【Python】第七弹---Python基础进阶：深入字典操作与文件处理技巧

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1、字典

1.1、字典是什么

1.2、创建字典

1.3、查找 key

1.4、新增/修改元素

1.5、删除元素

1.6、遍历字典元素

1.7、取出所有 key 和 value

1.8、合法的 key 类型

1.9、小结

2、文件

2.1、文件是什么

2.2、文件路径

2.3、文件操作

2.3.1、打开文件

2.3.2、关闭文件

2.3.3、写文件

2.3.4、读文件

2.4、关于中文的处理

2.5、使用上下文管理器

1、字典

1.1、字典是什么

字典是一种存储 键值对 的结构.

啥是键值对? 这是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念.

把 键(key) 和值(value) 进行一个一对一的映射, 然后就可以根据键, 快速找到值.

举个栗子, 学校的每个同学, 都会有一个唯一的学号.
知道了学号, 就能确定这个同学.
此处 "学号" 就是 "键", 这个 "同学" 就是 "值".

1.2、创建字典

创建一个空的字典. 1、使用 { } 表示字典. 2、使用dict()函数创建字典，适用动态创建情况。

a = {} # 创建一个空字典
b = dict() # 使用函数创建字典
print(type(a))
print(type(b))

也可以在创建的同时指定初始值
键值对之间使用 , 分割, 键和值之间使用 : 分割. (冒号后面推荐加一个空格).
使用 print 来打印字典内容

student = {'id': 1,'name': 'zhangsan'} # 创建字典并初始化
print(student) # 打印字典数据

为了代码更规范美观, 在创建字典的时候往往会把多个键值对, 分成多行来书写.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan'
} # 创建字典并分行初始化
print(student) # 打印字典数据

最后一个键值对, 后面可以写 , 也可以不写.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan', # 最后一个键值对加,
} # 创建字典并分行初始化
print(student) # 打印字典数据

1.3、查找 key

使用 in 可以判定 key 是否在字典中存在. 返回布尔值.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print('id' in student)    # 判断key值id是否存在
print('score' in student) # 判断key值score是否存在

使用 [ ] 通过类似于取下标的方式, 获取到元素的值. 只不过此处的 "下标" 是 key. (可能是整数, 也可能是字符串等其他类型).

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['id'])   # key值id对应的值
print(student['name']) # key值name对应的值

如果 key 在字典中不存在, 则会抛出异常.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
}
print(student['score'])   # key值score对应的值，不存在则抛异常

1.4、新增/修改元素

使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value.
如果 key 不存在, 对取下标操作赋值, 即为新增键值对

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan'
}

print(student)
student['score'] = 90 #key值score不存在则新增键值对
print(student)

如果 key 已经存在, 对取下标操作赋值, 即为修改键值对的值.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student)
student['score'] = 90 # key值已经存在，即对键值对值进行修改
print(student)

1.5、删除元素

使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student)
student.pop('score') # 删除key值为score的键值对
print(student)

1.6、遍历字典元素

直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key, 进一步的就可以取出每个值了.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

for key in student:
    print(key,student[key])

1.7、取出所有 key 和 value

使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.keys()) # 使用keys获取所有key值

此处 dict_keys 是一个特殊的类型, 专门用来表示字典的所有 key. 大部分元组支持的操作对于dict_keys 同样适用.

使用 values 方法可以获取到字典中的所有 value

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.values()) # 使用values获取所有value值

此处 dict_values 也是一个特殊的类型, 和 dict_keys 类似.

使用 items 方法可以获取到字典中所有的键值对.

student = {
    'id': 1,
    'name': 'zhangsan',
    'score': 80
}

print(student.items()) # 使用items获取所有键值对

1.8、合法的 key 类型

不是所有的类型都可以作为字典的 key.
字典本质上是一个 哈希表, 哈希表的 key 要求是 "可哈希的", 也就是可以计算出一个哈希值.

可以使用 hash 函数计算某个对象的哈希值.
但凡能够计算出哈希值的类型, 都可以作为字典的 key.

print(hash(0)) # 计算hash值
print(hash(3.14))
print(hash('hello'))
print(hash(True))
print(hash(()))

列表无法计算哈希值.

print(hash([1,2,3])) # 列表不能计算hash值

字典也无法计算哈希值

print(hash({'id': 1})) # 字典不能计算hash值

1.9、小结

字典也是一个常用的结构. 字典的所有操作都是围绕 key 来展开的.
需要表示 "键值对映射" 这种场景时就可以考虑使用字典.

2、文件

2.1、文件是什么

变量是把数据保存到内存中. 如果程序重启/主机重启, 内存中的数据就会丢失.
要想能让数据被持久化存储, 就可以把数据存储到硬盘中. 也就是在文件中保存.

在 Windows "此电脑" 中, 看到的内容都是文件.

通过文件的后缀名, 可以看到文件的类型. 常见的文件的类型如下:

文本文件 (txt)
可执行文件 (exe, dll)
图片文件 (jpg, gif)
视频文件 (mp4, mov)
office 文件 (.ppt, docx)
......

我们主要研究最简单的文本文件.

2.2、文件路径

一个机器上, 会存在很多文件, 为了让这些文件更方面的被组织, 往往会使用很多的 "文件夹"(也叫做目录)来整理文件.
实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的.
为了方便确定一个文件所在的位置, 使用文件路径来进行描述.

例如, 上述截图中的 QQ.exe 这个文件, 描述这个文件的位置, 就可以使用路径D:\program\qq\Bin\QQ.exe 来表示.

D: 表示盘符. 不区分大小写.
每一个 \ 表示一级目录. 当前 QQ.exe 就是放在 "D 盘下的 program 目录下的 qq 目录下的 Bin 目录中" .
目录之间的分隔符, 可以使用 \ 也可以使用 / . 一般在编写代码的时候使用 / 更方便.

上述以盘符开头的路径, 我们也称为 绝对路径.
除了绝对路径之外, 还有一种常见的表示方式是 相对路径. 相对路径需要先指定一个基准目录, 然后
以基准目录为参照点, 间接的找到目标文件. 咱们课堂上暂时不详细介绍.
描述一个文件的位置, 使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的. 对于新手来说, 使用绝对路径更简
单更好理解, 也不容易出错.

2.3、文件操作

要使用文件, 主要是通过文件来保存数据, 并且在后续把保存的数据读取出来.
但是要想读写文件, 需要先 "打开文件", 读写完毕之后还要 "关闭文件".

2.3.1、打开文件

使用内建函数 open 打开一个文件.

f = open('d:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件

第一个参数是一个字符串, 表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串, 表示打开方式. 其中 r 表示按照读方式打开. w 表示按照写方式打开. a表示追加写方式打开.
如果打开文件成功, 返回一个文件对象. 后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开.
如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在), 就会抛出异常.

2.3.2、关闭文件

使用 close 方法关闭已经打开的文件.

f.close() # 关闭文件

使用完毕的文件要记得及时关闭!

一个程序能同时打开的文件个数, 是存在上限的.

flist = []
count = 0
while True:
    f = open('d:/test.txt', 'r') # 需要现在d盘路径下创建一个test.txt文件
    flist.append(f) # 尾插文件对象
    count += 1
    print(f'count = {count}')

如上面代码所示, 如果一直循环的打开文件, 而不去关闭的话, 就会出现上述报错.
当一个程序打开的文件个数超过上限, 就会抛出异常.

注意: 上述代码中, 使用一个列表来保存了所有的文件对象. 如果不进行保存, 那么 Python 内置的垃
圾回收机制, 会在文件对象销毁的时候自动关闭文件.
但是由于垃圾回收操作不一定及时, 所以我们写代码仍然要考虑手动关闭, 尽量避免依赖自动关闭.

2.3.3、写文件

文件打开之后, 就可以写文件了.

写文件, 要使用写方式打开, open 第二个参数设为 'w'
使用 write 方法写入文件.

f = open('d:/test.txt', 'w')  # 以写的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件

用记事本打开文件, 即可看到文件修改后的内容.

如果是使用 'r' 方式打开文件, 则写入时会抛出异常.

f = open('d:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件

使用 'w' 一旦打开文件成功, 就会清空文件原有的数据.
使用 'a' 实现 "追加写", 此时原有内容不变, 写入的内容会存在于之前文件内容的末尾.

f = open('d:/test.txt', 'w')  # 以写的方式打开文件
f.write('hello')  # 向文件中写入hello字符串
f.close()   # 关闭文件

f = open('d:/test.txt', 'a')  # 以追加的方式打开文件
f.write(' world')   # 向文件中追加写入 world
f.close()  # 关闭文件

针对已经关闭的文件对象进行写操作, 也会抛出异常.

f = open('d:/test.txt', 'w')
f.write('hello')  # 向文件写入hello字符串
f.close()  # 关闭文件
f.write('world')  # 文件关闭之后写入文件内容抛异常

2.3.4、读文件

读文件内容需要使用 'r' 的方式打开文件
使用 read 方法完成读操作. 参数表示 "读取几个字符"

注意：读文件之前需要先有该文件

f = open('d:/test.txt', 'r')  # 以读的方式打开文件
result = f.read(2)  # 读取两个字符
print(result)
f.close()   # 关闭文件

如果文件是多行文本, 可以使用 for 循环一次读取一行.

先构造一个多行文件.

f = open('d:/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}')  # 以行读取文件
f.close()

注意: 由于文件里每一行末尾都自带换行符, print 打印一行的时候又会默认加上一个换行符, 因此
打印结果看起来之间存在空行.
使用 print(f'line = {line}', end='') 手动把 print 自带的换行符去掉.

f = open('d:/test.txt', 'r')
for line in f:
    print(f'line = {line}', end='')  # 以行读取文件，并手动去掉换行
f.close()

使用 readlines 直接把文件整个内容读取出来, 返回一个列表. 每个元素即为一行.

f = open('d:/test.txt', 'r')
lines = f.readlines()  # 读取整个文件内容
print(lines)
f.close()

此处的 \n 即为换行符.

2.4、关于中文的处理

当文件内容存在中文的时候, 读取文件内容不一定就顺利.
同样上述代码, 有的uu执行时可能会出现异常

也有的uu可能出现乱码.

计算机表示中文的时候, 会采取一定的编码方式, 我们称为 "字符集"

所谓 "编码方式" , 本质上就是使用数字表示汉字.
我们知道, 计算机只能表示二进制数据. 要想表示英文字母, 或者汉字, 或者其他文字符号, 就都要通过编码.
最简单的字符编码就是 ascii. 使用一个简单的整数就可以表示英文字母和阿拉伯数字.
但是要想表示汉字, 就需要一个更大的码表.
一般常用的汉字编码方式, 主要是 GBK 和 UTF-8

必须要保证文件本身的编码方式, 和 Python 代码中读取文件使用的编码方式匹配, 才能避免出现上述问题.

Python3 中默认打开文件的字符集跟随系统, 而 Windows 简体中文版的字符集采用了 GBK, 所以如果文件本身是 GBK 的编码, 直接就能正确处理.
如果文件本身是其他编码(比如 UTF-8), 那么直接打开就可能出现上述问题

使用记事本打开文本文件, 在 "菜单栏" -> "文件" -> "另存为" 窗口中, 可以看到当前文件的编码方式.

如果此处的编码为 ANSI , 则表示 GBK 编码.
如果此处为 UTF-8 , 则表示 UTF-8 编码.

此时修改打开文件的代码, 给 open 方法加上 encoding 参数, 显式的指定为和文本相同的字符集, 问题即可解决.

f = open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8')

PS: 字符编码问题, 是编程中一类比较常见, 又比较棘手的问题. 需要对于字符编码有一定的理解, 才能从容应对.
uu们可以参考腾讯官方账号发表的帖子, 详细介绍了里面的细节.程序员必备：彻底弄懂常见的7种中文字符编码

2.5、使用上下文管理器

打开文件之后, 是容易忘记关闭的. Python 提供了 上下文管理器 , 来帮助程序猿自动关闭文件.

使用 with 语句打开文件.
当 with 内部的代码块执行完毕后, 就会自动调用关闭方法.

with open('d:/test.txt', 'r', encoding='utf8') as f:
    lines = f.readlines()
    print(lines)