提高Python處理文件效率的方法有哪些

本篇內(nèi)容主要講解“提高Python處理文件效率的方法有哪些”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“提高Python處理文件效率的方法有哪些”吧!

打開&關(guān)閉文件

讀取或?qū)懭胛募?，首先要做的就是打開文件，Python的內(nèi)置函數(shù)open可以打開文件并返回文件對(duì)象。文件對(duì)象的類型取決于打開文件的模式，可以是文本文件對(duì)象，也可以是原始二進(jìn)制文件，或是緩沖二進(jìn)制文件對(duì)象。每個(gè)文件對(duì)象都有諸如  read()和write()之類的方法。

你能看出以下代碼塊中存在的問題嗎?我們稍后來揭曉答案。

file = open("test_file.txt","w+") file.read() file.write("a new line")

Python文檔列出了所有可能的文件模式，其中最常見的模式可見下表。但要注意一個(gè)重要規(guī)則，即：如果某一文件存在，那么任何與w相關(guān)的模式都會(huì)截?cái)嘣撐募?，并再?chuàng)建一個(gè)新文件。如果你不想覆蓋原文件，請(qǐng)謹(jǐn)慎使用此模式，或盡量使用追加模式  a。

上一個(gè)代碼塊中的問題是打開文件后未關(guān)閉。在處理文件后關(guān)閉文件很重要，因?yàn)榇蜷_的文件對(duì)象可能會(huì)出現(xiàn)諸如資源泄漏等不可預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)，以下兩種方式可以確保正確關(guān)閉文件。

1.使用 close()

第一種方法是顯式使用close()。但較好的做法是將該代碼放在最后，因?yàn)檫@樣的話就可以確保在任何情況下都能關(guān)閉該文件，而且會(huì)使代碼更加清晰。但開發(fā)人員也應(yīng)負(fù)起責(zé)任，記得關(guān)閉文件。

try:     file =open("test_file.txt","w+")     file.write("a new line") exception Exception as e:     logging.exception(e) finally:     file.close()

2.使用上下文管理器，with open(...) as f

第二種方法是使用上下文管理器。若你對(duì)此不太熟悉，還請(qǐng)查閱Dan Bader用Python編寫的上下文管理器和“ with”語句。用withopen()  as f實(shí)現(xiàn)了使用__enter__ 和 __exit__ 方法來打開和關(guān)閉文件。此外，它將try /  finally語句封裝在上下文管理器中，這樣我們就不會(huì)忘記關(guān)閉文件啦。

with open("test_file","w+") as file:     file.write("a new line")

兩種方法哪個(gè)更優(yōu)?這要看你使用的場(chǎng)景。以下示例實(shí)現(xiàn)了將50000條記錄寫入文件的3種不同方式。從輸出中可見，use_context_manager_2()函數(shù)與其他函數(shù)相比性能極低。這是因?yàn)閣ith語句在一個(gè)單獨(dú)函數(shù)中，基本上會(huì)為每條記錄打開和關(guān)閉文件，這種繁瑣的I  / O操作會(huì)極大地影響性能。

def_write_to_file(file, line):                          withopen(file, "a") as f:                              f.write(line)              def_valid_records():                          for i inrange(100000):                              if i %2==0:                                  yield i              defuse_context_manager_2(file):                          for line in_valid_records():                              _write_to_file(file, str(line))              defuse_context_manager_1(file):                          withopen(file, "a") as f:                              for line in_valid_records():                                  f.write(str(line))              defuse_close_method(file):                          f =open(file, "a")                          for line in_valid_records():                              f.write(str(line))                          f.close()                            use_close_method("test.txt")                      use_context_manager_1("test.txt")                      use_context_manager_2("test.txt")              # Finished use_close_method  in 0.0253 secs                      # Finished  use_context_manager_1 in 0.0231 secs                      # Finished use_context_manager_2  in 4.6302 secs

讀寫文件

文件打開后，開始讀取或?qū)懭胛募Ｎ募?duì)象提供了三種讀取文件的方法，分別是 read()、readline() 和readlines()。

• 默認(rèn)情況下，read(size=-1)返回文件的全部?jī)?nèi)容。但若文件大于內(nèi)存，則可選參數(shù) size  能幫助限制返回的字符(文本模式)或字節(jié)(二進(jìn)制模式)的大小。

• readline(size=-1) 返回整行，最后包括字符 n。如果 size 大于0，它將從該行返回最大字符數(shù)。

• readlines(hint=-1) 返回列表中文件的所有行。若返回的字符數(shù)超過了可選參數(shù)hint，則將不返回任何行。

在以上三種方法中，由于read()  和readlines()在默認(rèn)情況下以字符串或列表形式返回完整的文件，所以這兩種方法的內(nèi)存效率較低。一種更有效的內(nèi)存迭代方式是使用readline()并使其停止讀取，直到返回空字符串?？兆址啊北硎局羔樀竭_(dá)文件末尾。

withopen( test.txt ,  r ) as reader:                      line = reader.readline()                      while line !="":                          line = reader.readline()                          print(line)

以節(jié)省內(nèi)存的方式讀取文件

編寫方式有兩種：write()和writelines()。顧名思義，write()能編寫一個(gè)字符串，而writelines()可編寫一個(gè)字符串列表。開發(fā)人員須在末尾添加  n。

withopen("test.txt", "w+") as f:                      f.write("hi")                      f.writelines(["this is aline ", "this is another line"])                        # >>>cat test.txt                  # hi                  # this is a line                  # this is anotherline

在文件中寫入行

若要將文本寫入特殊的文件類型(例如JSON或csv)，則應(yīng)在文件對(duì)象頂部使用Python內(nèi)置模塊json或csv。

import csv       import json              withopen("cities.csv", "w+") as file:          writer = csv.DictWriter(file, fieldnames=["city", "country"])          writer.writeheader()          writer.writerow({"city": "Amsterdam", "country": "Netherlands"})          writer.writerows(              [                  {"city": "Berlin", "country": "Germany"},                  {"city": "Shanghai", "country": "China"}, ]          )              # >>> cat cities.csv       # city,country       # Amsterdam,Netherlands       # Berlin,Germany       # Shanghai,China              withopen("cities.json", "w+") as file:          json.dump({"city": "Amsterdam", "country": "Netherlands"}, file)              # >>>cat cities.json       # { "city":"Amsterdam", "country": "Netherlands" }

在文件內(nèi)移動(dòng)指針

當(dāng)打開文件時(shí)，會(huì)得到一個(gè)指向特定位置的文件處理程序。在r和w模式下，處理程序指向文件的開頭。在a模式下，處理程序指向文件的末尾。

tell() 和 seek()

當(dāng)讀取文件時(shí)，若沒有移動(dòng)指針，那么指針將自己移動(dòng)到下一個(gè)開始讀取的位置。以下2種方法可以做到這一點(diǎn)：tell()和seek()。

tell()以文件開頭的字節(jié)數(shù)/字符數(shù)的形式返回指針的當(dāng)前位置。seek(offset，whence =  0)將處理程序移至遠(yuǎn)離wherece的offset字符處。wherece可以是：

• 0: 從文件開頭開始

• 1：從當(dāng)前位置開始

• 2：從文件末尾開始

在文本模式下，wherece僅應(yīng)為0，offset應(yīng)≥0。

withopen("text.txt", "w+") as f:                      f.write("0123456789abcdef")                      f.seek(9)                      print(f.tell()) # 9 (pointermoves to 9, next read starts from 9)                      print(f.read()) # 9abcdef

tell()和seek()

了解文件狀態(tài)

操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)具有許多有關(guān)文件的實(shí)用信息，例如：文件的大小，創(chuàng)建和修改的時(shí)間。要在Python中獲取此信息，可以使用os或pathlib模塊。實(shí)際上，os和pathlib之間有很多共同之處。但后者更面向?qū)ο蟆?/p>

os

使用os.stat(“  test.txt”)可以獲取文件完整狀態(tài)。它能返回具有許多統(tǒng)計(jì)信息的結(jié)果對(duì)象，例如st_size(文件大小，以字節(jié)為單位)，st_atime(最新訪問的時(shí)戳)，st_mtime(最新修改的時(shí)戳)等。

print(os.stat("text.txt")) >>> os.stat_result(st_mode=33188, st_ino=8618932538,st_dev=16777220, st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=16,st_atime=1597527409, st_mtime=1597527409, st_ctime=1597527409)

單獨(dú)使用os.path可獲取統(tǒng)計(jì)信息。

os.path.getatime() os.path.getctime() os.path.getmtime() os.path.getsize()

Pathlib

使用pathlib.Path("text.txt").stat()也可獲取文件完整狀態(tài)。它能返回與os.stat()相同的對(duì)象。

print(pathlib.Path("text.txt").stat()) >>>os.stat_result(st_mode=33188, st_ino=8618932538, st_dev=16777220, st_nlink=1,st_uid=501, st_gid=20, st_size=16, st_atime=1597528703, st_mtime=1597528703,st_ctime=1597528703)

下文將在諸多方面比較os和pathlib的異同。

復(fù)制，移動(dòng)和刪除文件

Python有許多處理文件移動(dòng)的內(nèi)置模塊。你在信任Google返回的第一個(gè)答案之前，應(yīng)該明白：模塊選擇不同，性能也會(huì)不同。有些模塊會(huì)阻塞線程，直到文件移動(dòng)完成;而其他模塊則可能異步執(zhí)行。

shutil

shutil是用于移動(dòng)、復(fù)制和刪除文件(夾)的最著名的模塊。它有3種僅供復(fù)制文件的方法：copy()，copy2()和copyfile()。

copy() v.s.  copy2()：copy2()與copy()非常相似。但不同之處在于前者還能復(fù)制文件的元數(shù)據(jù)，例如最近的訪問時(shí)間和修改時(shí)間等。不過由于Python文檔操作系統(tǒng)的限制，即使copy2()也無法復(fù)制所有元數(shù)據(jù)。

shutil.copy("1.csv", "copy.csv")                      shutil.copy2("1.csv", "copy2.csv")              print(pathlib.Path("1.csv").stat())                      print(pathlib.Path("copy.csv").stat())                      print(pathlib.Path("copy2.csv").stat())                      # 1.csv                      # os.stat_result(st_mode=33152, st_ino=8618884732,st_dev=16777220, st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=11,st_atime=1597570395, st_mtime=1597259421, st_ctime=1597570360)              # copy.csv                      # os.stat_result(st_mode=33152, st_ino=8618983930,st_dev=16777220, st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=11,st_atime=1597570387, st_mtime=1597570395, st_ctime=1597570395)              #copy2.csv                      # os.stat_result(st_mode=33152, st_ino=8618983989, st_dev=16777220,st_nlink=1, st_uid=501, st_gid=20, st_size=11, st_atime=1597570395,st_mtime=1597259421, st_ctime=1597570395)

copy() v.s. copy2()

copy() v.s.  copyfile()：copy()能將新文件的權(quán)限設(shè)置為與原文件相同，但是copyfile()不會(huì)復(fù)制其權(quán)限模式。其次，copy()的目標(biāo)可以是目錄。如果存在同名文件，則將覆蓋原文件或創(chuàng)建新文件。但是，copyfile()的目標(biāo)必須是目標(biāo)文件名。

shutil.copy("1.csv", "copy.csv")                      shutil.copyfile("1.csv", "copyfile.csv")              print(pathlib.Path("1.csv").stat())                      print(pathlib.Path("copy.csv").stat())                      print(pathlib.Path("copyfile.csv").stat())              # 1.csv                      #os.stat_result(st_mode=33152, st_ino=8618884732, st_dev=16777220, st_nlink=1,st_uid=501, st_gid=20, st_size=11, st_atime=1597570395, st_mtime=1597259421,st_ctime=1597570360)              # copy.csv                      #os.stat_result(st_mode=33152, st_ino=8618983930, st_dev=16777220, st_nlink=1,st_uid=501, st_gid=20, st_size=11, st_atime=1597570387, st_mtime=1597570395,st_ctime=1597570395)              # copyfile.csv                      # permission(st_mode) is changed                      #os.stat_result(st_mode=33188, st_ino=8618984694, st_dev=16777220, st_nlink=1,st_uid=501, st_gid=20, st_size=11, st_atime=1597570387, st_mtime=1597570395,st_ctime=1597570395)              shutil.copyfile("1.csv", "./source")                      #IsADirectoryError: [Errno 21] Is a directory:  ./source

copy() v.s. copyfile()

os

os  模塊內(nèi)含system()函數(shù)，可在subshell中執(zhí)行命令。你需要將該命令作為參數(shù)傳遞給system()，這與在操作系統(tǒng)上執(zhí)行命令效果相同。為了移動(dòng)和刪除文件，還可以在os模塊中使用專用功能。

# copy     os.system("cp 1.csvcopy.csv")              # rename/move     os.system("mv 1.csvmove.csv")     os.rename("1.csv", "move.csv")              # delete     os.system("rmmove.csv")

異步復(fù)制/移動(dòng)文件

到目前為止，解決方案始終是同步執(zhí)行的，這意味著如果文件過大，需要更多時(shí)間移動(dòng)，那么程序可能會(huì)終止運(yùn)行。如果要異步執(zhí)行程序，則可以使用threading，multiprocessing或subprocess模塊，這三個(gè)模塊能使文件操作在單獨(dú)的線程或進(jìn)程中運(yùn)行。

import threading          import subprocess          import multiprocessing              src ="1.csv"          dst ="dst_thread.csv"              thread = threading.Thread(target=shutil.copy,args=[src, dst])          thread.start()          thread.join()              dst ="dst_multiprocessing.csv"          process = multiprocessing.Process(target=shutil.copy,args=[src, dst])          process.start()          process.join()              cmd ="cp 1.csv dst_subprocess.csv"          status = subprocess.call(cmd, shell=True)

異步執(zhí)行文件操作

搜索文件

復(fù)制和移動(dòng)文件后，你可能需要搜索與特定模式匹配的文件名，Python提供了許多內(nèi)置函數(shù)可以選擇。

Glob

glob模塊根據(jù)Unix shell使用的規(guī)則查找與指定模式匹配的所有路徑名，它支持使用通配符。

glob.glob(“ *。csv”)搜索當(dāng)前目錄中所有具有csv擴(kuò)展名的文件。使用glob模塊，還可以在子目錄中搜索文件。

>>>import glob       >>> glob.glob("*.csv")       [ 1.csv ,  2.csv ]       >>> glob.glob("**/*.csv",recursive=True)       [ 1.csv ,  2.csv ,  source/3.csv ]

os

os模塊功能十分強(qiáng)大，它基本上可以執(zhí)行所有文件操作。我們可以簡(jiǎn)單地使用os.listdir()列出目錄中的所有文件，并使用file.endswith()和file.startswith()來檢測(cè)模式，還可使用os.walk()來遍歷目錄。

import os              for file in os.listdir("."):           if file.endswith(".csv"):              print(file)          for root, dirs, files in os.walk("."):           for file in files:              if file.endswith(".csv"):                  print(file)

搜索文件名——os

pathlib

pathlib  的功能與glob模塊類似。它也可以遞歸搜索文件名。與上文基于os的解決方案相比，pathlib代碼更少，并且提供了更多面向?qū)ο蟮慕鉀Q方案。

from pathlib importPath              p =Path(".")        for name in p.glob("**/*.csv"): # recursive           print(name)

搜索文件名——pathlib

管理文件路徑

管理文件路徑是另一項(xiàng)常見的執(zhí)行任務(wù)。它可以獲取文件的相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑，也可以連接多個(gè)路徑并找到父目錄等。

相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑

os和pathlib都能獲取文件或目錄的相對(duì)路徑和絕對(duì)路徑。

import os       import pathlib              print(os.path.abspath("1.txt"))  # absolute       print(os.path.relpath("1.txt"))  # relative              print(pathlib.Path("1.txt").absolute())  # absolute       print(pathlib.Path("1.txt"))  # relative

文件的相對(duì)和絕對(duì)路徑

聯(lián)接路徑

這是我們可以獨(dú)立于環(huán)境連接os和pathlib中的路徑的方式。pathlib使用斜杠創(chuàng)建子路徑。

import os       import pathlib              print(os.path.join("/home", "file.txt"))       print(pathlib.Path("/home") /"file.txt")

鏈接文件路徑

獲取父目錄

dirname()是在os中獲取父目錄的函數(shù)，而在pathlib中，只需使用Path().parent函數(shù)，就能獲取父文件夾。

import os       import pathlib              # relative path       print(os.path.dirname("source/2.csv"))       # source       print(pathlib.Path("source/2.csv").parent)       # source              # absolute path       print(pathlib.Path("source/2.csv").resolve().parent)       # /Users/<...>/project/source       print(os.path.dirname(os.path.abspath("source/2.csv")))       # /Users/<...>/project/source

獲取父文件夾

到此，相信大家對(duì)“提高Python處理文件效率的方法有哪些”有了更深的了解，不妨來實(shí)際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！