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内容概要:本文详细介绍了Python中文件操作与系统编程的核心内容。首先,从基础文件操作入手,讲解了创建、读取、写入、追加文件的方法,以及文件模式的选择和上下文管理器的使用。接着,深入探讨了高级文件处理技术,包括性能优化、编码处理、路径操作和文件备份恢复。随后,文章介绍了Python系统编程的基础,如操作系统接口、进程和线程管理、信号处理、定时任务等。此外,还涵盖了系统资源管理,如内存、CPU、网络和磁盘的监控与优化。最后,文章讲解了自动化脚本与系统任务,包括定时执行脚本、系统日志处理、服务控制和批处理命令调用。每个部分都配有详细的代码示例,帮助读者理解和实践。 适合人群:具备一定Python编程基础,对文件操作和系统编程感兴趣的开发人员,尤其是工作1-3年的工程师。 使用场景及目标:①掌握Python文件操作的基本方法和高级技巧;②理解并实现系统编程中的常见任务,如进程管理、信号处理、定时任务等;③学会监控和优化系统资源,如内存、CPU、网络和磁盘;④编写自动化脚本,实现定时任务和系统日志处理等功能。 其他说明:本文不仅提供了理论知识,还通过大量代码示例帮助读者实践。建议读者在学习过程中结合实际项目进行练习,以便更好地掌握相关技术和工具。
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1
Python:Python 文件操作与系统编程
1 Python 基础文件操作
1.1 创建和读取文件
在 Python 中,创建和读取文件是一个基本但强大的功能,允许你与外部数
据进行交互。下面是如何使用 Python 的内置 open()函数来创建和读取文件的示
例。
#
创建并写入文件
with open('example.txt', 'w') as file:
file.write('Hello, this is a test file.')
file.write('We are writing some text here.')
#
读取文件
with open('example.txt', 'r') as file:
content = file.read()
print(content)
1.1.1 代码解释
� open('example.txt', 'w'):这行代码以写入模式('w')打开一个名
为 example.txt 的文件。如果文件不存在,它将被创建;如果存在,它将
被覆盖。
� file.write():使用这个方法将字符串写入文件。
� open('example.txt', 'r'):以读取模式('r')打开文件。
� file.read():读取文件的全部内容并将其存储在变量 content 中,
然后打印出来。
1.2 写入和追加文件
写入和追加文件是文件操作中的两个关键概念。写入模式('w')会覆盖文
件内容,而追加模式('a')则在文件末尾添加新内容。
#
写入模式
with open('example.txt', 'w') as file:
file.write('This will overwrite the file.')
#
追加模式
with open('example.txt', 'a') as file:
file.write('This text is appended to the file.')

2
1.2.1 代码解释
� 当使用'w'模式打开文件时,任何之前存在的内容都将被删除。
� 使用'a'模式时,新写入的内容将被添加到文件的末尾,不会覆盖
现有内容。
1.3 文件关闭与上下文管理器
在 Python 中,使用上下文管理器(with 语句)可以自动处理文件的关闭,
即使在文件操作过程中发生异常,也能确保文件被正确关闭。
#
使用上下文管理器自动关闭文件
with open('example.txt', 'r') as file:
for line in file:
print(line.strip())
1.3.1 代码解释
� with open('example.txt', 'r') as file::这行代码使用 with 语句打开文
件。当代码块执行完毕后,文件将自动关闭。
� for line in file::这将逐行读取文件内容,strip()方法用于移除行尾
的换行符。
1.4 文件模式详解
Python 的 open()函数支持多种文件模式,每种模式都有其特定的用途。
1.4.1 常见文件模式
� 'r':读取模式,文件必须存在。
� 'w':写入模式,会覆盖现有文件或创建新文件。
� 'a':追加模式,所有写入操作都发生在文件末尾。
� 'b':二进制模式,用于读写二进制文件。
� 't':文本模式,默认模式,用于读写文本文件。
� '+':更新模式,允许读写操作。
1.4.2 示例:使用不同模式打开文件
#
读取模式
with open('example.txt', 'r') as file:
print(file.read())
#
写入模式
with open('example.txt', 'w') as file:

3
file.write('Writing in write mode.\n')
#
追加模式
with open('example.txt', 'a') as file:
file.write('Appending text.\n')
#
二进制读取模式
with open('example.bin', 'rb') as file:
data = file.read()
print(data)
#
二进制写入模式
with open('example.bin', 'wb') as file:
file.write(b'Binary data')
#
更新模式
with open('example.txt', 'r+') as file:
file.write('Updating file.\n')
file.seek(0)
print(file.read())
1.4.3 代码解释
� 'r'模式用于读取文件,如果文件不存在,将引发 FileNotFoundError。
� 'w'模式用于写入,会覆盖文件内容或创建新文件。
� 'a'模式用于追加,所有写入操作发生在文件末尾。
� 'rb'和'wb'模式分别用于读取和写入二进制文件。
� 'r+'模式允许读写操作,但文件指针最初位于文件的开始位置。
通过这些示例和解释,你已经掌握了 Python 中基础文件操作的关键概念和
实践方法。这些技能对于处理数据文件、日志文件或任何需要与外部数据交互
的场景都是必不可少的。
2 高级文件处理技术
2.1 文件读写性能优化
在 Python 中,优化文件读写性能主要涉及减少 I/O 操作次数、使用更高效
的读写模式以及合理利用缓存。以下是一个示例,展示如何使用 with 语句和
buffering 参数来优化文件读写:
#
示例代码:优化文件读写性能
with open('large_file.txt', 'r', buffering=1) as file: #
减小缓冲区大小,加快读取速度
for line in file:
#
处理每一行数据
pass

4
with open('output_file.txt', 'w', buffering=1) as file: #
减小缓冲区大小,加快写入速度
for i in range(1000000):
file.write(f'Line {i}\n')
#
使用二进制模式读写文件,可以进一步提高性能
with open('binary_file.bin', 'rb') as file:
data = file.read()
with open('binary_file.bin', 'wb') as file:
file.write(data)
2.2 文件编码与解码
处理文本文件时,正确处理文件编码至关重要。Python 提供了 open 函数
的 encoding 参数来指定文件的编码方式。下面的示例展示了如何读取和写入不
同编码的文件:
#
示例代码:文件编码与解码
#
读取
UTF-8
编码的文件
with open('utf8_file.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:
content = file.read()
print(content)
#
写入
GBK
编码的文件
with open('gbk_file.txt', 'w', encoding='gbk') as file:
file.write('这是一个测试文件。')
#
读取
GBK
编码的文件
with open('gbk_file.txt', 'r', encoding='gbk') as file:
content = file.read()
print(content)
2.3 文件路径操作
Python 的 os 和 pathlib 模块提供了丰富的文件路径操作功能。下面的示例
展示了如何使用 pathlib 来操作文件路径:
#
示例代码:文件路径操作
from pathlib import Path
#
创建路径对象
path = Path('test_directory/test_file.txt')
#
检查文件是否存在
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