Python实现快速大文件比较代码解析

下面是关于Python实现快速大文件比较的完整攻略。

简介

在日常的开发工作中，文件比较是经常用到的功能。当需要比较的文件比较大时，简单的比较操作可能会导致程序崩溃或长时间无响应。因此，我们需要一种快速的方式来比较大文件。

这篇文章将介绍使用Python实现快速大文件比较的方法和技巧。主要思路是对文件进行分块，并对每个块进行哈希计算，最终使用哈希值来进行比较。这种方法可以快速判断两个文件是否相同，同时还能够找到文件中的差异部分。

代码实现

哈希计算

首先，我们需要编写一个函数来计算给定字符串的哈希值。在Python中，可以使用内置的哈希函数hash()，但是该函数并不太适用于大文件，因为它只适用于小数据，不能对整个文件进行哈希计算。在这里我们将使用hashlib库来计算SHA1哈希，如下所示：

import hashlib

def hash_file(filename):
    """"This function returns the SHA-1 hash of the file"""

    # make a hash object
    h = hashlib.sha1()

    # open file for reading in binary mode
    with open(filename,'rb') as file:

        # loop till the end of the file
        chunk = 0
        while chunk != b'':

            # read only 1024 bytes at a time
            chunk = file.read(1024)
            h.update(chunk)

    # return the hex representation of digest
    return h.hexdigest()

在这个函数中，我们使用了Python的with语句和二进制读取模式来读取文件并将其传递给哈希对象。在函数中我们可以修改块大小。 建议通过实验来选择更好的块大小。通常，块大小在1-4 KB之间。

比较函数

接下来，我们要编写一个比较函数，它将读取两个大文件并逐块比较它们的内容。比较函数的基本思路如下：

1. 为要比较的文件生成哈希码，并确定块大小。
2. 读取第一个文件的块，并为其创建哈希码。
3. 读取第二个文件中与第一个文件块大小相同的块，并生成其哈希码。
4. 比较这两个哈希码。如果它们不一样，则块不同。如果它们相同，则块可能相同，还要进一步比较块的内容。

考虑到内存使用，读取太大的块时可能会限制计算机性能，因此我们需要使用类似分块的方法来进行文件比较。下面是比较函数的实现：

def compare_files(file1, file2, block_size=1024):
    hash1 = hash_file(file1)   # 生成第一个文件的哈希码
    hash2 = hash_file(file2)   # 生成第二个文件的哈希码

    if hash1 == hash2:   # 如果哈希码相同，那么两个文件相同。因此直接返回True即可
        return True

    # read the files block by block and compare the blocks iteratively
    with open(file1, 'rb') as f1, open(file2, 'rb') as f2:
        # 每次读取指定大小bytes的块
        block1 = f1.read(block_size)
        block2 = f2.read(block_size)

        while block1 and block2:
            if hashlib.sha1(block1).hexdigest() != hashlib.sha1(block2).hexdigest():
                return False

            block1 = f1.read(block_size)
            block2 = f2.read(block_size)

        return True   # 如果所有块的哈希码都相同，则文件相同，返回True

示例说明

接下来我们来看两个示例，演示如何使用该比较函数比较两个大文件是否相同。

示例一

我们首先创建两个大小相同的文本文件，并比较它们的内容。

# 创建两个文本文件
with open('file1.txt', 'w') as f1, open('file2.txt', 'w') as f2:
    f1.write('This is file1.txt\n')
    f2.write('This is file2.txt\n')

# 输出比较结果
if compare_files('file1.txt', 'file2.txt'):
    print("The two files are the same.")
else:
    print("The two files are different.")

输出结果：

The two files are different.

在这个示例中，两个文件的内容不同。因此比较函数返回False。

示例二

下面我们再次创建两个文本文件，这次文件内容相同，但文件大小不同。

# 创建两个文本文件，其中file2.txt比file1.txt多一些行
with open('file1.txt', 'w') as f1, open('file2.txt', 'w') as f2:
    f1.write('This is file1.txt\n')
    f1.write('This is file1.txt line 2\n')
    f2.write('This is file2.txt\n')
    f2.write('This is file2.txt line 2\n')
    f2.write('This is file2.txt line 3\n')

# 输出比较结果
if compare_files('file1.txt', 'file2.txt'):
    print("The two files are the same.")
else:
    print("The two files are different.")

输出结果：

The two files are different.

在这个示例中，两个文件的内容相同，但是文件大小不同。由于文件大小不同，因此生成的哈希码也不相同。因此，比较结果是False。

总结

通过使用Python的哈希计算功能，我们可以快速比较大文件，同时找到文件的不同之处。这种方法是有效的，不会限制计算机性能。我们可以将其与其他算法一起使用，以实现更准确和快速的文件比较。