引入：现实世界中的文件格式

在真实项目中，我们很少只处理纯文本文件。常见的文件格式有：

• CSV文件：表格数据
• JSON文件：配置和数据交换
• 文本文件：日志和文档
• 其他格式：XML、Excel等

今天我们先重点学习最常用的 CSV文件 和 JSON文件！

1. CSV 文件处理

什么是CSV文件？

CSV = Comma-Separated Values（逗号分隔值）

import csv

# 读取CSV文件
def 读取csv文件(文件名):
    """使用csv模块读取CSV文件"""
    
    with open(文件名, 'r', encoding='utf-8') as file:
        # 创建csv读取器
        csv_reader = csv.reader(file)
        
        print(" CSV文件内容：")
        for 行号, 行 in enumerate(csv_reader, 1):
            print(f"第{行号}行: {行}")

# 创建示例CSV文件
def 创建示例csv():
    """创建一个示例CSV文件"""
    
    数据 = [
        ['姓名', '年龄', '城市', '职业'],
        ['张三', '25', '北京', '工程师'],
        ['李四', '30', '上海', '设计师'],
        ['王五', '28', '广州', '教师'],
        ['赵六', '35', '深圳', '产品经理']
    ]
    
    with open('员工信息.csv', 'w', encoding='utf-8', newline='') as file:
        writer = csv.writer(file)
        writer.writerows(数据)
    
    print("✅ 示例CSV文件创建完成！")

# 使用示例
创建示例csv()
读取csv文件('员工信息.csv')

1.2 更友善的CSV读取方式

import csv

def 读取csv为字典(文件名):
    """将CSV文件读取为字典列表，更易处理"""
    
    with open(文件名, 'r', encoding='utf-8') as file:
        # 使用DictReader，第一行作为字段名
        csv_reader = csv.DictReader(file)
        
        print(" 员工信息表：")
        print("=" * 50)
        
        员工列表 = []
        for 行号, 行 in enumerate(csv_reader, 1):
            员工列表.append(行)
            print(f"{行号}. 姓名：{行['姓名']}，年龄：{行['年龄']}，城市：{行['城市']}，职业：{行['职业']}")
        
        return 员工列表

def 分析csv数据(文件名):
    """分析CSV文件中的数据"""
    
    员工列表 = 读取csv为字典(文件名)
    
    if not 员工列表:
        return
    
    # 统计信息
    总人数 = len(员工列表)
    平均年龄 = sum(int(员工['年龄']) for 员工 in 员工列表) / 总人数
    城市统计 = {}
    
    for 员工 in 员工列表:
        城市 = 员工['城市']
        城市统计[城市] = 城市统计.get(城市, 0) + 1
    
    print(f"
 数据分析结果：")
    print(f"  总员工数：{总人数}")
    print(f"  平均年龄：{平均年龄:.1f}岁")
    print(f"  城市分布：{城市统计}")

# 使用示例
分析csv数据('员工信息.csv')

1.3 写入CSV文件

import csv

def 添加新员工(文件名):
    """向CSV文件添加新员工"""
    
    print(" 添加新员工信息")
    print("-" * 30)
    
    姓名 = input("姓名: ")
    年龄 = input("年龄: ")
    城市 = input("城市: ")
    职业 = input("职业: ")
    
    # 准备新数据
    新员工 = [姓名, 年龄, 城市, 职业]
    
    # 追加到CSV文件
    with open(文件名, 'a', encoding='utf-8', newline='') as file:
        writer = csv.writer(file)
        writer.writerow(新员工)
    
    print("✅ 新员工信息已添加！")

def 创建复杂csv文件():
    """创建包含复杂数据的CSV文件"""
    
    # 模拟销售数据
    销售数据 = [
        ['日期', '产品', '数量', '单价', '销售员'],
        ['2024-01-01', '手机', '5', '2999', '张三'],
        ['2024-01-01', '电脑', '3', '5999', '李四'],
        ['2024-01-02', '平板', '2', '3999', '王五'],
        ['2024-01-02', '手机', '8', '2999', '张三'],
        ['2024-01-03', '电脑', '4', '5999', '李四']
    ]
    
    with open('销售记录.csv', 'w', encoding='utf-8', newline='') as file:
        writer = csv.writer(file)
        writer.writerows(销售数据)
    
    print("✅ 销售记录CSV文件创建完成！")

def 分析销售数据(文件名):
    """分析销售数据"""
    
    with open(文件名, 'r', encoding='utf-8') as file:
        csv_reader = csv.DictReader(file)
        销售记录 = list(csv_reader)
    
    # 计算总销售额
    总销售额 = 0
    销售员业绩 = {}
    
    for 记录 in 销售记录:
        销售额 = int(记录['数量']) * float(记录['单价'])
        总销售额 += 销售额
        
        销售员 = 记录['销售员']
        销售员业绩[销售员] = 销售员业绩.get(销售员, 0) + 销售额
    
    print(f"
 销售分析报告：")
    print(f"  总销售额：{总销售额:.2f}元")
    print(f"  销售员业绩排名：")
    
    for 销售员, 业绩 in sorted(销售员业绩.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True):
        print(f"    {销售员}：{业绩:.2f}元")

# 使用示例
创建复杂csv文件()
分析销售数据('销售记录.csv')

2. JSON 文件处理

什么是JSON文件？

JSON = JavaScript Object Notation

{
    "姓名": "张三",
    "年龄": 25,
    "城市": "北京",
    "爱好": ["编程", "阅读", "运动"],
    "教育经历": {
        "大学": "清华大学",
        "专业": "计算机科学"
    }
}

2.1 读取和写入JSON文件

import json

def 创建示例json文件():
    """创建示例JSON文件"""
    
    用户数据 = {
        "用户列表": [
            {
                "id": 1,
                "姓名": "张三",
                "年龄": 25,
                "邮箱": "zhangsan@example.com",
                "活跃": True,
                "技能": ["Python", "Java", "SQL"],
                "地址": {
                    "城市": "北京",
                    "街道": "中关村大街"
                }
            },
            {
                "id": 2,
                "姓名": "李四",
                "年龄": 30,
                "邮箱": "lisi@example.com",
                "活跃": False,
                "技能": ["JavaScript", "HTML", "CSS"],
                "地址": {
                    "城市": "上海",
                    "街道": "浦东新区"
                }
            }
        ],
        "统计信息": {
            "总用户数": 2,
            "平均年龄": 27.5,
            "活跃用户": 1
        }
    }
    
    # 写入JSON文件
    with open('用户数据.json', 'w', encoding='utf-8') as file:
        json.dump(用户数据, file, ensure_ascii=False, indent=2)
    
    print("✅ JSON文件创建完成！")

def 读取json文件(文件名):
    """读取JSON文件"""
    
    with open(文件名, 'r', encoding='utf-8') as file:
        数据 = json.load(file)
    
    return 数据

def 显示json内容(文件名):
    """格式化显示JSON内容"""
    
    数据 = 读取json文件(文件名)
    
    print(" 用户信息：")
    print("=" * 50)
    
    for 用户 in 数据["用户列表"]:
        print(f"ID: {用户['id']}")
        print(f"姓名: {用户['姓名']}")
        print(f"年龄: {用户['年龄']}")
        print(f"邮箱: {用户['邮箱']}")
        print(f"活跃: {'是' if 用户['活跃'] else '否'}")
        print(f"技能: {', '.join(用户['技能'])}")
        print(f"地址: {用户['地址']['城市']} - {用户['地址']['街道']}")
        print("-" * 30)
    
    # 显示统计信息
    统计 = 数据["统计信息"]
    print(f"
 统计信息：")
    print(f"  总用户数: {统计['总用户数']}")
    print(f"  平均年龄: {统计['平均年龄']}")
    print(f"  活跃用户: {统计['活跃用户']}")

# 使用示例
创建示例json文件()
显示json内容('用户数据.json')

2.2 JSON数据的增删改查

import json

def 添加新用户(文件名, 新用户):
    """向JSON文件添加新用户"""
    
    # 读取现有数据
    with open(文件名, 'r', encoding='utf-8') as file:
        数据 = json.load(file)
    
    # 生成新ID
    新id = max(用户['id'] for 用户 in 数据['用户列表']) + 1
    新用户['id'] = 新id
    
    # 添加新用户
    数据['用户列表'].append(新用户)
    
    # 更新统计信息
    数据['统计信息']['总用户数'] = len(数据['用户列表'])
    数据['统计信息']['平均年龄'] = sum(用户['年龄'] for 用户 in 数据['用户列表']) / len(数据['用户列表'])
    数据['统计信息']['活跃用户'] = sum(1 for 用户 in 数据['用户列表'] if 用户['活跃'])
    
    # 写回文件
    with open(文件名, 'w', encoding='utf-8') as file:
        json.dump(数据, file, ensure_ascii=False, indent=2)
    
    print(f"✅ 新用户添加成功！ID: {新id}")

def 交互式添加用户(文件名):
    """交互式添加用户"""
    
    print(" 添加新用户")
    print("-" * 30)
    
    新用户 = {
        "姓名": input("姓名: "),
        "年龄": int(input("年龄: ")),
        "邮箱": input("邮箱: "),
        "活跃": input("是否活跃 (是/否): ").lower() == '是',
        "技能": input("技能 (用逗号分隔): ").split(','),
        "地址": {
            "城市": input("城市: "),
            "街道": input("街道: ")
        }
    }
    
    添加新用户(文件名, 新用户)

def 搜索用户(文件名, 关键词):
    """搜索用户"""
    
    数据 = 读取json文件(文件名)
    
    结果 = []
    for 用户 in 数据['用户列表']:
        # 在姓名、邮箱、技能、城市中搜索
        if (关键词.lower() in 用户['姓名'].lower() or
            关键词.lower() in 用户['邮箱'].lower() or
            any(关键词.lower() in 技能.lower() for 技能 in 用户['技能']) or
            关键词.lower() in 用户['地址']['城市'].lower()):
            结果.append(用户)
    
    if 结果:
        print(f"
 找到 {len(结果)} 个匹配用户：")
        for 用户 in 结果:
            print(f"  - {用户['姓名']} (ID: {用户['id']})")
    else:
        print("❌ 没有找到匹配的用户")

# 使用示例
交互式添加用户('用户数据.json')
搜索用户('用户数据.json', '北京')

3. 配置文件处理实战

3.1 使用JSON作为配置文件

import json
import os

class 配置管理器:
    """使用JSON管理程序配置"""
    
    def __init__(self, 配置文件='config.json'):
        self.配置文件 = 配置文件
        self.配置 = self.加载配置()
    
    def 加载配置(self):
        """加载配置，如果文件不存在则创建默认配置"""
        
        if os.path.exists(self.配置文件):
            with open(self.配置文件, 'r', encoding='utf-8') as file:
                return json.load(file)
        else:
            # 默认配置
            默认配置 = {
                "程序设置": {
                    "语言": "zh-CN",
                    "主题": "dark",
                    "自动保存": True,
                    "保存间隔": 300
                },
                "用户设置": {
                    "用户名": "默认用户",
                    "字体大小": 14,
                    "显示行号": True
                },
                "数据路径": {
                    "工作目录": "./workspace",
                    "备份目录": "./backups"
                }
            }
            
            # 保存默认配置
            self.保存配置(默认配置)
            return 默认配置
    
    def 保存配置(self, 配置=None):
        """保存配置到文件"""
        
        if 配置 is None:
            配置 = self.配置
        
        with open(self.配置文件, 'w', encoding='utf-8') as file:
            json.dump(配置, file, ensure_ascii=False, indent=2)
        
        print("✅ 配置已保存")
    
    def 获取配置项(self, 路径):
        """获取特定配置项，支持点分隔路径"""
        
        键列表 = 路径.split('.')
        当前值 = self.配置
        
        for 键 in 键列表:
            当前值 = 当前值.get(键)
            if 当前值 is None:
                return None
        
        return 当前值
    
    def 设置配置项(self, 路径, 值):
        """设置特定配置项"""
        
        键列表 = 路径.split('.')
        当前字典 = self.配置
        
        # 遍历到最后一个键的父级
        for 键 in 键列表[:-1]:
            if 键 not in 当前字典:
                当前字典[键] = {}
            当前字典 = 当前字典[键]
        
        # 设置最终的值
        当前字典[键列表[-1]] = 值
        self.保存配置()
    
    def 显示配置(self):
        """显示当前所有配置"""
        
        print("⚙️ 当前配置：")
        print(json.dumps(self.配置, ensure_ascii=False, indent=2))

# 使用示例
配置 = 配置管理器()
配置.显示配置()

# 修改一些配置
配置.设置配置项('程序设置.语言', 'en-US')
配置.设置配置项('用户设置.字体大小', 16)

print(f"
当前语言：{配置.获取配置项('程序设置.语言')}")

4. 综合实战：学生成绩管理系统

import csv
import json
import os

class 学生成绩管理系统:
    """使用CSV和JSON管理学生成绩"""
    
    def __init__(self):
        self.csv文件 = '学生成绩.csv'
        self.json文件 = '学生档案.json'
        self.初始化数据文件()
    
    def 初始化数据文件(self):
        """初始化数据文件"""
        
        # 初始化CSV文件（如果不存在）
        if not os.path.exists(self.csv文件):
            with open(self.csv文件, 'w', encoding='utf-8', newline='') as file:
                writer = csv.writer(file)
                writer.writerow(['学号', '姓名', '语文', '数学', '英语', '总分'])
            print("✅ CSV文件初始化完成")
        
        # 初始化JSON文件（如果不存在）
        if not os.path.exists(self.json文件):
            初始数据 = {
                "班级信息": {
                    "班级名称": "高一(1)班",
                    "班主任": "张老师",
                    "学生总数": 0
                },
                "成绩统计": {
                    "平均分": {},
                    "最高分": {},
                    "最低分": {}
                }
            }
            
            with open(self.json文件, 'w', encoding='utf-8') as file:
                json.dump(初始数据, file, ensure_ascii=False, indent=2)
            print("✅ JSON文件初始化完成")
    
    def 添加学生成绩(self):
        """添加学生成绩"""
        
        print(" 添加学生成绩")
        print("-" * 30)
        
        学号 = input("学号: ")
        姓名 = input("姓名: ")
        语文 = float(input("语文成绩: "))
        数学 = float(input("数学成绩: "))
        英语 = float(input("英语成绩: "))
        总分 = 语文 + 数学 + 英语
        
        # 添加到CSV文件
        with open(self.csv文件, 'a', encoding='utf-8', newline='') as file:
            writer = csv.writer(file)
            writer.writerow([学号, 姓名, 语文, 数学, 英语, 总分])
        
        print(f"✅ 学生 {姓名} 的成绩已添加，总分: {总分}")
        
        # 更新统计信息
        self.更新统计信息()
    
    def 显示所有成绩(self):
        """显示所有学生成绩"""
        
        with open(self.csv文件, 'r', encoding='utf-8') as file:
            csv_reader = csv.DictReader(file)
            成绩列表 = list(csv_reader)
        
        if not 成绩列表:
            print("还没有学生成绩记录！")
            return
        
        print("
 学生成绩表：")
        print("=" * 70)
        print(f"{'学号':<10} {'姓名':<8} {'语文':<6} {'数学':<6} {'英语':<6} {'总分':<6}")
        print("-" * 70)
        
        for 成绩 in 成绩列表:
            print(f"{成绩['学号']:<10} {成绩['姓名']:<8} {成绩['语文']:<6} {成绩['数学']:<6} {成绩['英语']:<6} {成绩['总分']:<6}")
    
    def 更新统计信息(self):
        """更新成绩统计信息"""
        
        with open(self.csv文件, 'r', encoding='utf-8') as file:
            csv_reader = csv.DictReader(file)
            成绩列表 = list(csv_reader)
        
        if not 成绩列表:
            return
        
        # 读取现有JSON数据
        with open(self.json文件, 'r', encoding='utf-8') as file:
            json数据 = json.load(file)
        
        # 更新统计信息
        json数据['班级信息']['学生总数'] = len(成绩列表)
        
        # 计算各科统计
        科目列表 = ['语文', '数学', '英语']
        for 科目 in 科目列表:
            成绩列 = [float(成绩[科目]) for 成绩 in 成绩列表]
            json数据['成绩统计']['平均分'][科目] = sum(成绩列) / len(成绩列)
            json数据['成绩统计']['最高分'][科目] = max(成绩列)
            json数据['成绩统计']['最低分'][科目] = min(成绩列)
        
        # 保存更新后的JSON数据
        with open(self.json文件, 'w', encoding='utf-8') as file:
            json.dump(json数据, file, ensure_ascii=False, indent=2)
    
    def 显示统计报告(self):
        """显示成绩统计报告"""
        
        with open(self.json文件, 'r', encoding='utf-8') as file:
            json数据 = json.load(file)
        
        print("
 成绩统计报告：")
        print("=" * 50)
        print(f"班级: {json数据['班级信息']['班级名称']}")
        print(f"班主任: {json数据['班级信息']['班主任']}")
        print(f"学生总数: {json数据['班级信息']['学生总数']}")
        
        print("
各科成绩统计：")
        for 科目 in ['语文', '数学', '英语']:
            平均分 = json数据['成绩统计']['平均分'].get(科目, 0)
            最高分 = json_data['成绩统计']['最高分'].get(科目, 0)
            最低分 = json_data['成绩统计']['最低分'].get(科目, 0)
            
            print(f"  {科目}: 平均{平均分:.1f}分, 最高{最高分}分, 最低{最低分}分")

# 使用示例
def 主菜单():
    """主菜单"""
    
    系统 = 学生成绩管理系统()
    
    while True:
        print("
 学生成绩管理系统")
        print("=" * 30)
        print("1. 添加学生成绩")
        print("2. 查看所有成绩")
        print("3. 查看统计报告")
        print("4. 退出系统")
        print("=" * 30)
        
        选择 = input("请选择操作 (1-4): ")
        
        if 选择 == '1':
            系统.添加学生成绩()
        elif 选择 == '2':
            系统.显示所有成绩()
        elif 选择 == '3':
            系统.显示统计报告()
        elif 选择 == '4':
            print("感谢使用！再见！")
            break
        else:
            print("❌ 无效选择，请重新输入！")

# 运行系统
主菜单()

重点总结

CSV文件处理：

1. 使用 csv 模块：专门处理CSV格式
2. csv.reader()：读取为列表
3. csv.DictReader()：读取为字典（推荐！）
4. newline=''：防止额外的空行

JSON文件处理：

1. json.load()：读取JSON文件
2. json.dump()：写入JSON文件
3. ensure_ascii=False：支持中文
4. indent=2：美化输出格式

最佳实践：

1. 总是指定编码：encoding='utf-8'
2. 使用 with 语句：自动管理文件
3. 异常处理：处理文件不存在等情况
4. 数据验证：确保数据格式正确