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在日常工作中，我们少不了和各种电子文件打交道，对文件进行创建、修改、删除、恢复、压缩、解压等操作。随着我们计算机里的文件越来越多，高效率地管理文件变得越来越重要。本章介绍如何使用Python自动化处理文件和目录相关工作。

3.1文件基础知识

3.1.1文件存储

在前几章中，我们运行了各种Python代码，其数据都是存储在内存里面的。内存条上有许许多多电子元件，电子元件只能识别两种状态：通电或不通电。通过元件是否通电可以记录无数个0和1,0为off，1为on。每个元件可以视为1bit（位）信息，通过组合它们存放的信息，可以表达复杂的数据和信息。电信号难以永久存储，一旦关机，元件断电，元件上的数据自然也就消失了。为了永久存储这些数据，我们就要用到文件，文件是存储在物理存储介质（如硬盘）上的数据。打开文件可以理解为将物理存储介质中的数据调入内存，保存文件就是将数据从内存存入物理存储介质。物理存储介质有许多，如磁盘、机械硬盘、固态硬盘、光盘、U盘等，不同的介质有不同的存储原理。例如计算机机械硬盘是磁介质，通常是使用盘面上的磁粉的方向来表达0和1，通过修改磁粉的南北极来记录数据。开机以后，硬盘的盘面高速旋转，配合磁头伸缩，读取或者修改盘面不同区域磁粉的状态，来实现数据的读写。读取数据，就是磁头把感应到的磁信号转为电信号的过程。写入数据，就是磁头把电信号转化为磁信号并记录在硬盘上的过程。对于机械硬盘来说，一个电子文件要用许多磁粉来记录。当我们在删除文件时，并不会将这些磁粉全部修改状态。即使是彻底删除、清空回收站，也仅仅将这一块磁粉标记为空闲，也就是说可以用来写其他文件。根据这一情况，通过专业的软件是可以恢复删除的文件的。在误删除文件后，要停止计算机的存储操作，不要新建、复制文件，避免原文件所在的区域被新文件填充。硬盘的低级格式化实质是把硬盘存储区域全部写0覆盖一次。但是由于所有磁介质都存在剩磁效应的问题，磁粉的状态在一定程度上是抹除不净的，因此使用高灵敏度的磁头和放大器仍可以将原有信息提取出来。据一些资料介绍，即使磁盘已改写了12次，第一次写入的信息仍有可能复原出来。所以，一些涉密介质需要通过随机的方式反复写入35次，才能相对安全。当然，对于高度涉密的电子文件，存储介质都是一次性的，用完都要将介质粉碎、化学腐蚀、高炉熔化等，成本比较高。

U盘通过半导体电子元件来存储数据，不存在剩磁效应的问题。因此，只要把U盘中的数据覆盖一次就可以彻底清除U盘中的数据，当然这也意味着U盘数据难以恢复。

3.1.2文件的编码

编码是信息从一种形式转换为另一种形式的过程。在计算机的世界里只有数字0和1，电子文件也都是由一长串0和1的组合来存放的。对于读文件来说，如何识别文件里这些数字要表达的含义？对于写入文件来说，字母、汉字、颜色等信息要用什么样的0和1的组合来表达？下面一一解答这些问题。我们需要把人类能看得懂的字符（如字母、汉字、符号等）编码后，变成0和1的组合，才能存储到计算机中。反过来，如果不知道编码规则，我们也无法识别电子文件要表达的意思。例如，我们在文本编辑器Notepad++里面输入字母“A”，保存为TXT文档，如图3-1所示。

图3-1

读取TXT文档，看看里面保存的是什么信息。直接阅读二进制比较费事（太长了），因此通常以十六进制方式查看文件内容。WinHex是一个十六进制文件编辑软件，我们用它打开TXT文档，其中存放的是十六进制的41（为了避免和十进制数混淆，需要在前面加上0x，即0x41，对应十进制数为65），如图3-2所

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