在Python编程中，文件处理是一项基础且重要的技能。无论是数据分析、自动化脚本还是Web应用开发，都离不开对不同类型文件的读写操作。本文将详细介绍Python中处理CSV、Excel和JSON文件的技巧，帮助开发者高效地实现数据处理需求。
一、CSV文件处理
CSV（Comma-Separated Values）是一种常见的数据交换格式，由于其简单易用的特性，广泛应用于数据存储和传输。Python提供了内置的csv模块，使得CSV文件的读写操作变得简单高效。
1、基本读取操作
CSV文件的读取是数据处理的第一步。使用Python的csv模块可以轻松实现CSV文件的读取操作。在读取CSV文件时，通常使用csv.reader()函数创建一个读取器对象，然后遍历该对象来获取数据。
以下是一个简单的CSV文件读取示例，展示了如何打开CSV文件并逐行处理数据。
import csv
# 打开CSV文件进行读取
with open('data.csv', 'r', encoding='utf-8') as file:
# 创建CSV读取器
csv_reader = csv.reader(file)
# 读取表头行
header = next(csv_reader)
print(f"CSV表头: {header}")
# 遍历读取数据行
for row in csv_reader:
print(f"行数据: {row}")
# 运行结果示例：
# CSV表头: ['姓名', '年龄', '城市']
# 行数据: ['张三', '28', '北京']
# 行数据: ['李四', '32', '上海']
# 行数据: ['王五', '25', '广州']
2、使用DictReader读取CSV
如果希望以字典形式处理CSV数据，可以使用csv.DictReader类。该类将CSV文件的每一行转换为一个字典，其中列名作为键。这种方式使得数据访问更加直观，特别是当处理有明确字段名的CSV文件时。
以下代码展示了如何使用DictReader读取CSV文件。
import csv
# 使用DictReader读取CSV文件
with open('data.csv', 'r', encoding='utf-8') as file:
# 创建DictReader对象
dict_reader = csv.DictReader(file)
# 遍历每一行数据
for row in dict_reader:
# 通过列名访问数据
print(
f"姓名: {row['姓名']}, 年龄: {row['年龄']}, 城市: {row['城市']}")
# 运行结果示例：
# 姓名: 张三, 年龄: 28, 城市: 北京
# 姓名: 李四, 年龄: 32, 城市: 上海
# 姓名: 王五, 年龄: 25, 城市: 广州
3、写入CSV文件
写入CSV文件同样简单直观。使用csv.writer()函数创建一个写入器对象，然后调用writerow()或writerows()方法写入数据。
以下代码展示了如何创建一个新的CSV文件并写入数据。
import csv
# 准备要写入的数据
header = ['产品名称', '价格', '库存']
products = [
['笔记本电脑', '5999', '50'],
['智能手机', '3999', '100'],
['平板电脑', '2999', '75']
]
# 打开文件进行写入
with open('products.csv', 'w', newline='', encoding='utf-8') as file:
# 创建CSV写入器
csv_writer = csv.writer(file)
# 写入表头
csv_writer.writerow(header)
# 写入多行数据
csv_writer.writerows(products)
# 也可以逐行写入
# for product in products:
# csv_writer.writerow(product)
print("CSV文件写入完成！")
# 运行结果：
# 创建了一个包含以下内容的products.csv文件：
# 产品名称,价格,库存
# 笔记本电脑,5999,50
# 智能手机,3999,100
# 平板电脑,2999,75
二、Excel文件处理
Excel是办公环境中最常用的电子表格软件之一，Python通过openpyxl库提供了强大的Excel文件处理能力。使用openpyxl，可以读取、修改和创建Excel文件，支持复杂的格式设置和数据处理。
1、读取Excel文件
读取Excel文件首先需要安装openpyxl库（使用pip install openpyxl命令）。然后，我们可以加载工作簿并访问其中的工作表和单元格。
以下代码展示了如何打开Excel文件并读取其中的数据，包括获取工作表列表、读取特定单元格和遍历数据行的操作。
import openpyxl
# 加载工作簿
workbook = openpyxl.load_workbook('sales_data.xlsx')
# 获取所有工作表名称
sheet_names = workbook.sheetnames
print(f"工作簿中的工作表: {sheet_names}")
# 选择一个工作表
sheet = workbook['Sheet1'] # 或者 workbook.active
# 获取工作表的尺寸
print(f"工作表尺寸: {sheet.dimensions}")
# 读取特定单元格的值
cell_value = sheet['A1'].value
print(f"A1单元格的值: {cell_value}")
# 遍历行数据
print("读取所有数据行:")
for row in sheet.iter_rows(min_row=2, values_only=True): # 从第2行开始，跳过表头
print(f"行数据: {row}")
# 运行结果示例：
# 工作簿中的工作表: ['Sheet1', 'Sheet2']
# 工作表尺寸: A1:D6
# A1单元格的值: 日期
# 读取所有数据行:
# 行数据: (2023-01-01, '区域A', '产品1', 150)
# 行数据: (2023-01-02, '区域B', '产品2', 200)
# 行数据: (2023-01-03, '区域A', '产品3', 120)
2、创建和写入Excel文件
创建新的Excel文件或修改现有文件是数据处理中的常见需求。openpyxl使我们能够创建工作簿、添加工作表以及写入数据。
以下代码展示了如何创建一个新的Excel文件，添加数据并应用基本格式。
import openpyxl
from openpyxl.styles import Font, Alignment, PatternFill
# 创建新的工作簿
workbook = openpyxl.Workbook()
# 获取活动工作表
sheet = workbook.active
sheet.title = "销售报表"
# 写入表头
headers = ['日期', '产品', '销售量', '金额']
for col_num, header in enumerate(headers, 1):
cell = sheet.cell(row=1, column=col_num)
cell.value = header
# 设置表头样式
cell.font = Font(bold=True)
cell.alignment = Alignment(horizontal='center')
cell.fill = PatternFill(start_color="DDDDDD", end_color="DDDDDD", fill_type="solid")
# 写入数据
sales_data = [
['2023-05-01', 'iPhone 13', 10, 79990],
['2023-05-01', 'MacBook Pro', 5, 99950],
['2023-05-02', 'AirPods', 20, 25980],
['2023-05-03', 'iPad', 8, 39992]
]
for row_num, row_data in enumerate(sales_data, 2): # 从第2行开始
for col_num, cell_value in enumerate(row_data, 1):
sheet.cell(row=row_num, column=col_num).value = cell_value
# 设置列宽
for col in ['A', 'B', 'C', 'D']:
sheet.column_dimensions[col].width = 15
# 保存工作簿
workbook.save('sales_report.xlsx')
print("Excel文件创建完成！")
# 运行结果：
# 创建了一个名为sales_report.xlsx的Excel文件
# 文件包含带有格式的表头和4行销售数据
三、JSON文件处理
JSON（JavaScript Object Notation）是一种轻量级的数据交换格式，因其简洁易读的特性在Web应用和API中广泛应用。Python的json模块提供了方便的JSON数据处理功能，能够实现Python对象和JSON数据之间的转换。
1、读取JSON文件
读取JSON文件是处理Web API返回数据或配置文件的常见操作。Python的json.load()函数可以将JSON文件内容转换为Python对象。
以下代码展示了如何读取和解析JSON文件内容。
import json
# 打开并读取JSON文件
with open('config.json', 'r', encoding='utf-8') as file:
# 解析JSON数据为Python对象
config_data = json.load(file)
# 访问JSON数据
print(f"应用名称: {config_data['app_name']}")
print(f"版本号: {config_data['version']}")
# 访问嵌套的JSON数据
database_config = config_data['database']
print(f"数据库类型: {database_config['type']}")
print(f"数据库主机: {database_config['host']}")
print(f"数据库端口: {database_config['port']}")
# 遍历JSON数组
print("支持的特性:"
)
for feature in config_data['features']:
print(f"- {feature}")
# 运行结果示例（假设config.json包含相应内容）：
# 应用名称: 我的应用
# 版本号: 1.0.0
# 数据库类型: MySQL
# 数据库主机: localhost
# 数据库端口: 3306
# 支持的特性:
# - 用户管理
# - 数据分析
# - 报表生成
2、创建和写入JSON文件
将Python对象转换为JSON格式并保存到文件是数据序列化的重要应用。使用json.dump()函数可以实现这一功能。
以下代码展示了如何将Python字典转换为JSON并写入文件，同时设置适当的格式以提高可读性。
import json
# 准备要转换为JSON的Python数据
user_data = {
'users': [
{
'id': 1,
'name': '张三',
'email': 'zhangsan@example.com',
'is_active': True,
'roles': ['admin', 'editor']
},
{
'id': 2,
'name': '李四',
'email': 'lisi@example.com',
'is_active': False,
'roles': ['viewer']
}
],
'total': 2,
'page': 1,
'per_page': 10
}
# 将Python对象写入JSON文件
with open('users.json', 'w', encoding='utf-8') as file:
# 使用indent参数美化输出，ensure_ascii=False确保中文正确显示
json.dump(user_data, file, indent=4, ensure_ascii=False)
print("JSON文件创建完成！")
# 运行结果：
# 创建了一个包含用户数据的JSON文件，格式化后的内容易于阅读
四、实际应用案例
以下这个例子演示了如何从CSV文件读取数据，进行处理后保存为Excel文件，同时生成JSON格式的摘要报告。
import csv
import json
import openpyxl
from datetime import datetime
def process_sales_data(csv_file, excel_output, json_output):
"""处理销售数据，并输出Excel和JSON报告"""
# 读取CSV销售数据
sales_data = []
with open(csv_file, 'r', encoding='utf-8') as file:
csv_reader = csv.DictReader(file)
for row in csv_reader:
sales_data.append(row)
# 数据处理：计算每种产品的总销售额
product_sales = {}
for sale in sales_data:
product = sale['产品']
amount = float(sale['销售额'])
if product in product_sales:
product_sales[product] += amount
else:
product_sales[product] = amount
# 创建Excel报告
workbook = openpyxl.Workbook()
sheet = workbook.active
sheet.title = "销售分析"
# 写入表头
sheet['A1'] = "产品"
sheet['B1'] = "总销售额"
# 写入数据
row = 2
for product, total in product_sales.items():
sheet[f'A{row}'] = product
sheet[f'B{row}'] = total
row += 1
# 保存Excel文件
workbook.save(excel_output)
# 创建JSON摘要报告
summary = {
'report_date': datetime.now().strftime('%Y-%m-%d'),
'total_products': len(product_sales),
'total_sales': sum(product_sales.values()),
'product_breakdown': [
{'product': product, 'amount': amount}
for product, amount in product_sales.items()
]
}
# 保存JSON文件
with open(json_output, 'w', encoding='utf-8') as file:
json.dump(summary, file, indent=4, ensure_ascii=False)
return len(sales_data), len(product_sales)
# 使用示例
processed_rows, product_count = process_sales_data(
'monthly_sales.csv',
'sales_report.xlsx',
'sales_summary.json'
)
print(f"处理了{processed_rows}条销售记录，涉及{product_count}种产品。")
print("Excel报告和JSON摘要已生成！")
# 运行结果示例：
# 处理了156条销售记录，涉及12种产品。
# Excel报告和JSON摘要已生成！
总结
Python提供了强大且灵活的文件处理能力，使得开发者可以高效地处理CSV、Excel和JSON等不同类型的文件。通过本文介绍的技巧，可以轻松实现数据的读取、处理和输出，满足各种实际应用场景的需求。对于CSV文件，Python的csv模块提供了简单直观的接口，适用于处理结构化的表格数据。Excel文件处理则依赖于openpyxl等第三方库，支持复杂的电子表格操作和格式设置。JSON文件处理则利用Python内置的json模块，实现了Python对象与JSON数据之间的无缝转换。在实际开发中，常常需要结合使用这些文件处理技术，实现从数据采集、处理到结果展示的完整流程。
