Python 数据类型转换、编码处理与文件操作实战指南

一、数据类型转换

int (整型) 与 str (字符串) 之间：
- str 转 int：int("123") (要求字符串内容必须是数字)。
- int 转 str：str(123)。
- 规则： 使用目标类型的英文名加括号包裹原数据即可。
list (列表) 与 tuple (元组) 之间：
- list 转 tuple：tuple([1, 2, 3])。
- tuple 转 list：list((1, 2, 3))。
list 与 str 之间：
- str 转 list：list("abc") → ['a', 'b', 'c'] (意义不大)。
- list 转 str：str([1, 2, 3]) → '[1, 2, 3]' (意义不大)。
list 或 tuple 与 dict (字典) 之间：
- 非直接转换。需提供依据（如键或值）。
- 字典转列表（仅获取键）：list(my_dict.keys())。
- 字典转列表（仅获取值）：list(my_dict.values())。
其他类型转换为 bool (布尔值)：
- 记住以下值转换为 False： 0 (数字零), "" (空字符串), {} (空字典), [] (空列表), () (空元组), None。
- 其他所有值均转换为 True。
- 在 if 条件语句中，可以直接跟一个值，Python会自动将其转换为布尔值判断真假。

二、`None` 类型

含义： 代表空数据或空值，等价于其他语言中的 null。
作用： 在变量初始值为空时，使用 None 避免不必要的内存开辟。例如，v1 = None 比 v1 = "" 或 v1 = 0 更高效，因为它指向一个固定的空地址，不会额外创建空对象。
布尔转换： None 转换为布尔值时为 False。

三、编码与字节

历史演进：
- ASCII： 早期编码，1字节(8位)，256个字符，主要包含英文、数字、符号。
- GB2312/GBK： 中国等亚洲国家为支持中文等文字开发的编码，通常2字节。
- Unicode (万国码)： 包含全球所有文字的字符集，支持最长4字节表示。
存储与传输问题：
- Python内部字符串基于Unicode（通常每个字符占4字节）。
- Unicode虽全面，但占空间大，不适合网络传输和文件存储（浪费流量和存储）。
UTF-8：
- 对Unicode进行压缩处理，变长编码（1-4字节）。
- ASCII字符占1字节，中文字符通常占3字节。
- 常用场景： 网络传输和文件存储。
字符串 (str) 与字节 (bytes) 转换：
- encode()： 将字符串（Unicode）转换为字节（如UTF-8编码）。
  - my_str.encode('utf-8') → 得到bytes类型数据（用于写入文件或网络传输）。
- decode()： 将字节（如UTF-8编码）转换回字符串（Unicode）。
  - my_bytes.decode('utf-8') → 得到str类型数据（用于读取文件或网络接收数据后的处理）。

四、文件操作

基本三步：
1. 打开文件： open(file_path, mode)
2. 操作文件： 读取 (read()) 或写入 (write())
3. 关闭文件： f.close() (重要，释放资源，确保数据写入硬盘)
文件路径：
- 相对路径： 相对于当前Python脚本的运行目录（如'db.txt'）。
- 绝对路径： 文件的完整路径（如'D:\\my_project\\db.txt'），Windows路径前加r避免转义符问题。
打开模式 (mode)：
- 'w' (write)： 写入模式。如果文件不存在则创建；如果文件存在，会先清空所有内容，再写入新内容。
- 'a' (append)： 追加模式。如果文件不存在则创建；如果文件存在，保留原有内容，并在文件末尾追加新内容。
- 'r' (read)： 读取模式。文件必须存在，否则报错。
- 'b' (binary)： 二进制模式（配合w/a/r使用，如'wb', 'ab', 'rb'）。用于处理非文本数据（如图片、视频）或经过编码的文本字节流。
  - 'wb' / 'ab'：写入时必须传入 bytes 类型数据。
  - 'rb'：读取时得到 bytes 类型数据。
写入文件：
- 文本写入：f.write(my_string.encode('utf-8')) (文本需先编码为字节)。
- 换行符：\n。
- f.flush()： 强制将内存中的数据立即写入硬盘，确保数据不丢失（在频繁写入但不需要立即关闭文件时有用）。
- 优化： 尽可能在程序开始时打开文件，多次写入后在程序结束时关闭，减少频繁打开关闭的性能开销。
读取文件：
- f.read()：读取文件所有内容，返回 bytes 类型数据。
- 关键步骤： my_bytes.decode('utf-8') 将读取到的字节数据解码为字符串，方便后续处理。
- 字符串处理：
  - my_str.strip()：移除字符串两端的空白字符（包括空格、制表符、换行符\n）。
  - my_str.split('\n')：根据换行符将字符串切割成列表，每项代表一行。
  - line.split(',')：根据逗号切割单行数据。

五、实践案例

用户注册存储到文件：
- 获取用户名、密码、邮箱。
- 将它们格式化为一行字符串（如"用户名,密码,邮箱\n"）。
- 将该行字符串编码为UTF-8字节。
- 使用'ab'模式打开文件，写入字节数据。
- 使用f.flush()确保每条注册信息及时写入硬盘。
下载网络数据并处理：
- 使用requests.get(url)获取网络响应。
- res.content：获取原始响应内容（通常是字节类型，如UTF-8编码的文本或图片二进制数据）。
- 如果内容是文本：res.content.decode('utf-8')还原为字符串，再进行替换、解析等操作。处理后的字符串再encode('utf-8')写入文件。
- 如果内容是图片：直接将res.content写入以'wb'模式打开的文件。
读取文件信息并构建数据结构：
- 使用'rb'模式打开文件。
- f.read().decode('utf-8').strip()：读取并解码为字符串，去除两端多余的换行。
- my_str.split('\n')：按行分割得到列表。
- 遍历列表中的每一行，line.split(',')按逗号分割，获取所需数据（如股票代码和名称）。
- 将获取到的数据构建成目标字典格式。
下载图片：
- 获取图片URL。
- requests.get(image_url).content获取图片二进制数据。
- 使用'wb'模式打开本地文件路径（文件名可从图片数据中提取）。
- 将图片二进制数据写入文件。