【Python 筆記】檔案處理（File handling）

感謝您點進本篇文章，我是 LukeTseng，該系列主要以筆記加上口語白話形式學習 Python，若文章某處有誤敬請告知，非常感謝。

簡介

檔案處理是程式人必備的技能，主要是因為它能讓資料持久化，讓資訊存留在硬碟上，而非程式執行期間的記憶體中。也可以方便讀取或寫入資料檔，如設定檔、日誌（log）、或用戶資料。最重要的是自動化流程，例如可結合 .csv 套件將讀入的檔案寫入 .csv 中產生報表等等。

基本概念如下：

• 開檔（open）：使用 open() 函數打開檔案。
• 讀寫（read / write）：對檔案內容進行操作。
• 關檔（close）：確保所有操作完成並釋放系統資源。

open() 方法

使用 open() 之後，若沒有後續動作要執行，務必一定要搭配 close() 方法關閉檔案，不然你讓檔案一直在那邊開著浪費記憶體。

open() 基本語法：

open(file, mode='r')

open 基本上是接收兩個參數，file 是檔名，而 mode 則是模式，可選擇讀（r）還是寫（w）。

而實際上 open 有很多參數可以調整，上述只是最基本的兩項：

open(file, mode='r', buffering=-1, encoding=None, errors=None, newline=None, closefd=True, opener=None)

• buffering：設定緩衝區。
• encoding：設定編碼，如 utf-8、utf-16。
• errors：錯誤等級。
• newline：換行。
• closefd：傳入的 file 參數型態。

檔案開啟模式

模式	說明
r	讀取模式（預設）。若檔案不存在會報錯。
w	寫入模式。若檔案存在，會先清空內容。
a	附加模式。將內容寫到檔案末尾。
b	二進位模式，用於非文字檔案。
r+	同時讀與寫。檔案需存在。
w+	讀寫模式但會清空原檔案。
a+	讀寫模式但寫入追加在尾端。

範例

目錄架構有兩個檔案：example.txt、main.py，今天想要用 python 將 example.txt 的內容讀取並印出，可寫以下程式碼：

f = open('example.txt', 'r')   # 打開檔案以讀取模式
content = f.read()             # 讀取內容
print(content)
f.close()                      # 關閉檔案

example.txt 的內容如下：

Hello World! I like Python.

此程式會先開啟檔案、讀取，輸出內容，最後關閉檔案。

使用 with 敘述讀取檔案

with 是 Python 的一種資源管理器（Context manager），用來管理資源的取得與釋放。

它的主要用途是讓你在進入 block 的時候自動取得資源（如檔案），並在離開 block 時自動釋放資源，不論 block 內是否發生錯誤。

所以使用 with 的好處是 Python 都幫你做好資源管理了，也不用手動加上 close()。

基本語法如下：

with obj as variable:
    # 程式碼區塊 : block
    xx = f.read()
    print(xx)
# block 結束後，資源自動釋放

沿用上節範例：

with open('example.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)

同樣可讀取到 Hello World! I like Python.。

讀資料的方法

read()

讀取整個檔案的內容。

語法：

fileObject.read([size]); 

fileObject 為檔案物件，而 size 為從 fileObject 中讀取的字元數，size 預設為 -1，表示讀取 fileObject 的整個內容。

以下是 example.txt 的內容：

Hello Python!
No C plus plus, I wanna Python.
ummmmm...... but Python's runtime speed is so slow.

範例：

with open('example.txt', 'r') as f:
    line = f.read(9)
    print(line)

Output：

Hello Pyt

readline()

一次讀一行。

語法：

fileObject.readline();

example.txt 內容：

Hello Python!
No C plus plus, I wanna Python.
ummmmm...... but Python's runtime speed is so slow.
abcabc
123123
456456

範例：

with open('example.txt', 'r') as f:
    line1 = f.readline()
    line2 = f.readline()
print(line1, line2, sep="")

readlines()

讀取所有行並回傳成一個 list，碰到 EOF 會回傳空字串。

語法同 readline()。

example.txt 內容同上個範例。

範例：

with open('example.txt', 'r') as f:
    for line in f.readlines():
        line = line.strip() # 移除字串間的空格用
        print(line)

寫入檔案

write()

語法：

fileObject.write( [ str ])

str：要寫入檔案的字串。

範例：

with open('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello Python!\n')
    f.write('File handling is important.')

使用 'w' 模式會覆蓋掉檔案中所有內容。

執行後的 example.txt：

Hello Python!
File handling is important.

writelines()

語法同 write()，只是在參數部分替換成字串列表或可迭代物件。

範例：

lines = ['Python\n', 'File\n', 'Handling\n']
with open('output.txt', 'w') as f:
    f.writelines(lines)

執行後若沒有 output.txt 檔案則會自動生成，然後寫入三個字串：

Python
File
Handling

總整理

檔案處理是讓資料永久保存於硬碟（而非記憶體），常用於設定檔（config）、日誌（log）、自動化報表等。主要步驟包含：

• 開檔 (open)：用 open() 打開檔案來準備讀/寫操作。
• 讀寫操作 (read/write)：存取檔案內容。
• 關檔 (close)：釋放系統資源，避免資源損耗。

open 方法與模式

基本語法

open(file, mode='r')

• file：檔案名稱
• mode：開檔模式（預設為 'r' 讀取）

常用模式

模式	功能說明
r	讀取（檔案需存在）
w	寫入（會清空原內容或新建檔案）
a	附加寫入（資料加在尾端）
b	二進位模式（適合非文字檔）
r+	讀寫（檔案需存在）
w+	讀寫並清空檔案
a+	讀寫並追加在尾端

開檔後務必記得關檔，否則會浪費資源：

f = open('example.txt', 'r')
content = f.read()
print(content)
f.close()

用 with 管理資源

用 with 區塊能自動管理開關檔案，不必手動 close()。

with open('example.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)
# 出了區塊自動關檔

read(size) 讀取指定字元數

with open('example.txt', 'r') as f:
    data = f.read(9)
    print(data)  # 只印出前9個字元

readline() 讀取一行

with open('example.txt', 'r') as f:
    line1 = f.readline()
    line2 = f.readline()
    print(line1 + line2)  # 連印兩行

readlines() 讀取所有行，回傳 list

with open('example.txt', 'r') as f:
    for line in f.readlines():
        print(line.strip())  # 去除行尾空白與換行

write(str) 寫入文字

with open('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello Python!\n')
    f.write('File handling is important.')
# 會覆蓋原檔案內容

writelines(list) 寫入多行文字

lines = ['Python\n', 'File\n', 'Handling\n']
with open('output.txt', 'w') as f:
    f.writelines(lines)
# 沒有檔案會自動生成

參考資料

Python 寫檔，寫入 txt 文字檔 | ShengYu Talk

檔案操作 os - Python 教學 | STEAM 教育學習網

Python 檔案處理：開啟、讀取、寫入與關閉 - iT 邦幫忙::一起幫忙解決難題，拯救 IT 人的一天

Python3 File 方法 | 菜鸟教程