第7章 文件及其应用

7.1 文件基本知识

📖 本节导读

同学们，在前面的学习中，我们已经掌握了 Python 的基础语法、分支程序设计、循环程序设计、组合数据类型以及函数等重要知识。大家是否思考过一个问题：我们之前编写的所有程序，运行结束后数据都去哪里了？

答案是——数据消失了。因为程序运行时，数据存储在计算机的内存中，一旦程序结束运行，内存中的数据就会被释放。这就好比我们在课堂上用黑板写笔记，下课后黑板被擦干净了，笔记自然就没了。

那么，如果我们希望数据能够永久保存，即使关闭计算机也不会丢失，该怎么办呢？这就需要用到文件。文件是存储在计算机外部存储设备（如硬盘、U盘）上的数据集合，它可以让我们的数据长期保存、反复使用。

本章我们将学习： - 文件的基本概念和操作方式 - 文本文件的读写操作 - 文本文件的应用实例

💡 知识串联回忆： 在第2章”简单程序设计”中，我们学习了 input() 函数和 print() 函数来实现数据的输入和输出。但那种方式下，数据只能在程序运行时临时使用。而文件操作则让我们能够将数据持久化存储，这是程序设计中非常重要的能力。本节我们将从文件的基本概念出发，逐步学习如何使用 Python 来操作文件。

7.1.1 文件概述

一、文件的概念

1. 什么是文件

文件是存储在外部存储介质（如硬盘、U盘、光盘等）上的数据集合，它是操作系统管理数据的基本单位。每个文件都有一个唯一的文件名，操作系统通过文件名来识别和管理文件。

通俗地理解，文件就像是一个收纳盒，里面存放着各种数据。你可以给这个收纳盒贴上标签（文件名），以后需要用到里面的数据时，通过标签就能找到它。

2. 为什么需要文件

让我们通过一个具体的例子来理解文件的重要性。

【思考场景】 假设你是 CK 学校学生会的一名干事，负责管理全校同学的社团报名信息。如果只用我们之前学过的变量来存储数据，会面临什么问题呢？

# ===== 回忆：第2章学过的变量存储方式 =====# 存储几位同学的报名信息name1 = "张三"club1 = "Python编程社"name2 = "李四"club2 = "篮球社"name3 = "王五"club3 = "摄影社"# 使用列表存储（回忆第5章学过的列表）students = [    {"name": "张三", "club": "Python编程社"},    {"name": "李四", "club": "篮球社"},    {"name": "王五", "club": "摄影社"}]print("报名信息：", students)

报名信息： [{'name': '张三', 'club': 'Python编程社'}, {'name': '李四', 'club': '篮球社'}, {'name': '王五', 'club': '摄影社'}]

⚠️ 问题来了： 上面的程序运行结束后，所有数据都会从内存中消失。下次再运行程序时，数据又回到了初始状态。如果你录入了几百名同学的报名信息，程序一关，全部白费！

解决方案： 将数据保存到文件中。文件存储在硬盘上，即使关闭计算机，数据也不会丢失。下次运行程序时，只需要从文件中读取数据即可。

3. 内存与外存的区别

为了更好地理解文件的作用，我们需要区分两个重要的概念：

💡 记忆技巧： 可以把内存比作课桌，外存比作书柜。课桌上的东西拿取方便但空间有限，下课后要清理；书柜虽然拿取稍慢，但空间大，东西可以长期存放。

4. 文件在程序中的角色

在我们的 Python 程序中，文件扮演着桥梁的角色：

程序（内存） ←→ 文件（外存）↑↑ 临时存储永久存储 运行时使用关机后仍在

通过文件，程序可以实现以下功能： - 数据持久化：将程序运行的结果保存下来，下次继续使用 - 数据共享：不同的程序可以通过读写同一个文件来交换数据 - 数据备份：将重要数据保存到文件中，防止意外丢失

💡 知识串联回忆： 在第6章”函数及其应用”中，我们学习了如何将程序的功能模块化。函数帮助我们更好地组织代码，而文件则帮助我们更好地管理数据。两者结合，就能构建出功能强大且数据可持久化的程序。

二、文件的类型：文本文件和二进制文件

按照存储方式的不同，文件可以分为两大类：文本文件和二进制文件。

1. 文本文件

文本文件是以字符编码（如 ASCII、UTF-8、GBK 等）形式存储数据的文件。文本文件中的每一个字节都对应一个字符，我们可以直接用文本编辑器（如记事本、VS Code 等）打开并阅读其中的内容。

常见的文本文件类型：

【案例演示】 让我们用 Python 创建一个简单的文本文件来感受一下：

# ===== 创建一个文本文件 =====# 注意：这里我们先简单了解，后面7.1.2节会详细讲解open()函数# 使用open()函数创建并写入一个文本文件f = open("ck_students.txt", "w", encoding="utf-8")f.write("CK学校2025级数字经济专业学生名单\n")f.write("================================\n")f.write("学号\t姓名\t性别\n")f.write("2025001\t张三\t男\n")f.write("2025002\t李四\t女\n")f.write("2025003\t王五\t男\n")f.close()print("文本文件创建成功！")

文本文件创建成功！

上面的代码运行后，会在当前目录下生成一个名为 ck_students.txt 的文本文件。你可以用记事本或任何文本编辑器打开它，直接看到里面的中文内容。

💡 知识串联回忆： 上面的代码中用到了 f.write() 方法来写入字符串。回忆第2章”字符串类型及其处理”中，我们学习了字符串的各种操作方法，如 upper()、lower()、split() 等。而 write() 是文件对象的写入方法，它的参数就是一个字符串。这说明文件写入操作的基础，就是我们之前学过的字符串知识。

2. 二进制文件

二进制文件是以二进制编码（0和1）形式存储数据的文件。二进制文件中的数据不是直接对应可读字符，而是按照特定的文件格式来组织数据。我们无法用普通文本编辑器直接阅读二进制文件的内容（打开后通常显示为乱码）。

常见的二进制文件类型：

【案例演示】 让我们用 Python 创建一个简单的二进制文件：

# ===== 创建一个二进制文件 =====# 注意：在文件打开模式中加 "b" 表示二进制模式# 以二进制写入模式打开文件f = open("ck_data.bin", "wb")# 写入二进制数据（bytes类型）# 回忆第2章：字符串前面加 b 表示bytes类型data = b"CK_School_Digital_Economy_2025"f.write(data)f.close()print("二进制文件创建成功！")print("写入的数据类型：", type(data))print("写入的数据内容：", data)

二进制文件创建成功！写入的数据类型：写入的数据内容： b'CK_School_Digital_Economy_2025'

💡 知识串联回忆： 上面的代码中出现了 b"..." 这种写法。回忆第2章”数据类型与变量”中，我们学习了字符串（str）类型。而 b"..." 是字节串（bytes）类型，它是字符串的二进制形式。在处理二进制文件时，我们需要使用 bytes 类型而不是 str 类型。

3. 文本文件与二进制文件的对比

让我们通过一个表格来清晰地对比两者的区别：

【案例演示】 让我们通过代码来直观感受两种文件的区别：

# ===== 对比文本文件和二进制文件 =====# 1. 创建文本文件f_text = open("ck_demo_text.txt", "w", encoding="utf-8")f_text.write("重庆CK学校")f_text.close()# 2. 创建二进制文件f_bin = open("ck_demo_bin.bin", "wb")f_bin.write("重庆CK学校".encode("utf-8"))  # 将字符串编码为bytesf_bin.close()# 3. 读取并对比文件大小import os  # os模块：操作系统接口模块text_size = os.path.getsize("ck_demo_text.txt")bin_size = os.path.getsize("ck_demo_bin.bin")print(f"文本文件大小：{text_size} 字节")print(f"二进制文件大小：{bin_size} 字节")print(f"两者大小{'相同'if text_size == bin_size else'不同'}")

文本文件大小：18 字节二进制文件大小：18 字节两者大小相同

💡 知识说明： 在这个例子中，两种文件的大小相同，因为”重庆CK学校”这6个中文字符在 UTF-8 编码下每个占3个字节，共18个字节。文本文件和二进制文件在底层存储上本质都是二进制数据，区别在于我们如何解释这些数据——文本文件按照字符编码来解释，二进制文件按照特定格式来解释。

4. 如何判断文件类型

在日常生活中，我们可以通过文件的扩展名来判断文件类型。但在 Python 中，我们也可以通过代码来判断：

# ===== 判断文件类型 =====# 回忆第2章：字符串的endswith()方法filename1 = "ck_report.pdf"filename2 = "ck_notes.txt"filename3 = "ck_photo.jpg"filename4 = "ck_data.csv"# 使用字符串的endswith()方法判断文件扩展名# 回忆第3章：分支语句if-elif-elsedef get_file_type(filename):    """根据文件扩展名判断文件类型"""    # 回忆第5章：元组的定义和使用    text_extensions = (".txt", ".py", ".csv", ".html", ".json", ".md")    binary_extensions = (".png", ".jpg", ".mp3", ".mp4", ".pdf", ".docx", ".exe")    # 回忆第2章：字符串的lower()方法，统一转为小写    filename_lower = filename.lower()    # 回忆第5章：使用for循环遍历元组    for ext in text_extensions:        # 回忆第2章：字符串的endswith()方法        if filename_lower.endswith(ext):            return "文本文件"    for ext in binary_extensions:        if filename_lower.endswith(ext):            return "二进制文件"    return "未知类型"# 测试# 回忆第4章：使用for循环遍历列表files = [filename1, filename2, filename3, filename4]for f in files:    file_type = get_file_type(f)    print(f"文件 '{f}' 的类型是：{file_type}")

文件 'ck_report.pdf' 的类型是：二进制文件文件 'ck_notes.txt' 的类型是：文本文件文件 'ck_photo.jpg' 的类型是：二进制文件文件 'ck_data.csv' 的类型是：文本文件

💡 知识串联总结： 上面的案例综合运用了我们之前学过的多个知识点： - 第2章：字符串的 lower() 和 endswith() 方法 - 第3章：if 分支语句进行条件判断 - 第4章：for 循环遍历列表和元组 - 第5章：元组的定义和使用 - 第6章：函数的定义和调用（get_file_type 函数）

可以看到，文件操作并不是孤立的知识，它需要我们综合运用前面学过的所有基础知识！

三、文件名

1. 文件名的组成

一个完整的文件名由主文件名和扩展名两部分组成，中间用英文句点（.）分隔：

主文件名 . 扩展名

例如： - ck_students.txt → 主文件名是 ck_students，扩展名是 .txt - report.pdf → 主文件名是 report，扩展名是 .pdf - photo.jpg → 主文件名是 photo，扩展名是 .jpg

扩展名的作用： 扩展名用来标识文件的类型，告诉操作系统应该用哪个程序来打开这个文件。例如，.py 文件会用 Python 解释器打开，.pdf 文件会用 PDF 阅读器打开。

2. 文件名的命名规则

在 Windows 操作系统中，文件名的命名需要遵循以下规则：

💡 知识串联回忆： 对比第2章学过的标识符命名规则，文件名的命名规则与之有相似之处（都不能包含特殊字符），但也有不同（文件名可以使用中文和空格，而标识符不能）。

【案例演示】 让我们编写一个函数来检查文件名是否合法：

# ===== 文件名合法性检查 =====def check_filename(filename):    """    检查文件名是否合法    参数：filename - 要检查的文件名    返回：(是否合法, 原因说明)    """    # 回忆第2章：len()函数获取字符串长度    if len(filename) == 0:        return False, "文件名不能为空"    if len(filename) > 255:        return False, f"文件名长度{len(filename)}超过255个字符的限制"    # 回忆第2章：字符串的成员运算 in    # 回忆第5章：字符串也是序列，可以用for遍历    illegal_chars = '\\/:*?"<>|'    # 回忆第4章：for循环遍历字符串    for char in filename:        if char in illegal_chars:            return False, f"文件名包含非法字符 '{char}'"    # Windows保留设备名    # 回忆第5章：元组的定义    reserved_names = ("CON", "PRN", "AUX", "NUL",                      "COM1", "COM2", "COM3", "COM4", "COM5",                      "LPT1", "LPT2", "LPT3", "LPT4", "LPT5")    # 回忆第2章：字符串的upper()方法    # 回忆第2章：字符串的split()方法    name_part = filename.split(".")[0].upper()    # 回忆第5章：使用in判断元素是否在元组中    if name_part in reserved_names:        return False, f"文件名使用了保留设备名 '{name_part}'"    return True, "文件名合法"# 测试# 回忆第5章：列表的定义和使用test_names = [    "ck_students.txt",       # 合法    "CK 学校名单.txt",       # 合法（含中文和空格）    "data/file.txt",         # 非法（含/）    "report*.pdf",           # 非法（含*）    "con.txt",               # 非法（保留设备名）    "",                      # 非法（空文件名）    "a" * 300 + ".txt",      # 非法（超长）]# 回忆第4章：for循环遍历列表for name in test_names:    is_valid, reason = check_filename(name)    # 回忆第3章：条件表达式（三元运算符）    status = "✓ 合法" if is_valid else "✗ 非法"    # 如果文件名太长，只显示前30个字符    display_name = name[:30] + "..." if len(name) > 30 else name    print(f"{status} | '{display_name}' — {reason}")

✓ 合法 | 'ck_students.txt' — 文件名合法✓ 合法 | 'CK 学校名单.txt' — 文件名合法✗ 非法 | 'data/file.txt' — 文件名包含非法字符 '/'✗ 非法 | 'report*.pdf' — 文件名包含非法字符 '*'✗ 非法 | 'con.txt' — 文件名使用了保留设备名 'CON'✗ 非法 | '' — 文件名不能为空✗ 非法 | 'aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa...' — 文件名长度300超过255个字符的限制

💡 知识串联总结： 这个案例综合运用了： - 第2章：len() 函数、字符串的 split()、upper() 方法、in 成员运算 - 第3章：条件表达式（三元运算符 x if condition else y） - 第4章：for 循环遍历字符串和列表 - 第5章：元组的定义、in 运算符判断元素是否在元组中 - 第6章：函数的定义与调用、返回多个值（元组解包）

四、文件路径

1. 什么是文件路径

文件路径是指文件在计算机文件系统中的位置信息，它告诉操作系统去哪里找到这个文件。就像我们寄快递需要填写收货地址一样，程序要访问文件也需要知道文件的”地址”——也就是文件路径。

2. 绝对路径

绝对路径是从计算机的根目录开始，一直到目标文件的完整路径。绝对路径的特点是唯一确定，无论你当前在哪个目录下，使用绝对路径都能找到同一个文件。

Windows 系统中的绝对路径格式：

盘符:\文件夹1\文件夹2\...\文件名.扩展名

【示例】

C:\Users\student\Desktop\ck_homework\python_lesson7.txtD:\CK\数字经济专业\2025春\学生名单.csv

Linux/Mac 系统中的绝对路径格式：

/文件夹1/文件夹2/.../文件名.扩展名

【示例】

/home/student/ck_homework/python_lesson7.txt/Users/student/CK/数字经济专业/2025春/学生名单.csv

💡 注意： Windows 系统使用反斜杠 \ 作为路径分隔符，而 Linux/Mac 系统使用正斜杠 / 作为路径分隔符。在 Python 中，我们可以使用正斜杠 / 来兼容不同操作系统（Python 会自动处理），也可以使用双反斜杠 \\ 来表示一个反斜杠。

3. 相对路径

相对路径是相对于当前工作目录的路径。相对路径不以盘符或根目录开头，而是从当前目录出发来定位文件。

相对路径中的特殊符号：

【示例】 假设当前工作目录是 D:\CK\数字经济专业\Python课程：

4. 在 Python 中使用文件路径

Python 提供了 os 模块来处理文件路径相关的操作。os 是 “operating system”（操作系统）的缩写，它是 Python 的标准库模块之一。

💡 知识串联回忆： 在第6章”函数及其应用”中，我们学习了 time 库和 turtle 库两个标准库模块。os 模块同样是一个标准库模块，不需要额外安装就可以直接使用。回忆第1章”Python程序的模块及引用”中，我们学过使用 import 语句来导入模块。

【案例演示】 让我们通过代码来学习路径操作：

# ===== 文件路径操作 =====import os  # 导入os模块# 1. 获取当前工作目录current_dir = os.getcwd()print(f"当前工作目录：{current_dir}")# 2. 路径拼接 —— 使用 os.path.join()# 回忆第2章：字符串的拼接# 但路径拼接推荐使用 os.path.join()，因为它能自动处理不同操作系统的分隔符# 不推荐的方式（手动拼接字符串）path_manual = current_dir + "\\ck_data" + "\\students.txt"print(f"\n手动拼接的路径：{path_manual}")# 推荐的方式（使用os.path.join）path_join = os.path.join(current_dir, "ck_data", "students.txt")print(f"os.path.join拼接的路径：{path_join}")# 3. 获取文件名和目录名full_path = r"D:\CK\数字经济专业\Python课程\lesson7.py"# 回忆第2章：字符串前加 r 表示原始字符串（raw string），不转义反斜杠dirname = os.path.dirname(full_path)basename = os.path.basename(full_path)print(f"\n完整路径：{full_path}")print(f"目录名：{dirname}")print(f"文件名：{basename}")# 4. 分离文件名和扩展名name, ext = os.path.splitext(basename)print(f"\n主文件名：{name}")print(f"扩展名：{ext}")# 5. 判断路径是否存在print(f"\n当前目录是否存在：{os.path.exists(current_dir)}")print(f"不存在的路径是否存在：{os.path.exists('D:\\不存在的路径\\文件.txt')}")

当前工作目录：/home/student手动拼接的路径：/home/student\ck_data\students.txtos.path.join拼接的路径：/home/student/ck_data/students.txt完整路径：D:\CK\数字经济专业\Python课程\lesson7.py目录名：D:\CK\数字经济专业\Python课程文件名：lesson7.py主文件名：lesson7扩展名：.py当前目录是否存在：True不存在的路径是否存在：False

💡 重要提示： 在 Python 字符串中，反斜杠 \ 是转义字符的前缀。例如 \n 表示换行，\t 表示制表符。因此，如果路径中包含反斜杠，我们需要： 1. 使用双反斜杠\\："D:\\CK\\data.txt" 2. 使用原始字符串r"..."：r"D:\CK\data.txt"（推荐） 3. 使用正斜杠/："D:/CK/data.txt"（推荐，跨平台兼容）

【案例演示】 让我们设计一个更贴近实际的案例——模拟 CK 学校的文件目录结构：

# ===== CK学校文件目录结构模拟 =====import os# 模拟CK学校的文件目录结构# 使用字典来表示目录结构（回忆第5章：字典的定义和使用）ck_structure = {    "CK学校": {        "经济管理学院": {            "数字经济专业": {                "2025春学期": {                    "课程材料": ["讲义.docx", "PPT.pptx", "案例.txt"],                    "学生作业": ["作业1_张三.py", "作业2_李四.py"],                    "考试成绩": ["期中成绩.csv", "期末成绩.csv"]                }            }        },        "校务文件": ["校历.txt", "通知.txt", "课表.csv"]    }}# 递归函数打印目录结构# 回忆第6章：递归函数def print_directory_structure(structure, indent=0):    """    递归打印目录结构    参数：        structure - 目录结构字典或列表        indent - 缩进级别    """    # 回忆第4章：for循环    # 回忆第5章：字典的items()方法    if isinstance(structure, dict):        for key, value in structure.items():            # 回忆第2章：字符串乘法实现重复            print("    " * indent + "📁 " + key)            print_directory_structure(value, indent + 1)    elif isinstance(structure, list):        for item in structure:            print("    " * indent + "📄 " + item)# 打印目录结构print("=" * 50)print("CK学校文件目录结构")print("=" * 50)print_directory_structure(ck_structure)

==================================================CK学校文件目录结构==================================================📁 CK学校📁 经济管理学院📁 数字经济专业📁 2025春学期📁 课程材料📄 讲义.docx📄 PPT.pptx📄 案例.txt📁 学生作业📄 作业1_张三.py📄 作业2_李四.py📁 考试成绩📄 期中成绩.csv📄 期末成绩.csv📁 校务文件📄 校历.txt📄 通知.txt📄 课表.csv

💡 知识串联总结： 这个案例综合运用了： - 第2章：字符串乘法 "" * indent、isinstance() 函数判断数据类型 - 第4章：for 循环遍历字典和列表 - 第5章：字典的嵌套定义、items() 方法、isinstance() 类型判断 - 第6章：递归函数的定义与调用

5. 绝对路径与相对路径的对比

💡 实践建议： 在编写 Python 程序时，推荐优先使用相对路径，因为相对路径具有更好的移植性。当你把整个项目文件夹复制到另一台电脑时，相对路径仍然有效，而绝对路径可能因为盘符或用户名不同而失效。

五、文件的两种基本操作

1. 概述

对文件的操作，归根结底就是两种最基本的操作：读（Read） 和 写（Write）。

·读操作（输入）：将文件中的数据读取到程序的内存中，供程序处理使用

·写操作（输出）：将程序内存中的数据写入到文件中，实现数据持久化

读操作：文件（外存） ——→ 程序（内存）写操作：程序（内存） ——→ 文件（外存）

💡 知识串联回忆： 这个概念和第2章学过的 input() 和 print() 非常类似： - input() 是从键盘读取数据到程序（标准输入） - print() 是将程序数据输出到屏幕（标准输出） - 文件读操作是从文件读取数据到程序（文件输入） - 文件写操作是将程序数据输出到文件（文件输出）

可以把文件看作是键盘和屏幕之外的”第三种”输入输出设备！

2. 读操作和写操作的完整流程

无论是读操作还是写操作，都需要遵循以下三步流程：

第一步：打开文件（open）—— 建立程序与文件的连接第二步：读/写文件（read/write）—— 进行数据交换第三步：关闭文件（close）—— 断开连接，释放资源

这个流程就像打电话一样： 1. 打开文件 = 拨打电话（建立连接） 2. 读/写文件 = 通话交流（交换信息） 3. 关闭文件 = 挂断电话（断开连接）

【案例演示】 让我们用伪代码来展示读操作和写操作的完整流程：

# ===== 文件操作的完整流程（伪代码演示） =====# ---------- 写操作流程 ----------# 第一步：打开文件（以写入模式）f = open("ck_message.txt", "w", encoding="utf-8")# 第二步：写入数据f.write("欢迎来到CK学校数字经济专业！\n")f.write("Python编程让数据创造价值！\n")# 第三步：关闭文件f.close()print("写操作完成！")# ---------- 读操作流程 ----------# 第一步：打开文件（以读取模式）f = open("ck_message.txt", "r", encoding="utf-8")# 第二步：读取数据content = f.read()print("文件内容：")print(content)# 第三步：关闭文件f.close()print("读操作完成！")

写操作完成！文件内容：欢迎来到CK学校数字经济专业！Python编程让数据创造价值！读操作完成！

💡 重要提醒： 上面的代码中，open() 函数的第一个参数是文件名，第二个参数是打开模式（"w" 表示写入，"r" 表示读取），第三个参数 encoding="utf-8" 指定了文件的编码方式。关于 open() 函数的详细用法，我们将在下一节 7.1.2 文件的打开与关闭 中深入学习。

3. 文件操作与之前学过的知识的对比

让我们通过一个表格，将文件操作与之前学过的输入输出方式进行对比：

💡 学习建议： 理解了文件读/写操作与 input()/print() 的类比关系后，你会发现文件操作并不难——它只是把数据的”来源”和”去向”从键盘和屏幕换成了文件而已。核心的编程逻辑（变量、分支、循环、函数等）都是一样的！

🤖 AI辅助学习小节（7.1.1）

同学们，学完7.1.1节后，如何利用AI工具来巩固和加深对本节知识的理解呢？下面是为你精心设计的AI互动练习方案！

练习一：用AI帮你生成一个”重庆美食推荐”文本文件

练习目标： 综合运用文件写入操作和字符串知识，创建一个包含重庆美食信息的文本文件。

AI提示词（直接复制发送给AI）：

我是一个Python初学者，正在学习文件操作。请帮我编写一个Python程序，完成以下任务：1. 创建一个名为"chongqing_food.txt"的文本文件2. 写入以下重庆美食推荐信息（使用UTF-8编码）：- 标题："重庆必吃美食推荐"- 至少包含5种重庆美食的名称、推荐指数（1-5星）、简短描述- 使用制表符或空格对齐格式3. 写入完成后，再读取文件内容并打印到屏幕上4. 请在代码中添加详细的中文注释，解释每一步的作用要求：代码要简洁易懂，适合初学者理解。

学习要点： 通过这个练习，你将巩固 open() 函数的 "w" 和 "r" 模式、write() 方法、read() 方法以及 close() 方法的使用。

练习二：用AI帮你设计一个”文件路径探索器”

练习目标： 综合运用 os 模块和之前学过的数据类型知识，探索文件路径。

AI提示词（直接复制发送给AI）：

请帮我编写一个Python程序，实现一个"文件路径探索器"功能：1. 使用os模块获取当前工作目录2. 列出当前目录下的所有文件和文件夹3. 对每个文件，判断它是文本文件还是二进制文件（通过扩展名判断）4. 对每个文件，显示以下信息：- 文件名- 文件大小（字节）- 文件类型（文本/二进制）5. 最后统计文本文件和二进制文件的数量请使用列表和字典来组织数据，代码要有详细的中文注释。

学习要点： 通过这个练习，你将巩固 os.getcwd()、os.listdir()、os.path 相关方法的使用，同时复习第5章的列表和字典知识。

练习三：用AI帮你创建一个”ASCII艺术重庆地标”

练习目标： 将字符串知识和文件写入结合，创建一个有趣的ASCII艺术文件。

AI提示词（直接复制发送给AI）：

请帮我用Python创建一个ASCII艺术文件，内容是重庆的标志性建筑（如解放碑、洪崖洞、长江索道等）的简笔画。要求：1. 使用Python字符串来绘制ASCII艺术图案2. 将图案写入到一个名为"chongqing_landmark.txt"的文本文件中3. 图案要尽量美观，能看出建筑的特征4. 在图案下方添加一段关于该地标的文字介绍5. 最后读取文件内容并打印显示请选择2-3个重庆地标来绘制，代码要有详细注释。

学习要点： 通过这个有趣的练习，你将发现文件操作可以用来保存各种创意内容，同时复习多行字符串（三引号 """..."""）的使用方法。

练习四：用AI帮你制作一个”学习进度记录器”

练习目标： 综合运用文件追加写入和用户交互知识。

AI提示词（直接复制发送给AI）：

请帮我编写一个Python"学习进度记录器"程序：功能要求：1. 程序运行时，提示用户输入今天的学习内容（如学习了哪个章节、掌握了哪些知识点）2. 将用户输入的内容追加写入到"study_log.txt"文件中（注意：是追加，不是覆盖）3. 每条记录前面加上日期时间信息4. 写入完成后，读取并显示文件中的所有历史记录5. 使用循环让用户可以连续输入多条记录，输入"退出"时结束程序请使用input()获取用户输入，用文件追加模式写入，代码要有详细中文注释。

学习要点： 通过这个练习，你将初步了解文件的追加模式（"a" 模式），同时复习第2章的 input() 函数和第4章的循环结构。

📝 自学检查清单

完成以上AI辅助练习后，请对照以下清单检查自己的掌握情况：

☐我能解释什么是文件，以及文件与变量的区别

☐我能区分文本文件和二进制文件，并各举出3个例子

☐我能说出文件名的命名规则，并判断一个文件名是否合法

☐我能区分绝对路径和相对路径，并各写出一个例子

☐我能使用 os.path.join() 来拼接文件路径

☐我能说出文件操作的”三步流程”

☐我能解释文件读/写操作与 input()/print() 的相似之处

7.1.2 文件的打开与关闭

📖 本节导读

在上一节（7.1.1）中，我们学习了文件的基本概念，了解了文件的类型、命名规则、路径以及文件操作的”三步流程”：打开文件 → 读/写文件 → 关闭文件。

本节我们将深入学习这”三步流程”中的第一步和第三步——如何使用 Python 的 open() 函数打开文件，以及如何使用 close() 方法关闭文件。至于中间的”读/写文件”部分，我们将在7.2节中详细学习。

💡 知识串联回忆： 在第6章”函数及其应用”中，我们学习了函数的定义和调用。open() 是 Python 的一个内置函数（回忆第2章学过的 print()、input()、len() 等内置函数），而 close() 是文件对象的方法（回忆第2章学过的字符串方法 upper()、lower() 等）。理解函数和方法的区别，有助于我们更好地使用它们。

一、打开文件——open() 函数

1. open() 函数的基本语法

open() 是 Python 中用于打开文件的内置函数，它的基本语法如下：

open(file, mode='r', encoding=None)

参数说明：

返回值：open() 函数返回一个文件对象（file object），我们可以通过这个文件对象来对文件进行读写操作。

💡 知识串联回忆： 回忆第2章”数据类型与变量”，我们学习了 int、float、str、bool 等数据类型。文件对象（file object）是 Python 中的另一种数据类型。就像字符串有 upper()、split() 等方法一样，文件对象也有自己的方法，如 read()、write()、close() 等。

2. 文件打开模式详解

open() 函数的 mode 参数决定了我们以什么方式打开文件。Python 提供了以下几种常用的打开模式：

（1）只读模式 —— "r"

"r" 模式是默认模式，用于读取文件内容。如果文件不存在，会报错（FileNotFoundError）。

# ===== 只读模式 "r" =====# 打开一个已存在的文件进行读取f = open("ck_message.txt", "r", encoding="utf-8")# 读取文件全部内容content = f.read()print(content)# 关闭文件f.close()

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⚠️ 注意： 使用 "r" 模式打开文件时，文件必须已经存在。如果文件不存在，Python 会抛出 FileNotFoundError 异常。回忆第3章”复杂分支程序设计”中，我们学习了程序异常处理（try-except），可以用它来处理文件不存在的错误。

【案例演示】 让我们结合第3章学过的异常处理来安全地打开文件：

# ===== 使用异常处理安全打开文件 =====# 回忆第3章：try-except异常处理filename = "not_exist_file.txt"try:    f = open(filename, "r", encoding="utf-8")    content = f.read()    print(content)    f.close()except FileNotFoundError:    print(f"错误：文件 '{filename}' 不存在！")    print("请检查文件名和路径是否正确。")

错误：文件 'not_exist_file.txt' 不存在！请检查文件名和路径是否正确。

💡 知识串联总结： 这个案例展示了第3章异常处理在文件操作中的实际应用。在实际编程中，文件操作经常会遇到各种异常（文件不存在、权限不足等），使用 try-except 可以让程序更加健壮。