CSV（Comma-Separated Values，逗号分隔值）文件是一种常见的数据文件格式，用于存储表格数据。Python 提供了强大的 csv 模块，用于读写 CSV 文件。此外，Python 中的 pandas 库也提供了丰富的功能来处理 CSV 文件。本博文将详细介绍如何使用 Python 处理 CSV 文件，并附上一个综合详细的例子。
1. CSV 文件基础知识
CSV 文件是一种简单的纯文本格式，用于存储表格数据。每一行代表一条记录，记录中的字段用逗号分隔。例如：
name,age,city
Alice,30,New York
Bob,25,Los Angeles
Charlie,35,Chicago
2. 使用 Python 内置的 csv 模块
Python 的 csv 模块提供了读取和写入 CSV 文件的功能。我们将介绍如何使用该模块读取和写入 CSV 文件。
2.1 读取 CSV 文件
使用 csv.reader 函数可以读取 CSV 文件。以下是一个简单的示例：
import csv
# 打开 CSV 文件
with open('example.csv', 'r', newline='') as csvfile:
csv_reader = csv.reader(csvfile)
# 读取文件内容
for row in csv_reader:
print(row)
2.2 写入 CSV 文件
使用 csv.writer 函数可以将数据写入 CSV 文件。以下是一个简单的示例：
import csv
# 数据
data = [
['name', 'age', 'city'],
['Alice', 30, 'New York'],
['Bob', 25, 'Los Angeles'],
['Charlie', 35, 'Chicago']
]
# 打开 CSV 文件
with open('example.csv', 'w', newline='') as csvfile:
csv_writer = csv.writer(csvfile)
# 写入数据
csv_writer.writerows(data)
2.3 使用字典读写 CSV 文件
csv.DictReader 和 csv.DictWriter 类允许使用字典读取和写入 CSV 文件。这在处理包含标题行的 CSV 文件时特别有用。
读取 CSV 文件
import csv
# 打开 CSV 文件
with open('example.csv', 'r', newline='') as csvfile:
csv_reader = csv.DictReader(csvfile)
# 读取文件内容
for row in csv_reader:
print(row)
写入 CSV 文件
import csv
# 数据
data = [
{'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'},
{'name': 'Bob', 'age': 25, 'city': 'Los Angeles'},
{'name': 'Charlie', 'age': 35, 'city': 'Chicago'}
]
# 打开 CSV 文件
with open('example.csv', 'w', newline='') as csvfile:
fieldnames = ['name', 'age', 'city']
csv_writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=fieldnames)
# 写入标题行
csv_writer.writeheader()
# 写入数据
csv_writer.writerows(data)
3. 使用 pandas 处理 CSV 文件
pandas 是一个强大的数据分析库，提供了丰富的功能来处理 CSV 文件。以下是如何使用 pandas 读写 CSV 文件的示例。
3.1 安装 pandas
首先，确保你已经安装了 pandas 库。可以使用以下命令进行安装：
pip install pandas
3.2 读取 CSV 文件
使用 pandas.read_csv 函数可以读取 CSV 文件：
import pandas as pd
# 读取 CSV 文件
df = pd.read_csv('example.csv')
# 打印数据框
print(df)
3.3 写入 CSV 文件
使用 pandas.DataFrame.to_csv 方法可以将数据写入 CSV 文件：
import pandas as pd
# 数据
data = {
'name': ['Alice', 'Bob', 'Charlie'],
'age': [30, 25, 35],
'city': ['New York', 'Los Angeles', 'Chicago']
}
# 创建数据框
df = pd.DataFrame(data)
# 写入 CSV 文件
df.to_csv('example.csv', index=False)
4. 综合详细的例子
为了展示如何使用 Python 处理 CSV 文件，我们将构建一个学生管理系统。该系统将允许用户添加、删除和查找学生信息，并将数据存储在 CSV 文件中。
4.1 学生管理系统
student.py
class Student:
def __init__(self, id, name, age):
self.id = id
self.name = name
self.age = age
def __str__(self):
return f'ID: {self.id}, Name: {self.name}, Age: {self.age}'
student_manager.py
import csv
from student import Student
class StudentManager:
def __init__(self, filename):
self.filename = filename
self.students = self.load_students()
def load_students(self):
students = []
try:
with open(self.filename, 'r', newline='') as csvfile:
csv_reader = csv.DictReader(csvfile)
for row in csv_reader:
student = Student(row['id'], row['name'], row['age'])
students.append(student)
except FileNotFoundError:
pass
return students
def save_students(self):
with open(self.filename, 'w', newline='') as csvfile:
fieldnames = ['id', 'name', 'age']
csv_writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=fieldnames)
csv_writer.writeheader()
for student in self.students:
csv_writer.writerow({'id': student.id, 'name': student.name, 'age': student.age})
def add_student(self, id, name, age):
student = Student(id, name, age)
self.students.append(student)
self.save_students()
def remove_student(self, id):
self.students = [s for s in self.students if s.id != id]
self.save_students()
def find_student(self, id):
for student in self.students:
if student.id == id:
return student
return None
def __str__(self):
return '\n'.join([str(student) for student in self.students])
4.2 测试学生管理系统
我们将通过一个简单的测试来展示学生管理系统的功能。
test_student_manager.py
from student_manager import StudentManager
def main():
manager = StudentManager('students.csv')
# 添加学生
manager.add_student('1', 'Alice', 20)
manager.add_student('2', 'Bob', 22)
manager.add_student('3', 'Charlie', 21)
print('所有学生:')
print(manager)
# 查找学生
print('\n查找学生ID为2的学生:')
print(manager.find_student('2'))
# 移除学生
print('\n移除学生ID为1的学生:')
manager.remove_student('1')
print('\n所有学生:')
print(manager)
if __name__ == '__main__':
main()
4.3 运行结果
所有学生:
ID: 1, Name: Alice, Age: 20
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
ID: 3, Name: Charlie, Age: 21
查找学生ID为2的学生:
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
移除学生ID为1的学生:
所有学生:
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
ID: 3, Name: Charlie, Age: 21
4.4 代码解析
在本节中，我们将详细解析学生管理系统代码中的各个部分，以帮助你更好地理解和掌握代码的实现。
student.py
student.py 定义了一个简单的 Student 类，用于表示学生信息。每个学生对象包含三个属性：id、name 和 age。__str__ 方法用于返回学生信息的字符串表示。
class Student:
def __init__(self, id, name, age):
self.id = id
self.name = name
self.age = age
def __str__(self):
return f'ID: {self.id}, Name: {self.name}, Age: {self.age}'
student_manager.py
student_manager.py 定义了 StudentManager 类，用于管理学生信息。该类包括以下主要功能：
- 加载学生信息：从 CSV 文件中读取学生信息并创建
Student对象。 - 保存学生信息：将学生信息写入 CSV 文件。
- 添加学生：向学生列表中添加新的学生对象并保存。
- 移除学生：从学生列表中移除指定 ID 的学生并保存。
- 查找学生：根据学生 ID 查找学生对象。
- 打印所有学生：返回所有学生的字符串表示。
load_students 方法
该方法从 CSV 文件中读取学生信息，并创建 Student 对象列表。如果文件不存在，则返回一个空列表。
def load_students(self):
students = []
try:
with open(self.filename, 'r', newline='') as csvfile:
csv_reader = csv.DictReader(csvfile)
for row in csv_reader:
student = Student(row['id'], row['name'], row['age'])
students.append(student)
except FileNotFoundError:
pass
return students
save_students 方法
该方法将学生信息写入 CSV 文件。首先，它会写入文件的标题行，然后写入每个学生的信息。
def save_students(self):
with open(self.filename, 'w', newline='') as csvfile:
fieldnames = ['id', 'name', 'age']
csv_writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=fieldnames)
csv_writer.writeheader()
for student in self.students:
csv_writer.writerow({'id': student.id, 'name': student.name, 'age': student.age})
add_student 方法
该方法创建一个新的 Student 对象并将其添加到学生列表中，然后调用 save_students 方法将更改保存到 CSV 文件中。
def add_student(self, id, name, age):
student = Student(id, name, age)
self.students.append(student)
self.save_students()
remove_student 方法
该方法从学生列表中移除指定 ID 的学生对象，然后调用 save_students 方法将更改保存到 CSV 文件中。
def remove_student(self, id):
self.students = [s for s in self.students if s.id != id]
self.save_students()
find_student 方法
该方法根据学生 ID 查找并返回学生对象。如果未找到学生，则返回 None。
def find_student(self, id):
for student in self.students:
if student.id == id:
return student
return None
__str__ 方法
该方法返回所有学生的字符串表示。
def __str__(self):
return '\n'.join([str(student) for student in self.students])
test_student_manager.py
该文件包含一个简单的测试程序，用于展示学生管理系统的功能。通过调用 StudentManager 类的方法，测试程序可以添加、删除和查找学生信息，并打印学生列表。
from student_manager import StudentManager
def main():
manager = StudentManager('students.csv')
# 添加学生
manager.add_student('1', 'Alice', 20)
manager.add_student('2', 'Bob', 22)
manager.add_student('3', 'Charlie', 21)
print('所有学生:')
print(manager)
# 查找学生
print('\n查找学生ID为2的学生:')
print(manager.find_student('2'))
# 移除学生
print('\n移除学生ID为1的学生:')
manager.remove_student('1')
print('\n所有学生:')
print(manager)
if __name__ == '__main__':
main()
运行测试
当我们运行 test_student_manager.py 文件时，将会看到以下输出结果：
所有学生:
ID: 1, Name: Alice, Age: 20
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
ID: 3, Name: Charlie, Age: 21
查找学生ID为2的学生:
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
移除学生ID为1的学生:
所有学生:
ID: 2, Name: Bob, Age: 22
ID: 3, Name: Charlie, Age: 21
5. 代码总结
在这篇博文中，我们详细介绍了如何使用 Python 处理 CSV 文件，包括使用内置的 csv 模块和 pandas 库。我们还构建了一个综合详细的学生管理系统，展示了如何读写 CSV 文件，并通过一个完整的示例程序展示了系统的功能。希望通过本文的学习，你能够更加熟练地使用 Python 处理 CSV 文件，并将这些知识应用到实际项目中。
如果你有任何疑问或建议，欢迎在评论区留言。
