Python 中的文件输入输出：从创建到应用
Python 是一种高度可读且功能强大的编程语言，广泛应用于数据分析、机器学习、网站开发等领域。在这些领域中，文件输入输出（I/O）操作显得尤为重要。本文将通过一个实用的示例，深入探讨如何在 Python 中读写文件，并演示如何解决一个实际问题。
一、问题背景
假设我们要开发一个简单的学生管理系统，能够记录学生的信息，并将这些信息保存到文件中。我们需要实现以下功能：
- 输入学生的姓名、年龄和成绩，并保存到文件中。
- 从文件中读取学生信息，并打印输出。
二、设计思路
为了解决上述问题，我们可以采取以下步骤：
- 创建一个数据结构，存储学生的信息。
- 编写函数以将学生信息写入文件。
- 编写函数以从文件读取学生信息并输出。
- 运行这些功能并进行测试。
以下是我们将使用的简化的类图，描述了学生信息的结构。
erDiagram
STUDENT {
string name
int age
float grade
}
三、实现步骤
3.1 创建学生信息类
我们首先创建一个学生类来保存学生的姓名、年龄和成绩信息。
class Student:
def __init__(self, name, age, grade):
self.name = name
self.age = age
self.grade = grade
def __str__(self):
return f"{self.name}, {self.age}, {self.grade}"
3.2 编写保存学生信息的函数
接下来我们编写一个函数，用于将学生信息写入文件。我们将使用 UTF-8 编码，以确保对所有字符的支持。
def save_students_to_file(students, filename='students.txt'):
with open(filename, 'w', encoding='utf-8') as f:
for student in students:
f.write(f"{student.name},{student.age},{student.grade}\n")
3.3 编写读取学生信息的函数
我们还需要一个函数，从文件中读取学生信息并打印输出。
def load_students_from_file(filename='students.txt'):
students = []
try:
with open(filename, 'r', encoding='utf-8') as f:
lines = f.readlines()
for line in lines:
name, age, grade = line.strip().split(',')
students.append(Student(name, int(age), float(grade)))
except FileNotFoundError:
print("文件未找到，请添加学生信息。")
return students
四、主程序
我们将把所有功能整合到主程序中。
if __name__ == '__main__':
students = []
# 添加学生信息
print("请输入学生信息（姓名，年龄，成绩），输入'q'退出：")
while True:
entry = input("学生信息：")
if entry.lower() == 'q':
break
try:
name, age, grade = entry.split(',')
student = Student(name.strip(), int(age.strip()), float(grade.strip()))
students.append(student)
except ValueError:
print("输入格式错误，请重新输入。")
# 保存信息到文件
save_students_to_file(students)
# 从文件读取并输出学生信息
loaded_students = load_students_from_file()
print("\n已保存的学生信息：")
for student in loaded_students:
print(student)
五、执行结果
运行以上程序后，系统将提示用户输入学生的信息，如下所示：
请输入学生信息（姓名，年龄，成绩），输入'q'退出：
学生信息：Alice, 20, 88.5
学生信息：Bob, 21, 90.0
学生信息：q
保存到students.txt文件中的信息将如下所示：
Alice,20,88.5
Bob,21,90.0
随后，程序将从文件读取并打印出已保存的学生信息：
已保存的学生信息：
Alice, 20, 88.5
Bob, 21, 90.0
六、总结
本文详细介绍了如何在 Python 中进行文件的输入输出，通过创建简单的学生管理系统为例，演示了如何将学生信息写入文件并从中读取。我们通过使用类、文件操作等内容，掌握了基本的 Python I/O 技术。
实际开发中，文件 I/O 是不可或缺的技能，能够帮助我们处理大量数据，为后续的数据分析和处理打下基础。希望本文能为你的学习提供帮助，鼓励你在 Python 的世界中不断探索与实践。
