Python电子教案-文件和数据格式化课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,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,for,in,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,),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 Library,）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。,?,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,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,?,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,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,?,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,扜物湤獥?灪屧,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,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,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,