Python文件操作实战：读写文件，存储和处理数据

# 1. Python文件操作基础**

Python提供了强大的文件操作功能，使开发者能够轻松地读取、写入和管理文件。本章将介绍文件操作的基础知识，包括：

- 文件路径和文件对象
- 打开、关闭和读取文件
- 文件读写模式
- 文件指针和定位

# 2. 文件读写与数据处理

### 2.1 文件读写操作

**文件打开**

with open('data.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, world!')

- `open()` 函数打开一个文件，并返回一个文件对象。
- 第一个参数是文件名，第二个参数指定打开模式。
- `'w'` 模式表示以写入模式打开文件，如果文件不存在，则创建它。

**文件写入**

f.write('Hello, world!')

- `write()` 方法将数据写入文件。
- 数据可以是字符串、字节或字节数组。

**文件读取**

with open('data.txt', 'r') as f:
    data = f.read()

- `read()` 方法读取文件中的数据。
- 返回值是一个字符串，包含文件中的所有内容。

### 2.2 数据序列化与反序列化

**数据序列化**

将数据结构转换为可存储或传输的格式。

import pickle

data = {'name': 'John Doe', 'age': 30}
with open('data.pkl', 'wb') as f:
    pickle.dump(data, f)

- `pickle` 模块提供序列化和反序列化功能。
- `dump()` 方法将数据结构序列化为二进制数据并写入文件。

**数据反序列化**

将序列化数据还原为原始数据结构。

with open('data.pkl', 'rb') as f:
    data = pickle.load(f)

- `load()` 方法从文件中读取二进制数据并反序列化为数据结构。

### 2.3 数据结构的存储与读取

**JSON**

JSON（JavaScript对象表示法）是一种轻量级数据格式，广泛用于数据交换。

import json

data = {'name': 'John Doe', 'age': 30}
with open('data.json', 'w') as f:
    json.dump(data, f)

- `json` 模块提供 JSON 序列化和反序列化功能。
- `dump()` 方法将数据结构序列化为 JSON 字符串并写入文件。

**CSV**

CSV（逗号分隔值）是一种简单的数据格式，通常用于存储表格数据。

import csv

data = [['John Doe', 30], ['Jane Doe', 25]]
with open('data.csv', 'w') as f:
    writer = csv.writer(f)
    writer.writerows(data)

- `csv` 模块提供 CSV 读写功能。
- `writer()` 方法创建一个 CSV 写入器对象。
- `writerows()` 方法将数据列表写入文件。

# 3. 文件管理与权限控制

### 3.1 文件系统操作

文件系统是计算机系统中组织和存储文件和目录的结构。Python提供了强大的文件系统操作模块，允许程序员与文件系统交互。

**文件系统操作模块**

Python中常用的文件系统操作模块包括：

- `os`：提供与操作系统交互的函数，包括文件系统操作。
- `pathlib`：提供面向对象的路径操作，简化了文件系统操作。
- `shutil`：提供高级文件系统操作，如复制、移动和删除文件。

**文件系统操作示例**

以下代码示例展示了使用`os`模块进行文件系统操作：

import os

# 创建目录
os.mkdir('my_directory')

# 列出目录中的文件
files = os.listdir('my_directory')

# 删除文件
os.remove('my_file.txt')

# 重命名文件
os.rename('old_name.txt', 'new_name.txt')

### 3.2 文件权限管理

文件权限控制文件和目录的访问权限。Python提供了`os`模块中的一组函数来管理文件权限。

**文件权限模式**

文件权限使用八进制模式表示，其中每一位代表不同的权限：

- `r`：读取权限
- `w`：写入权限
- `x`：执行权限
- `s`：设置用户 ID 权限
- `t`：设置组 ID 权限
- `u`：用户权限
- `g`：组权限
- `o`：其他权限

**文件权限操作**

以下代码示例展示了使用`os`模块管理文件权限：

import os

# 获取文件权限
permissions = os.stat('my_file.txt').st_mode

# 设置文件权限
os.chmod('my_file.txt', 0o755)  # 用户可读写执行，组和其他人可读执行

### 3.3 文件