< Python全景系列-4 > 史上最全文件類型讀寫庫大盤點！什麼？還包括音頻、視頻？

歡迎來到我們的系列博客《Python全景系列》！在這個系列中，我們將帶領你從Python的基礎知識開始，一步步深入到高級話題，幫助你掌握這門強大而靈活的編程語言！

本文系列第四篇，介紹史上最全PYTHON文件類型讀寫庫大盤點！包含常用和不常用的大量文件格式！文本、音頻、視頻應有盡有！廢話不多說！走起來！

先給大家快捷總結：

正文開始！

1. 文本文件

在Python中，處理文本文件是最基礎的文件操作，我們使用內置的open函數打開一個文件，然後使用文件對象的read或write方法進行讀寫操作。

# 寫入文本文件
with open('example.txt', 'w') as f:
    f.write('Hello, Python!')

# 讀取文本文件
with open('example.txt', 'r') as f:
    print(f.read())

在這裡，open函數的第一個參數是文件名，第二個參數是文件模式，其中'r'代表讀模式，'w'代表寫模式。使用'with'語句可以確保文件在操作完成後被正確關閉。這是一個標準的文件操作模式，也適用於其他類型的文件。

2. CSV文件

CSV（Comma-Separated Values）文件是一種常用的數據交換格式，每行表示一條記錄，各欄位之間由逗號分隔。Python的csv模塊提供了用於讀寫CSV文件的工具。

import csv

# 寫入CSV文件
with open('example.csv', 'w', newline='') as f:
    writer = csv.writer(f)
    writer.writerow(['name', 'age'])
    writer.writerow(['Alice', 20])
    writer.writerow(['Bob', 25])

# 讀取CSV文件
with open('example.csv', 'r') as f:
    reader = csv.reader(f)
    for row in reader:
        print(row)

這裡，csv.writer和csv.reader函數分別返回一個寫入器和讀取器對象，我們可以使用這些對象進行CSV文件的讀寫操作。

3. JSON文件

JSON（JavaScript Object Notation）是一種輕量級的數據交換格式，易於閱讀和編寫，同時也易於機器解析和生成。Python的json模塊提供了用於讀寫JSON文件的工具。

import json

# 寫入JSON文件
data = {
    'name': 'Alice',
    'age': 20,
}
with open('example.json', 'w') as f:
    json.dump(data, f)

# 讀取JSON文件
with open('example.json', 'r') as f:
    data = json.load(f)
    print(data)

在這裡，json.dump和json.load函數分別用於將Python對象轉換為JSON格式並寫入文件，以及從文件中讀取JSON數據並轉換為Python對象。

4. XML文件

XML（eXtensible Markup Language）是一種標記語言，可以用來描述數據的結構。Python的xml模塊提供了用於讀寫XML文件的工具。

from xml.etree import ElementTree as ET

# 寫入XML文件
root = ET.Element('root')
child = ET.Element('child')
child.text = 'Hello, Python!'
root.append(child)
tree = ET.ElementTree(root)
tree.write('example.xml')

# 讀取XML文件
tree = ET.parse('example.xml')
root = tree.getroot()
for child in root:
    print(child.text)

在這裡，我們使用xml.etree.ElementTree模塊創建一個XML文件的樹形結構，然後使用ElementTree對象的write方法將其寫入文件。讀取XML一個ElementTree對象，然後通過遍歷這個對象來讀取XML數據。

5.二進位文件

二進位文件是直接包含二進位數據的文件，例如圖像文件、音頻文件等。Python使用'b'模式打開二進位文件，然後使用文件對象的read或write方法進行讀寫操作。

# 寫入二進位文件
data = b'Hello, Python!'
with open('example.bin', 'wb') as f:
    f.write(data)

# 讀取二進位文件
with open('example.bin', 'rb') as f:
    data = f.read()
    print(data)

在這裡，'wb'和'rb'分別代表二進位寫模式和二進位讀模式。註意我們使用bytes類型的數據進行二進位寫操作。

6. 圖片文件

處理圖片文件一般需要藉助第三方庫，如PIL（Python Imaging Library）。

from PIL import Image

# 讀取圖片文件
img = Image.open('example.jpg')

# 修改圖片
img = img.rotate(45)  # 旋轉45度

# 寫入圖片文件
img.save('example_rotated.jpg')

這裡，Image.open和Image.save函數分別用於讀取和保存圖片文件。PIL庫提供了豐富的圖像處理功能，例如旋轉、裁剪、縮放等。

7. Word文件

處理Word文件，我們可以使用python-docx庫，這是一個創建、修改和提取Microsoft Word文件的Python庫。

from docx import Document

# 創建新的Word文件
doc = Document()
doc.add_paragraph('Hello, Python!')
doc.save('example.docx')

# 讀取Word文件
doc = Document('example.docx')
for para in doc.paragraphs:
    print(para.text)

在這裡，我們首先創建一個Document對象，然後使用add_paragraph方法添加段落，最後使用save方法保存文檔。讀取Word文件時，我們遍歷Document對象的paragraphs屬性，列印出每個段落的文本。

8. XLSX文件

處理Excel文件，我們可以使用openpyxl庫，這是一個讀寫Excel 2010 xlsx/xlsm/xltx/xltm文件的Python庫。

from openpyxl import Workbook, load_workbook

# 創建新的Excel文件
wb = Workbook()
ws = wb.active
ws['A1'] = 'Hello,'
ws['B1'] = 'Python!'
wb.save('example.xlsx')

# 讀取Excel文件
wb = load_workbook('example.xlsx')
ws = wb.active
print(ws['A1'].value, ws['B1'].value)

在這裡，我們首先創建一個Workbook對象和Worksheet對象，然後使用字典方式訪問單元格並賦值，最後使用save方法保存工作簿。讀取Excel文件時，我們使用load_workbook函數載入工作簿，然後訪問激活的工作表的單元格。

9. PDF文件

PDF是一種常見的文件格式，我們可以使用Python的PyPDF2庫來處理PDF文件。

import PyPDF2

# 讀取PDF文件
with open('example.pdf', 'rb') as f:
    reader = PyPDF2.PdfFileReader(f)
    page = reader.getPage(0)
    print(page.extractText())

# 註意：PyPDF2不能直接創建PDF文件，但可以合併、裁剪和旋轉PDF文件

在這裡，我們使用PdfFileReader對象讀取PDF文件，然後使用getPage方法獲取某一頁，最後使用extractText方法提取文本。註意PyPDF2不能直接創建PDF文件，但可以合併、裁剪和旋轉PDF文件。

10. SQLite資料庫文件

SQLite是一種嵌入式資料庫，它的資料庫全都保存在一個單獨的文件中。Python的sqlite3模塊提供了對SQLite資料庫的支持。

import sqlite3

# 創建並寫入SQLite資料庫
conn = sqlite3.connect('example.db')
c = conn.cursor()
c.execute("CREATE TABLE test (name text, age integer)")
c.execute("INSERT INTO test VALUES ('Alice', 20)")
conn.commit()
conn.close()

# 讀取SQLite資料庫
conn = sqlite3.connect('example.db')
c = conn.cursor()
for row in c.execute("SELECT * FROM test"):
    print(row)
conn.close()

在這裡，我們首先創建一個資料庫連接和游標對象，然後使用execute方法執行SQL語句，最後使用commit方法提交事務。讀取SQLite資料庫時，我們遍歷execute方法的結果，列印出每一行。

11. 音頻文件

處理音頻文件，我們可以使用pydub庫，這是一個處理音頻的Python庫。

from pydub import AudioSegment

# 讀取音頻文件
audio = AudioSegment.from_file('example.mp3')

# 修改音頻
audio = audio.reverse()  # 反轉音頻

# 保存音頻文件
audio.export('example_reversed.mp3', format='mp3')

在這裡，AudioSegment.from_file函數用於讀取音頻文件。pydub庫提供了豐富的音頻處理功能，例如反轉、裁剪、合併等。最後使用export方法保存音頻文件。

12. 視頻文件

處理視頻文件，我們可以使用moviepy庫，這是一個用於視頻編輯的Python庫。

from moviepy.editor import VideoFileClip

# 讀取視頻文件
clip = VideoFileClip('example.mp4')

# 修改視頻
clip = clip.subclip(10, 20)  # 截取第10秒到第20秒的片段

# 保存視頻文件
clip.write_videofile('example_subclip.mp4')

在這裡，VideoFileClip函數用於讀取視頻文件。moviepy庫提供了豐富的視頻處理功能，例如裁剪、拼接、添加音頻等。最後使用write_videofile方法保存視頻文件。

13. HTML文件

HTML是網頁的主要構成元素。我們可以使用Python的beautifulsoup庫解析HTML文件。

from bs4 import BeautifulSoup

# 讀取HTML文件
with open('example.html', 'r') as f:
    soup = BeautifulSoup(f, 'html.parser')

# 解析HTML
print(soup.title.text)  # 列印標題

# 註意：BeautifulSoup不能直接創建HTML文件，但可以修改HTML文件

在這裡，我們使用BeautifulSoup對象解析HTML文件，然後通過標簽名訪問HTML元素。

14. YAML文件

YAML（YAML Ain't Markup Language）是一種直觀的數據序列化格式，常用於配置文件。Python的pyyaml庫提供了用於讀寫YAML文件的工具。

import yaml

# 寫入YAML文件
data = {'name': 'Alice', 'age': 20}
with open('example.yaml', 'w') as f:
    yaml.dump(data, f)

# 讀取YAML文件
with open('example.yaml', 'r') as f:
    data = yaml.load(f, Loader=yaml.FullLoader)
    print(data)

在這裡，yaml.dump和yaml.load函數分別用於將Python對象轉換為YAML格式並寫入文件，以及從文件中讀取YAML數據並轉換為Python對象。

15. ZIP文件

ZIP是一種常用的壓縮文件格式。Python的zipfile模塊提供了用於讀寫ZIP文件的工具。

from zipfile import ZipFile

# 創建ZIP文件
with ZipFile('example.zip', 'w') as zf:
    zf.write('example.txt')

# 讀取ZIP文件
with ZipFile('example.zip', 'r') as zf:
    print(zf.namelist())

在這裡，我們使用ZipFile對象創建一個ZIP文件，然後使用write方法添加文件。讀取ZIP文件時，我們使用namelist方法列出所有文件。

One More Thing

在處理文件時，一個常被忽視但又極其有用的技巧是使用Python的pathlib模塊來處理文件路徑。pathlib模塊提供了一種面向對象的方式來處理文件和目錄路徑，使得路徑的處理變得更加直觀和簡潔。 

from pathlib import Path

# 創建Path對象
p = Path('example.txt')

# 檢查文件是否存在
if p.exists():
    print('File exists.')

# 獲取文件的尾碼名
print(p.suffix)

在這個例子中，我們使用Path對象表示一個文件路徑，然後使用Path對象的方法和屬性來進行各種操作，例如檢查文件是否存在，獲取文件的尾碼名等。這是一個非常強大且易用的模塊，可以極大地提高我們處理文件路徑的效率。

以上就是Python全文件格式輸入輸出的介紹。希望通過本文，你能夠對Python的文件操作有更深入的理解，並能夠在實際編程中靈活運用。如果你有任何問題或想法，歡迎在評論區留言分享。