Python电子 文件和数据格式化

会计学1Python电子文件和数据格式化文件的使用第1页/共43页文件是一个存储在辅助存储器上的数据序列，可以包含任何数据内容。概念上，文件是数据的集合和抽象，类似地，函数是程序的集合和抽象。用文件形式组织和表达数据更有效也更为灵活。文件包括两种类型：文本文件和二进制文件。文本文件一般由单一特定编码的字符组成，如UTF-8编码，内容容易统一展示和阅读。大部分文本文件都可以通过文本编辑软件或文字处理软件创建、修改和阅读。由于文本文件存在编码，所以，它也可以被看作是存储在磁盘上的长字符串，例如一个txt格式的文本文件。文件概述第2页/共43页二进制文件直接由比特0和比特1组成，没有统一字符编码，文件内部数据的组织格式与文件用途有关。二进制是信息按照非字符但特定格式形成的文件，例如，png格式的图片文件、avi格式的视频文件。二进制文件和文本文件最主要的区别在于是否有统一的字符编码。二进制文件由于没有统一字符编码，只能当作字节流，而不能看作是字符串。无论文件创建为文本文件或者二进制文件，都可以用“文本文件方式”和“二进制文件方式”打开，但打开后的操作不同。文件概述第3页/共43页微实例7.1：理解文本文件和二进制文件的区别。首先，用文本编辑器生成一个包含“中国是个伟大国家！”的txt格式文本文件，命名为7.1.txt。分别用文本文件方式和二进制文件方式读入，并打印输出效果，代码如下：文件概述

第4页/共43页输出结果为：可以看到，采用文本方式读入文件，文件经过编码形成字符串，打印出有含义的字符；采用二进制方式打开文件，文件被解析为字节（byte）流。由于存在编码，字符串中的一个字符由2个字节表示。文件概述第5页/共43页Python对文本文件和二进制文件采用统一的操作步骤，即“打开-操作-关闭”，如图7.1所示。文件的打开关闭第6页/共43页操作系统中的文件默认处于存储状态，首先需要将其打开，使得当前程序有权操作这个文件，打开不存在的文件可以创建文件。打开后的文件处于占用状态，此时，另一个进程不能操作这个文件。可以通过一组方法读取文件的内容或向文件写入内容，此时，文件作为一个数据对象存在，采用<a>.<b>()方式进行操作。操作之后需要将文件关闭，关闭将释放对文件的控制使文件恢复存储状态，此时，另一个进程将能够操作这个文件。文件的打开关闭第7页/共43页Python通过解释器内置的open()函数打开一个文件，并实现该文件与一个程序变量的关联，open()函数格式如下：<变量名>=open(<文件名>,<打开模式>)

open()函数有两个参数：文件名和打开模式。文件名可以是文件的实际名字，也可以是包含完整路径的名字

文件的打开关闭第8页/共43页

打开模式用于控制使用何种方式打开文件，open()函数提供7种基本的打开模式，如表7.1所示

文件的打开关闭打开模式含义'r'只读模式，如果文件不存在，返回异常FileNotFoundError，默认值'w'覆盖写模式，文件不存在则创建，存在则完全覆盖源文件'x'创建写模式，文件不存在则创建，存在则返回异常FileExistsError'a'追加写模式，文件不存在则创建，存在则在原文件最后追加内容'b'二进制文件模式't'文本文件模式，默认值'+'与r/w/x/a一同使用，在原功能基础上增加同时读写功能第9页/共43页打开模式使用字符串方式表示，根据字符串定义，单引号或者双引号均可。上述打开模式中，‘r’、‘w’、‘x’、‘b’可以和‘b’、‘t’、‘+’组合使用，形成既表达读写又表达文件模式的方式。例如，open()函数默认采用'rt'(文本只读)模式，读入程序所在目录中7.1.txt文件：textfile=open('7.1.txt','r')或textfile=open('7.1.txt')读取一个二进制文件，如一个图片、一段视频或者一段音乐文件，需要使用文件打开模式'rb'。例如，打开一个名为'music.mp3'的音频文件：binfile=open('music.mp3','rb')文件使用结束后要用close()方法关闭，释放文件的使用授权，该方法的使用方式如下：<变量名>.close()文件的打开关闭第10页/共43页

当文件被打开后，根据打开方式不同可以对文件进行相应的读写操作。注意，当文件以文本文件方式打开时，读写按照字符串方式，采用当前计算机上使用的编码或指定编码；当文件以二进制文件方式打开时，读写按照字节流方式。

Python提供4个常用的文件内容读取方法

文件的读写方法含义<file>.readall()读入整个文件内容，返回一个字符串或字节流*<file>.read(size=-1)从文件中读入整个文件内容，如果给出参数，读入前size长度的字符串或字节流<file>.readline(size=-1)从文件中读入一行内容，如果给出参数，读入该行前size长度的字符串或字节流<file>.readlines(hint=-1)从文件中读入所有行，以每行为元素形成一个列表，如果给出参数，读入hint行第11页/共43页微实例7.2：文本文件逐行打印。用户输入文件路径，以文本文件方式读入文件内容并逐行打印，代码如下：程序首先提示用户输入一个文件名，然后打开文件并赋值给文件对象变量fo。文件的全部内容通过fo.readlines()方法读入到一个列表中，列表的每个元素是文件一行的内容，然后通过for…in方式遍历列表，处理每行内容。文件的读写第12页/共43页

上述代码尽管完成了微实例7.2的要求，但存在一些缺点：当读入文件非常大时，一次性将内容读取到列表中会占用很多内存，影响程序执行速度。一个合理的方法是逐行读入内容到内存，并逐行处理。这可以通过一个简单的方法解决。Python将文件本身作为一个行序列，遍历文件的所有行可以直接这样完成

文件的读写第13页/共43页如果程序需要逐行处理文件内容，建议采用上述代码中2-5行组成的格式，如下：fo=open(fname,"r")forlineinfo:#处理一行数据fo.close()文件的读写第14页/共43页Python提供3个与文件内容写入有关的方法，如表7.3所示。微实例7.3：向文件写入一个列表。向文件写一个列表类型，并打印输出结果，代码如下：文件的读写方法含义<file>.write(s)向文件写入一个字符串或字节流<file>.writelines(lines)将一个元素为字符串的列表写入文件<file>.seek(offset)改变当前文件操作指针的位置，offset的值：0：文件开头；1:当前位置；2:文件结尾第15页/共43页文件的读写>>>请输入要写入的文件:test.txt>>>

>>>请输入要写入的文件:test.txt>>>

第16页/共43页可以看到，程序并没有输出写入的列表内容。在WriteFileAList1.py程序同目录找到test.txt文件，打开可以看到其中的内容是：列表ls内容被写入文件，但为何5-7行代码没有将这些内容打印出来呢？这是因为文件写入内容后，当前文件操作指针在写入内容的后面，5-7行代码从这个指针开始向后读入并打印内容，被写入的内容却在指针前面，因此未能被打印出来。为此，可以在写入文件后增加一条代码fo.seek(0)将文件操作指针返回到文件开始，即可显示写入的内容，代码如下。文件的读写唐诗宋词元曲第17页/共43页程序执行结果如下：文件的读写>>>请输入要写入的文件:test.txt唐诗宋词元曲第18页/共43页PIL库的使用第19页/共43页PIL（PythonImageLibrary）库是Python语言的第三方库，需要通过pip工具安装，Python安装第三方库的详细方法请见8.6节。安装PIL库的方法如下，需要注意，安装库的名字是pillow。PIL库支持图像存储、显示和处理，它能够处理几乎所有图片格式，可以完成对图像的缩放、剪裁、叠加以及向图像添加线条、图像和文字等操作。PIL库概述:\>pipinstallpillow#或者pip3installpillow第20页/共43页PIL库主要可以完成图像归档和图像处理两方面功能需求：图像归档：对图像进行批处理、生成图像预览、图像格式转换等；图像处理：图像基本处理、像素处理、颜色处理等。根据功能不同，PIL库共包括21个与图片相关的类，这些类可以被看作是子库或PIL库中的模块，子库列表如下。Image、ImageChops、ImageColor、ImageCrackCode、ImageDraw、ImageEnhance、ImageFile、ImageFileIO、ImageFilter、ImageFont、ImageGL、ImageGrab、Imagemath、ImageOps、ImagePalette、ImagePath、ImageQt、ImageSequence、ImageStat、ImageTk、ImageWinPIL库概述第21页/共43页在PIL中，任何一个图像文件都可以用Image对象表示。表7.4给出了Image类的图像读取和创建方法。PIL库Image类解析方法描述Image.open(filename)根据参数加载图像文件Image.new(mode,size,color)根据给定参数创建一个新的图像Image.open(StringIO.StringIO(buffer))从字符串中获取图像Image.frombytes(mode,size,data)根据像素点data创建图像Image.verify()对图像文件完整性进行检查，返回异常第22页/共43页通过Image打开图像文件时，图像的栅格数据不会被直接解码或者加载，程序只是读取了图像文件头部的元数据信息，这部分信息标识了图像的格式、颜色、大小等。因此，打开一个文件会十分迅速，与图像的存储和压缩方式无关。要加载一个图像文件，最简单的形式如下，之后所有操作对im起作用

PIL库Image类解析第23页/共43页其中，birdnest.jpg是一张鸟巢的夜景图像，存储在D:\pycodes目录中，如图7.2所示。在使用IDLE交互方式处理图片文件时，建议采用文件的全路径；如果使用Python文件形式，建议采用相对路径，将文件和程序放到一个目录中，例如：PIL库Image类解析第24页/共43页Image类有4个处理图片的常用属性，如表7.5所示。

查看已经读取图像文件的属性如下

PIL库Image类解析>>>print(im.format,im.size,im.mode)JPEG(900,598)RGB属性描述Image.format标识图像格式或来源，如果图像不是从文件读取，值是NoneImage.mode图像的色彩模式，"L"灰度图像、"RGB"真彩色图像、"CMYK"出版图像Image.size图像宽度和高度，单位是像素（px），返回值是二元元组（tuple）Image.palette调色板属性，返回一个ImagePalette类型第25页/共43页Image还能读取序列类图像文件，包括GIF,FLI,FLC,TIFF等格式文件。open()方法打开一个图像时自动加载序列中的第一帧，使用seek()和tell()方法可以在不同帧之间移动，如表7.6所示。PIL库Image类解析方法描述Image.seek(frame)跳转并返回图像中的指定帧Image.tell()返回当前帧的序号第26页/共43页微实例7.1：GIF文件图像提取。对一个GIF格式动态文件，提取其中各帧图像，并保存为文件。PIL库Image类解析第27页/共43页

微实例7.1展示了一种采用try…except编写程序的方法，通过seek()方法和save()方法配合提取GIF图像格式的每一帧，并保存为文件。Image类的图像转换和保存方法如表7.7所示。PIL库Image类解析方法描述Image.save(filename,format)将图像保存为filename文件名，format是图片格式Image.convert(mode)使用不同的参数，转换图像为新的模式Image.thumbnail(size)创建图像的缩略图，size是缩略图尺寸的二元元组第28页/共43页

其中，save()方法有两个参数：文件名filename和图像格式format。如果调用时不指定保存格式，

如微实例7.1，PIL将自动根据文件名filename后缀存储图像；如果指定格式，则按照格式存储。

搭配采用open()和save()方法可以实现图像的格式转换，例如，将png格式转换为jpg格式，代码如下。需要注意，Image类的save()方法主要用于保存文件到硬盘，PIL库还提供了功能更强的格式转换方法

PIL库Image类解析

12im=Image.open("birdnest.jpg")im.save("birdnest.png")

第29页/共43页生成"birdnest.jpg"图像的缩略图，代码如下（续上一个IDLE指令），鸟巢图片及其缩略图如图7.2所示。其中（128，128）是缩略图的尺寸。PIL库Image类解析>>>im.thumbnail((128,128))>>>im.save("birdnestTN","JPEG")北京鸟巢图片及其缩略图第30页/共43页Image类可以缩放和旋转图像，方法如表7.8所示，其中，rotate()方法以逆时针旋转的角度值作为参数来旋转图像。PIL库Image类解析方法描述Image.resize(size)按size大小调整图像，生成副本Image.rotate(angle)按angle角度旋转图像，生成副本第31页/共43页Image类能够对每个像素点或者一幅RGB图像的每个通道单独进行操作，如表7.9所示。split()方法能够将RGB图像各颜色通道提取出来，merge()方法能够将各独立通道再合成一幅新的图像。

PIL库Image类解析方法描述Image.point(func)根据函数func功能对每个元素进行运算，返回图像副本Image.split()提取RGB图像的每个颜色通道，返回图像副本Image.merge(mode，bands)合并通道

，采用mode色彩，bands是新色的色彩通道Image.blend(im1,im2,alpha)将两幅图片im1和im2按照如下公式插值后生成新的图像：im1*(1.0-alpha)+im2*alpha第32页/共43页微实例7.2：图像的颜色交换。

交换图像中的颜色。可以通过分离RGB图片的三个颜色通道实现颜色交换。代码如下，程序执行效果如图7.3所示，夜色下的北京鸟巢变成了蓝色！PIL库Image类解析第33页/共43页PIL库Image类解析被改变颜色的北京鸟巢图片

第34页/共43页

操作图像的每个像素点需要通过函数实现，采用lambda函数和point()方法搭配使用，例子如下，显示效果如图7.4所示

PIL库Image类解析第35页/共43页PIL库Image类解析去掉光线的北京鸟巢图片

第36页/共43页PIL库的ImageFilter类和ImageEnhance类提供了过滤和增强的方法。ImageFilter类共提供10种预定义图像过滤方法，如表7.10所示。图像的过滤和增强方法表示描述ImageFilter.BLUR图像的模糊效果ImageFilter.CONTOUR图像的轮廓效果ImageFilter.DETAIL图像的细节效果ImageFilter.EDGE_