天外来信

王丽丽

情境导入

忽然有一天，阿派收到一封外面世界的来信，他迫不及待地开始读信，却发现信件内容全是一串一串的数字……

在这一课中，学生将学习如何利用Python读写文件及其拓展应用。

读信

在阿派读信之前，先来了解一下Python是如何读取文件的。

1.Python读取文件

（1）读取文件的简单示例

关于文件的基本处理主要有文件的打开、操作和关闭。如表1，利用open（）打开letter.txt文件，并返回一个名为f的文件对象。其中，打开文件的模式有只读、写入、追加等，默认的文件访问模式为只读（r）。表1的程序运行后，将会读取如图1的文件letter.txt，运行的结果如图2。

（2）read（）方法

当read（）的括号内为空或负数时，将读取文件的所有内容。如果调用f.read（size），size是一个可选的数字类型的参数，则将读取指定的数据。比如，将表1的第3行代码修改为print（f.read（5）），则程序运行结果如图3。

（3）readline（）方法

f.readline（）会从文件中读取当前指针下一行内容的字符串。比如，将表1的第3行代码修改为print（f.readline（）），则程序运行结果如下页图4。如果将第3行修改为2行readline（），则运行效果如下页图5，由于print默认换行，会在输出一行字符串后产生一行空行。如果不想产生空行，则将代码修改为print（f.readline（）， end=''），其中的end=''表示print输出之后不换行。

（4）readlines（）方法

f.readlines（）将返回整个文件内容的列表，每一项是以换行符结尾的一行字符串。比如，将表1的第3行代码修改为print（f.readlines（）），则程序运行结果如下页图6。

（5）for line in f：的作用

如下页表2，利用for line in f：可以实现文件的遍历。这种做法在读取文件时，不是一次性读取全部文件，而是采用每次读取一行的方式。

关于文件的读取模式，除了r（只读）模式以外，还有rb模式，表示以二进制格式打开一个文件用于只读。另外，还有r+模式，表示打开一个文件用于读写。还有rb+模式，可以用二进制格式打开一个文件用于读写。以上四种模式，文件指针都会放在文件的开头。

2.破译天外来信

在了解了Python读取文件的基本操作后，我们和阿派一起来解读那封全是数字的信件。信件的内容如下页图7，为十行数字。如果按照一定的规则来读信，可以将其解读为如图8的图案。具体的规则是：每一行为一组数据。第1个数字表示前进的像素；第2个数字为0表示左转，1表示右转；第3个数字表示旋转角度；第4～6个数字分别表示RGB颜色。据此规则，第1行数字表示向默认的水平向右的方向绘制一条红色的直线，再向右旋转144度。

结合turtle库，利用如图9的核心代码，可以实现如图8的信件图案的绘制效果。其中的第4行代码中，line.split（‘，）表示以逗号区分间隔，对字符串切片。map（float，line.split（‘，））表示对指定序列做映射，将每一个元素转为浮点数。list表示将结果保存为列表，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行代码将读取的信件内容输出至屏幕，效果如图10。第6～12行代码实现了绘制图案的过程。

对于信件中的那一串串数字，我们还可以使用不同的规则来解读，当然所绘制的图案也就不同。

回信

1.Python写入文件

利用write（）方法，可以将数据写入指定文件中。如图11，先打开已有文件或新建一个空白的文本文档reply.txt，利用input函数提示用户输入回信内容，并将输入的字符串写入reply文件，再读取信件内容，并关闭文件。其中，f.seek（0）表示重新设置文件读取指针到开头。如图12，利用a+模式还可以追加信件内容。

常用的文件写入模式有w模式，表示打开一个文件且只能写入。如图11中w+模式表示打开一个文件用于读写。w和w+模式下，如果该文件已存在則将其覆盖。如果该文件不存在，创建新文件。图12的a+模式表示打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾，即追加模式。如果该文件不存在，则创建新文件用于读写。

2.回信

第119页的图11～12的文件写入方式，都只能写入一行数据。一般情况下，正式的写信，需要输入多行文本，直至输入为空时，表示写信结束。如第119页图13，我们可以利用while循环语句实现多行回信的功能。而在按下两次回车键后，即输入为空时，会返回信件内容（如第119页图14）。

参照阿派破译数字信件的过程，你也可以逆向设计，将回信内容设置为几行数字，并按照特定规则来读取，实现特定的图案效果。

在Python中的文件读写，还有其他的拓展应用，如读取Excel文件，或者利用matplotlib第三方库来绘制2D图表等，你可以根据实际需要来进行设计和应用。