用法及效果：Python中的seek函數

一、什麼是seek函數?

在Python中，文件是最主要的數據交換方式之一。而文件I/O（I/O，Input和Output）操作是對Python中文件操作的關鍵。然而，讀取文件信息的過程中，需要考慮到文件指針（筆者將其稱作「游標」）位置的變化。在Python中，可以藉助seek函數實現對文件游標位置的調整。

seek函數是Python中的內置函數，是用於移動文件讀寫指針位置的方法，其語法如下：

f.seek(offset[, whence])

其中參數offset表示偏移量，whence參數表示起始位置。默認值為0，可以省略不寫。如果需要從文件末尾處開始，則需將值設置為2。起始位置的取值範圍為0、1、2，分別代表文件開頭、當前位置和文件結尾。

例如：

f.seek(0) # 將游標移動至文件開頭

二、seek函數的常用操作及效果

1. 將游標移動至指定位置

seek函數最基礎的用法是將游標移動至指定的位置。假設我們要在文本文件中尋找某個關鍵詞的位置，可以使用下列代碼：

f = open('test.txt')
f.seek(0) # 將游標移動至文件開頭
for line in f:
    if '關鍵詞' in line:
        print(line)

當游標指向0時，文件讀取器會從文件開頭開始讀取數據。每讀取一行數據，就會檢查是否有「關鍵詞」的存在，如果有，則列印這一行的數據。如果找到了「關鍵詞」，則我們可以輸出其在文件中的位置，從而了解關鍵詞在文件中的位置。如此一來，就節省了讀取全部文件的時間。

2. 將游標向相對方向移動

同時，seek函數可以將游標向相對方向移動，具體有兩種：

2.1 將游標向前移動

使用負數來表示向前移動游標。例如，我們可以用前後讀取以查看行間差異並列印出新添加的行：

def tail(f, window=20):
    """
    讀取文件，輸出最後n行的內容
    """
    f.seek(0, 2)
    bytes = f.tell()
    size = window + 1
    block = -1
    data = []
    while size > 0 and bytes > 0:
        if bytes - size >= 0:
            f.seek(block * size, 2)
            data.append(f.read(size))
            size -= 1
        else:
            f.seek(0, 0)
            data.append(f.read(bytes))
            size -= bytes
        blocks -= 1
        bytes = f.tell()
    return '\n'.join(data[::-1])

其中的seek函數即向前移動游標，『-20』則表示向前移動20個位元組。

2.2 將游標向後移動

使用正數來將游標向後移動。例如，如果要在文件中跳過當前行，可以使用以下代碼：

while True:
    line = f.readline()
    if not line:
        break
    if line.startswith('#'):
        continue
    # etc.

如果當前行以「#」開頭，則使用下列代碼跳過到下一行：

f.seek(len(line), 1) 

三、如何使用seek函數?

在Python文件I/O模塊中，seek函數在進行文件讀寫操作時是難以避免的。具體而言，我們可以在以下場景中使用seek函數：

1. 大文件讀寫操作

在讀取和處理大文件時，我們可以通過seek函數對文件指針進行隨機調整，以避免不必要的I/O讀寫操作，提高程序效率。

2. 多次讀寫文件操作

在將文件作為I/O交互形式的數據緩存時，某些需要對文件讀寫的操作可能會成為瓶頸。在這種情況下，我們可以通過seek函數設計程序讀寫模式，以便更高效地進行文件I/O操作。

四、總結

通過本文的介紹，我們了解到了seek函數的基礎知識，包括它的使用場景、應當如何使用、以及常見的應用案例。無論是讀取大文件、多次讀寫文件還是其他更高層次的應用，我們都可以通過seek函數輕鬆地優化程序代碼。

請注意，seek函數只適用於二進位和文本文件，對其他類型的文件無效。