今天的學習重點

• 為什麼要讀寫檔案？
• open() 的用法與模式 (r, w, a, x)
• 檔案的讀取方法：read()、readline()、readlines()
• 檔案的寫入與追加

一、為什麼要讀寫檔案？

到目前為止我的程式大多只能輸入輸出在「螢幕」上，但現實應用中常常需要存下程式運算的結果（例如紀錄日誌、存成文字檔）、從檔案中讀取資料（例如 CSV、文字檔、設定檔）。所以檔案 I/O（Input/Output）就是程式能夠與外部世界互動的關鍵！

二、open() 的基本語法

f = open("data.txt", "r")  # 開啟檔案
# ...操作...
f.close()                  # 關閉檔案

模式 (mode) 說明：

• "r" → 讀取模式（檔案不存在會報錯）
• "w" → 寫入模式（會覆蓋原檔案！）
• "a" → 追加模式（內容加到檔案尾端）
• "x" → 建立新檔案（檔案已存在會報錯）

1) "r" 讀取（檔案必須存在）

with open("data.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
    print(f.read())

• f.read() 第一次會把檔案整個讀掉，指標跑到檔尾。
• 如果不移動，下一次 read() 就什麼都不會輸出。
• 不存在會 FileNotFoundError

2) "w" 覆蓋寫入（會清空舊檔）

with open("out.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
    f.write("重新開始寫入\n")

• 舊內容會被清空。要保留請用 "a" 或先備份。

3) "a" 追加寫入（不清空）

with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("追加一行\n")

• 不存在會自動建立
• 寫入永遠在檔尾（就算 seek(0)，寫還是會到尾端）

甚麼是seek
在 Python 中，檔案物件（file object）有一個「檔案指標」（file pointer），它決定了你下一次讀或寫的位置。
seek(offset, whence=0) 就是用來移動檔案指標的方法。

• offset：移動的距離（單位：位元組 bytes）
• whence：參考點（預設是 0）
• 0 → 從檔案開頭算（default）
• 1 → 從目前位置算
• 2 → 從檔案尾端算

4) "x" 僅新建（已存在就報錯）

try:
    with open("unique.txt", "x", encoding="utf-8") as f:
        f.write("只在不存在時建立\n")
except FileExistsError:
    print("檔案已存在，安全取消！")

• 用於「保證不覆蓋」的場景（例如輸出結果檔）

5) "r+" 讀寫（不清空，指標在檔頭）

with open("doc.txt", "r+", encoding="utf-8") as f:
    old = f.read()
    f.seek(0)
    f.write("前綴\n" + old)

• 不存在會噴錯
• 適合「在前面加內容」這種操作（搭配 seek）

6) "w+" 清空後讀寫

with open("doc.txt", "w+", encoding="utf-8") as f:
    f.write("新內容\n")
    f.seek(0)
    print(f.read())  # 可讀，但舊內容已清空

7) "a+" 讀寫（不清空，寫入在尾端）

with open("doc.txt", "a+", encoding="utf-8") as f:
    f.write("尾端追加\n")
    f.seek(0)
    print(f.read())

三、with open 的好處

手動 open() / close() 很容易忘記關閉檔案，造成檔案被鎖住。
所以 Python 提供了 with open 語法：

with open("data.txt", "r") as f:
    content = f.read()
    print(content)   # 自動關閉檔案

with 區塊結束後，檔案會自動關閉，不用再寫 f.close()。

四、讀取檔案的方法

with open("data.txt", "r") as f:
    print("read():")
    print(f.read())               # 讀取整個檔案內容

with open("data.txt", "r") as f:
    print("readline():")
    print(f.readline())           # 讀取一行

with open("data.txt", "r") as f:
    print("readlines():")
    print(f.readlines())          # 讀取所有行，回傳 list

五、寫入與追加

# 覆蓋寫入
with open("output.txt", "w") as f:
    f.write("Hello, file!\n")

# 追加模式
with open("output.txt", "a") as f:
    f.write("Add another line!\n")

執行後，output.txt 的內容會隨著模式不同而更新。

六、綜合小練習：簡易日誌系統

import datetime

log = f"{datetime.datetime.now()}: 程式執行成功\n"

with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as f:
    f.write(log)

print("日誌已更新！")

每次執行，log.txt 會新增一行記錄。

常用參數補充:

• encoding="utf-8"：文字檔一致用 UTF-8，跨平台少踩雷。
• newline=""：寫入時不自動轉換換行符號（適合處理 CSV）。
• errors="ignore"：遇無法解碼的字元時忽略（或用 "replace" 置換）。
• buffering=1：行緩衝；大檔案可調整以優化效能。
• pathlib.Path：路徑好用工具。

from pathlib import Path
p = Path("data") / "out.txt"
with p.open("a", encoding="utf-8") as f:
    f.write("hi\n")

筆記

• 只讀："r"
• 重產生（清空舊檔）："w"
• 在尾巴追加："a"
• 要保證不覆蓋："x"
• 邊讀邊改："r+"（或 "a+" 讀舊＋尾端加新）
• 圖片/檔案位元組：加 "b" → "rb", "wb", "ab"

搭配 try/except 的安全寫法

try:
    with open("maybe.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
        data = f.read()
except FileNotFoundError:
    data = ""  # 或者給提示訊息

學習心得

今天學了 檔案的讀寫操作，能讓程式「留下痕跡」，不再只是輸出到螢幕。我覺得有點複雜!
明天要學習模組化專案結構，包括如何將程式拆成多個檔案、如何匯入自訂模組，開始體驗「專案架構」的規劃！