文件读写 ( open )

本篇教学会介绍“文件读写”的内建函数 open，透过 Pythen 的 open 函数，就能针对电脑中的文件，进行新增、打开、编辑等动作，如果是使用 Google Colab，更可以和 Google 云端硬盘连动，编辑云端硬盘的文件。

快速导览：使用 open()、文件路径、存取模式、操作方法、使用 with

本篇使用的 Python 版本为 3.7.12，所有范例可使用 Google Colab 实作，不用安装任何软件 ( 参考：使用 Google Colab )

使用 open()

Python 内建的 open() 使用的语法如下所示，文件表示文件的路径和档名，模式则代表打开文件后，能对这个文件编辑的权限模式，默认为 r。

f = open('檔案', 模式)

open() 还有几个可以不需要填入的参数，不填入则会使用默认值：

文件路径

文件的路径使用“相对路径”，相对于“执行这个 Python 程序的位置”，例如 Python 的程序位在 file 文件夹下，要存取 file/demo 文件夹内的 test.txt 文件时，路径就是“demo/test.txt”。

f = open('demo/test.txt','r')
a = f.read()
print(a)
f.close()

如果是使用 Google Colab，默认执行的路径放在“/content/drive/MyDrive/”里。

f = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
a = f.read()
print(a)
f.close()

存取模式

使用 open() 打开文件时，可指定打开后文件的存取模式，默认是文字模式打开，后方如果有“+”号，表示在功能上不仅可以读取，也可以写入：

如果后方加上 b，则会以二进制模式打开：

举例来说，如果打开文件时模式设定为 w，就无法使用读取的方法读取文件内容。

f = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','w')   # 使用 w 模式
a = f.read()   # 發生錯誤  not readable
print(a)

如果打开文件时设定 r+，则可以读取内容也可以从开头的地方加入内容 ( 使用 r 或 r+ 时，文件必需存在，不然会发生错误 )。

f = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r+')
a = f.read()
f.write('hello')
print(a)
f.close()

操作方法

打开文件后，可以透过下列常用的方法操作文件：

• read(size)

  范例的程序码使用两种方式读取内容为 hello world 的 txt 文件 ( 如果只设定一个 f1，使用 read() 之后就会读取整份文件，read(2) 就会失效，所以使用 f1 和 f2 )，如果没有设定 size，则完整读取整份文件，如果有设定 size，则读取到 size 的字元数，读取的文件如果超过电脑的内存大小，则会发生问题 ( 读取 1GB 的文件就会消耗 1GB 的内存 )

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  f2 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  a = f1.read()
  b = f2.read(2)
  print(a)     # hello world
  print(b)     # he ( 只讀取前兩個字元 )
  f1.close()
  f2.close()
  

• readline(size)

  范例的程序码使用两种方式读取内容为第一行 hello world 的 txt 文件，如果没有设定 size，则完整读取第一行，如果有设定 size 则读取第一行的 size 字元数，若 size 超过第一行的数量，就会完整读取第一行 ( 就算文件有很多行，还是只会读取第一行 )。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  f2 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  a = f1.readline()
  b = f2.readline(2)
  print(a)      # hello world
  print(b)      # he ( 只讀取單一行的前兩個字元 )
  f1.close()
  f2.close()
  

• readlines(size)

  范例的程序码使用两种方式读取内容为三行 hello world、good morning 和 12345 的 txt 文件，如果没有设定 size 则读取全部的文件内容，以行为单位回传为串列，如果有设定 size，则会以 size 抵达的字元位置行数为最大行数，回传为串列。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  f2 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  a = f1.readlines()      # 讀取全部的行，變成串列形式
  b = f2.readlines(20)    # 讀取包含 20 個字元的行，變成串列形式
  print(a)      # ['hello world\n', 'good morning\n', '12345']
  print(b)      # ['hello world\n', 'good morning\n']
  f1.close()
  f2.close()
  

• readable()

  范例的程序码执行后，会显示这个文件是否能读取，或是否能写入，回传 True 或 False。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','w')
  f2 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  print(f1.readable())    # Fasle  因為設定 w
  print(f2.readable())    # True   因為設定 r
  f1.close()
  f2.close()
  

• f.write(文字内容)

  范例的程序码执行后，会清空原本 test.txt 的内容，写入新的内容。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','w')
  f1.write('good morning')     # 寫入 good morning
  f1.close()
  

• f.writelines(文字内容串列)

  范例的程序码执行后，会清空原本 test.txt 的内容，并以串列方式写入内容，如果需要换行必须自行加入换行符号 \n。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','w')
  f1.writelines(['123\n','456\n','789\n'])   # 寫入三行內容
  f1.close()
  

• writeable()

  范例的程序码执行后，会显示这个文件是否能读取，或是否能写入，回传 True 或 False。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','w')
  f2 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  print(f1.writeable())    # True   因為設定 w
  print(f2.writeable())    # False  因為設定 r
  f1.close()
  f2.close()
  

• tell()

  范例的程序码执行后，会回传目前读取文件指针的位置 ( 文件从头算起的字元数 )。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')
  a = f1.read(5)    # 讀取前五個字元，讀去完畢後指針位在 5
  t = f1.tell()     # 讀取指針位置
  print(a)          # hello
  print(t)          # 5
  f1.close()
  

• seek(偏移量, 起始位置)

  范例的程序码执行后，会将指针从开头位置移动 5 个字元，然后再读取 5 个字元 ( 起始位置默认 0 表示文件开头，1 为当前位置，2 为文件结尾 )。

  f1 = open('/content/drive/MyDrive/Colab Notebooks/test.txt','r')   # 內容為 123456789
  f1.seek(2,0)     # 將指針移動到 2 和 3 中間
  a = f1.read(5)   # 讀取後方五個字元
  print(a)         # 34567
  f1.close()
  

• close()

  关闭文件，并释出内存。

使用 with

使用 with 可以让打开文件，执行相关内容后自动关闭并释出内存，使用的语法如下：

with open('demo/test.txt','w') as f1:
    f1.write('good morning')     # 寫入 good morning
    # 完成後如果沒有後續動作，就會自動關閉檔案

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