天外來信

王麗麗

情境導入

忽然有一天，阿派收到一封外面世界的來信，他迫不及待地開始讀信，卻發現信件內容全是一串一串的數字……

在這一課中，學生將學習如何利用Python讀寫文件及其拓展應用。

讀信

在阿派讀信之前，先來了解一下Python是如何讀取文件的。

1.Python讀取文件

（1）讀取文件的簡單示例

關于文件的基本處理主要有文件的打開、操作和關閉。如表1，利用open（）打開letter.txt文件，并返回一個名為f的文件對象。其中，打開文件的模式有只讀、寫入、追加等，默認的文件訪問模式為只讀（r）。表1的程序運行后，將會讀取如圖1的文件letter.txt，運行的結果如圖2。

（2）read（）方法

當read（）的括號內為空或負數時，將讀取文件的所有內容。如果調用f.read（size），size是一個可選的數字類型的參數，則將讀取指定的數據。比如，將表1的第3行代碼修改為print（f.read（5）），則程序運行結果如圖3。

（3）readline（）方法

f.readline（）會從文件中讀取當前指針下一行內容的字符串。比如，將表1的第3行代碼修改為print（f.readline（）），則程序運行結果如下頁圖4。如果將第3行修改為2行readline（），則運行效果如下頁圖5，由于print默認換行，會在輸出一行字符串后產生一行空行。如果不想產生空行，則將代碼修改為print（f.readline（）， end=''），其中的end=''表示print輸出之后不換行。

（4）readlines（）方法

f.readlines（）將返回整個文件內容的列表，每一項是以換行符結尾的一行字符串。比如，將表1的第3行代碼修改為print（f.readlines（）），則程序運行結果如下頁圖6。

（5）for line in f：的作用

如下頁表2，利用for line in f：可以實現文件的遍歷。這種做法在讀取文件時，不是一次性讀取全部文件，而是采用每次讀取一行的方式。

關于文件的讀取模式，除了r（只讀）模式以外，還有rb模式，表示以二進制格式打開一個文件用于只讀。另外，還有r+模式，表示打開一個文件用于讀寫。還有rb+模式，可以用二進制格式打開一個文件用于讀寫。以上四種模式，文件指針都會放在文件的開頭。

2.破譯天外來信

在了解了Python讀取文件的基本操作后，我們和阿派一起來解讀那封全是數字的信件。信件的內容如下頁圖7，為十行數字。如果按照一定的規則來讀信，可以將其解讀為如圖8的圖案。具體的規則是：每一行為一組數據。第1個數字表示前進的像素；第2個數字為0表示左轉，1表示右轉；第3個數字表示旋轉角度；第4～6個數字分別表示RGB顏色。據此規則，第1行數字表示向默認的水平向右的方向繪制一條紅色的直線，再向右旋轉144度。

結合turtle庫，利用如圖9的核心代碼，可以實現如圖8的信件圖案的繪制效果。其中的第4行代碼中，line.split（‘，）表示以逗號區分間隔，對字符串切片。map（float，line.split（‘，））表示對指定序列做映射，將每一個元素轉為浮點數。list表示將結果保存為列表，比如[300.0， 1.0， 144.0， 1.0， 0.0， 0.0]。result.append表示追加到result列表中。第5行代碼將讀取的信件內容輸出至屏幕，效果如圖10。第6～12行代碼實現了繪制圖案的過程。

對于信件中的那一串串數字，我們還可以使用不同的規則來解讀，當然所繪制的圖案也就不同。

回信

1.Python寫入文件

利用write（）方法，可以將數據寫入指定文件中。如圖11，先打開已有文件或新建一個空白的文本文檔reply.txt，利用input函數提示用戶輸入回信內容，并將輸入的字符串寫入reply文件，再讀取信件內容，并關閉文件。其中，f.seek（0）表示重新設置文件讀取指針到開頭。如圖12，利用a+模式還可以追加信件內容。

常用的文件寫入模式有w模式，表示打開一個文件且只能寫入。如圖11中w+模式表示打開一個文件用于讀寫。w和w+模式下，如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，創建新文件。圖12的a+模式表示打開一個文件用于讀寫。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結尾，即追加模式。如果該文件不存在，則創建新文件用于讀寫。

2.回信

第119頁的圖11～12的文件寫入方式，都只能寫入一行數據。一般情況下，正式的寫信，需要輸入多行文本，直至輸入為空時，表示寫信結束。如第119頁圖13，我們可以利用while循環語句實現多行回信的功能。而在按下兩次回車鍵后，即輸入為空時，會返回信件內容（如第119頁圖14）。

參照阿派破譯數字信件的過程，你也可以逆向設計，將回信內容設置為幾行數字，并按照特定規則來讀取，實現特定的圖案效果。

在Python中的文件讀寫，還有其他的拓展應用，如讀取Excel文件，或者利用matplotlib第三方庫來繪制2D圖表等，你可以根據實際需要來進行設計和應用。