Python 文件与输入输出：CSV 文件处理

CSV（Comma-Separated Values）文件是一种广泛使用的文件格式，用于存储表格数据。CSV 文件的每一行代表一条记录，字段之间用逗号分隔。Python 提供了强大的内置库来处理 CSV 文件，使得读取、写入和操作 CSV 数据变得简单而高效。

1. CSV 文件的基本概念

1.1 什么是 CSV 文件？

CSV 文件是一种纯文本文件，通常用于存储表格数据。每一行代表一条记录，字段之间用逗号分隔。CSV 文件的优点在于其简单性和可读性，易于与其他程序（如 Excel）进行交互。

1.2 CSV 文件的优缺点

优点：

简单易读：CSV 文件是纯文本格式，易于人类阅读和编辑。
广泛支持：几乎所有的数据处理工具和编程语言都支持 CSV 格式。
轻量级：相较于其他格式（如 Excel），CSV 文件通常更小，加载速度更快。

缺点：

缺乏数据类型：CSV 文件不支持复杂数据类型（如日期、时间、布尔值等），所有数据都被视为字符串。
不支持嵌套结构：CSV 文件不适合存储嵌套或层次结构的数据。
分隔符问题：如果字段中包含逗号，可能会导致解析错误，通常需要使用引号来包裹字段。

2. Python 中的 CSV 文件处理

Python 提供了 csv 模块来处理 CSV 文件。该模块提供了读取和写入 CSV 文件的功能，支持多种格式和选项。

2.1 读取 CSV 文件

使用 csv.reader 可以方便地读取 CSV 文件。以下是一个示例：

import csv

# 读取 CSV 文件
with open('data.csv', mode='r', newline='', encoding='utf-8') as file:
    reader = csv.reader(file)
    for row in reader:
        print(row)

2.1.1 示例 CSV 文件内容（data.csv）

name,age,city
Alice,30,New York
Bob,25,Los Angeles
Charlie,35,Chicago

2.1.2 代码解析

open 函数用于打开文件，mode='r' 表示以只读模式打开，newline='' 用于处理换行符，encoding='utf-8' 指定文件编码。
csv.reader 创建一个 CSV 读取器对象，逐行读取文件内容。
for row in reader 循环遍历每一行，row 是一个列表，包含当前行的所有字段。

2.2 写入 CSV 文件

使用 csv.writer 可以将数据写入 CSV 文件。以下是一个示例：

import csv

# 写入 CSV 文件
data = [
    ['name', 'age', 'city'],
    ['Alice', 30, 'New York'],
    ['Bob', 25, 'Los Angeles'],
    ['Charlie', 35, 'Chicago']
]

with open('output.csv', mode='w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    writer = csv.writer(file)
    writer.writerows(data)

2.2.1 代码解析

csv.writer 创建一个 CSV 写入器对象。
writer.writerows(data) 将数据写入文件，data 是一个包含多行的列表。

2.3 使用字典处理 CSV 文件

csv.DictReader 和 csv.DictWriter 提供了以字典形式读取和写入 CSV 文件的功能，使得代码更具可读性。以下是示例：

2.3.1 读取 CSV 文件为字典

import csv

# 读取 CSV 文件为字典
with open('data.csv', mode='r', newline='', encoding='utf-8') as file:
    reader = csv.DictReader(file)
    for row in reader:
        print(row)  # 每一行是一个字典

2.3.2 写入字典到 CSV 文件

import csv

# 写入字典到 CSV 文件
data = [
    {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'},
    {'name': 'Bob', 'age': 25, 'city': 'Los Angeles'},
    {'name': 'Charlie', 'age': 35, 'city': 'Chicago'}
]

with open('output_dict.csv', mode='w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    writer = csv.DictWriter(file, fieldnames=['name', 'age', 'city'])
    writer.writeheader()  # 写入表头
    writer.writerows(data)

2.4 注意事项

文件编码：确保使用正确的文件编码（如 UTF-8），以避免读取时出现乱码。
换行符处理：在打开文件时使用 newline=''，以确保在不同操作系统上处理换行符的一致性。
字段分隔符：如果数据中可能包含逗号，可以使用其他分隔符（如制表符）或在字段中使用引号。
异常处理：在文件操作中，建议使用异常处理（try-except）来捕获可能的错误，如文件不存在、权限不足等。

2.5 总结

CSV 文件是一种简单而有效的数据存储格式，Python 的 csv 模块提供了强大的功能来处理 CSV 文件。通过使用 csv.reader 和 csv.writer，我们可以轻松地读取和写入 CSV 数据。使用字典形式的 DictReader 和 DictWriter 可以提高代码的可读性和可维护性。

在处理 CSV 文件时，注意文件编码、换行符、字段分隔符等问题，以确保数据的正确性和完整性。通过合理的异常处理，可以提高程序的健壮性。

通过本教程，您应该能够熟练地使用 Python 处理 CSV 文件，并在实际项目中应用这些知识。