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1、第7章 文件和数据格式化,文件的使用,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,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
2、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,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,输出结果为： 可以看到，采用文本方式读
3、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,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,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.()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
4、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,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： = open(, ) 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,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
5、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： .close(),文件的打开关闭,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
6、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,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forin方式遍历列表，处理每行内容。,文件的读写,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
7、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,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) for line in fo: # 处理一行数据 fo.close(),文件的读写,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,文件的读写,请输入要写入的文
8、件: test.txt ,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,程序执行结果如下：,文件的读写,PIL库的使用,PIL（Python Image Li
9、brary）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,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。
10、Image、ImageChops、ImageColor、ImageCrackCode、ImageDraw、 ImageEnhance、ImageFile、ImageFileIO、ImageFilter、ImageFont、 ImageGL、ImageGrab、Imagemath、ImageOps、ImagePalette、ImagePath、 ImageQt、ImageSequence、ImageStat、ImageTk、ImageWin,PIL库概述,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,通过Ima
11、ge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,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,Image类有4个处理图片的常用属性，如
12、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,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,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,微实例7.1展示了一种采用tryexcept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
13、和保存方法如表7.7所示。,PIL库Image类解析,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,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
14、.2所示。其中（128，128）是缩略图的尺寸。,PIL库Image类解析,北京鸟巢图片及其缩略图,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,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,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
15、所示，夜色下的北京鸟巢变成了蓝色！,PIL库Image类解析,PIL库Image类解析,被改变颜色的北京鸟巢图片,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,PIL库Image类解析,去掉光线的北京鸟巢图片,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,利用Image类的filter()方法可以使用ImageFilter类，使用方式如下： Image.filter(ImageFilter.fuction) 微实例7.3：图像的轮廓获取。 获取图像的轮廓，代码如下，程序执行效果如图7.5所示，北京鸟巢变得更加抽象、更具想象空间！,图像的过滤和增强,图像的过滤和增强,北京鸟巢图片的轮廓效果,ImageEnhance类提供了更高级的图像增强需求，它提供调整色彩度、亮度、对比度、锐化等功能，如表7.11所示。,图像的过滤和增强,微实例7.4：图像的对比度增强。 增强图像的对比度为初始的20倍。代码如下，程序执行效果如图7.6所示。,图像的过滤和增强,图像的过滤和增强,北京鸟巢图片的20倍对比度增强效果,
