', 'r') as f:data = json.load(f)print(data['key'])# 寫入JSON文件
data = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'skills': ['Python', 'Java']}
with open('output.json', 'w') as f:json.dump(data, f, indent=4)  # indent參數美化輸出

七、文件操作最佳實踐

1. 總是使用 with 語句：確保文件正確關閉，即使發生異常
2. 處理大文件要分塊：避免內存不足，使用迭代或分塊讀取
3. 明確指定編碼：特別是跨平臺應用，默認使用UTF-8
4. 檢查文件存在性：操作前檢查os.path.exists()或捕獲異常
5. 注意換行符差異：Windows(\r\n), Linux/macOS(\n), 使用newline=''控制
6. 二進制模式處理行尾：二進制模式下不會轉換行尾符

# 綜合最佳實踐示例
import os
from pathlib import Pathfile_path = Path('data') / 'important.txt'try:with open(file_path, 'r+', encoding='utf-8', newline='') as f:# 讀取內容content = f.read()# 處理內容modified = content.replace('old', 'new')# 寫回文件f.seek(0)f.write(modified)f.truncate()  # 確保刪除舊內容except FileNotFoundError:print(f"錯誤：文件 {file_path} 不存在")
except PermissionError:print(f"錯誤：沒有權限訪問 {file_path}")
except UnicodeDecodeError:print(f"錯誤：文件編碼問題，嘗試其他編碼")

通過以上詳細講解，你應該對Python文件操作有了全面的了解。記住，文件操作是編程基礎，熟練掌握這些方法對日常開發非常有幫助！