Лекция № 7. Работа с файлами

Хорошевич Павел Александрович

Обработка файлов в Python

Виды файлов

Файлы можно разбить на два вида:

Plaintext (текстовые) файлы – содержат информацию, которая понятна человеку;
Бинарные файлы – файлы, открыв которые в текстовом редакторе, человек не сможет понять содержимого (исполняемые файлы, изображения, документы и др.).

В заданиях будем использовать только текстовые файлы.

Чтение файла

Чтобы открыть файл используется функция open(<путь>, <режим доступа>).

Эта функция возвращает файловый объект, который будет связан с файлом в файловой системе.

<путь> - это строка с расположением файла, <режим доступа> - строка с режимом в котором мы открываем файл:

чтение "r"
запись "w".

В следующем коде переменная file_obj будет содержать ссылку на файл с именем verse.txt, открытый для чтения:

script.py

# параметр encoding указывает на кодировку открываемого файла
file_obj = open("verse.txt", "r", encoding="utf-8")

Файл verse.txt должен находиться в той же папке, что и Python-скрипт. Папка из которой запускается скрипт считается для него текущим рабочим каталогом.

graph TD
    folder["📁 Скрипты<br>(текущий рабочий каталог)"]
    script([🐍 script.py])
    file([📋verse.txt])

    folder-->script
    folder-->file

Рисунок 1

После использования, файл нужно закрыть методом close():

file_obj.close()

Если этого не сделать, операционная система будет считать, что файл ещё занят и не даст открыть его другим программам.

Для чтения содержимого текстового файла используются следующие методы файлового объекта:

Методы чтения содержимого файла
Метод	Назначение
`<файл>.read()`	Возвращает всё содержимое файла в одной строке (`str`).
`<файл>.readline()`	Читает следующую строку файла и возвращает её (`str`).
`<файл>.readlines()`	Возвращает список (`list`) строк файла.

Пример

Используем все три метода для чтения содержимого следующего файла:

verse.txt

У лукоморья дуб зелёный;
Златая цепь на дубе том:
И днём и ночью кот учёный
Всё ходит по цепи кругом;
Идёт направо — песнь заводит,
Налево — сказку говорит.

Прочитаем всё содержимое файла в виде одной строки:

file_obj = open("verse.txt", "r")
text = file_obj.read() # чтение файла целиком
print(text)
file_obj.close()

Прочитаем файл построчно:

file_obj = open("verse.txt", "r")

line = file_obj.readline() # читаем первую строку
print(line)
line = file_obj.readline() # читаем вторую строку
print(line)

file_obj.close()

Управляющие последовательности

В файле, чтобы обозначить конец строки ставится управляющая последовательность \n - перенос строки.

Функция print() не выводит управляющие символы а интерпретирует их значение.

Запишем все строки в список:

file_obj = open("verse.txt", "r")

lines_list = file_obj.readlines() # список строк
print(lines_list[0:2]) # выведем первые два элемента списка

file_obj.close()

Запись в файл

Для записи в текстовый файл используется метод write(). Файл должен быть открыть для записи, по этому в функции open() второй аргумент будет равен "w" (от англ. write).

output = open("sq_numbers.txt", "w")

for number in range(1, 13):
    square = number * number
    output.write(str(square))
    
output.close()

После запуска скрипта мы увидим в файле такой текст:

149162536496481100121144

Метод write() не добавляет перенос на новую строку. Нужно самостоятельно добавить управляющий символ \n к записываемой строке:

output.write(str(square) + "\n")

Только после этого в файле будут находится значения, записанные с новой строки.

Режим "a" открывает файл для дозаписи в конец файла.

Безопасное открытие файла

С помощью инструкции with можно автоматически закрывать файл после использования:

with <файловый объект> as <имя>:
    <блок инструкций>

Запишем решение задачи с записью квадратов чисел с помощью инструкции with:

with open("sq_numbers.txt", "w") as output:
    for number in range(1, 13):
        square = number * number
        output.write(str(square) + "\n")

После выполнения инструкций внутри with, файл output будет закрыт автоматически.

Пример

Дан список групп и даты проведения зачёта по дисциплине “Методы алгоритмизации и программирование”. В файле шаблон.txt находится текст сообщения, на основе которого нужно создать текст письма для старост групп. Сообщение для каждой группы сохраните в файле. Имя файла [номер группы].txt.

Относительный и абсолютный путь к файлу

Как открыть в скрипте файл data.txt, который находится в другом каталоге?

абсолютный путь в котором указывается полная последовательность каталогов начиная с корневого: C:\Проекты\Данные\data.txt
относительный путь: ..\Проекты\Данные\data.txt.
С помощью ..\ поднимаемся на один уровень выше, относительно текущего рабочего каталога.

Чтобы в скрипте work.py открыть файл val.csv запишем следующий относительный путь: ..\..\val.csv.

graph TD
    folderC[📁 C:\]
    scriptCSV([📋val.csv])
    file1([📋exp.txt])
    file2([📋data.txt])
    script3([📋temp.txt])
    foto([🖼️cat.jpg])

    scriptsF["📁 Скрипты<br>(<strong>текущий рабочий каталог</strong>)"]
    dataF["📁 Данные"]
    projF["📁 Проекты"]
    
    script2([🐍 work.py])

    folderC---scriptCSV
    projF---scriptsF
    folderC---projF
    projF---dataF

    scriptsF---script2
    scriptsF---script3

    dataF---file1
    dataF---file2
    dataF---foto

Рисунок 2

Модуль `pathlib`

Импорт модуля

Модуль pathlib предназначен для унифицированного указания пути к файлам и каталогам на различных операционных системах.

from pathlib import Path

Текущий рабочий каталог

Метод Path.cwd() возвращает объект Path, представляющий текущий рабочий каталог программы.

from pathlib import Path

current_dir = Path.cwd()
print(f"Текущий каталог: {current_dir}")

Домашний каталог пользователя

Метод Path.home() возвращает путь к домашней директории текущего пользователя.

from pathlib import Path

home = Path.home()
print(f"Домашний каталог: {home}")

Path.home() работает кросс-платформенно и автоматически определяет правильный путь для разных операционных систем.

Поиск файлов

Метод glob() позволяет находить файлы по шаблону в указанном каталоге.

*.txt : все файлы с расширением .txt (report.txt, notes.txt)
data?.csv : файлы с одним символом после “data” (data1.csv, dataA.csv)
* : все файлы и папки (любые имена)

* - любое количество произвольных символов, ? - один любой символ.

Пример использования

from pathlib import Path

current = Path.cwd()

# Найти все текстовые файлы в текущем каталоге
txt_files = list(current.glob("*.txt"))
print(f"Найдено файлов: {len(txt_files)}")

# Перебрать результаты в цикле
for file in txt_files:
    print(file)

Рекурсивный поиск: `rglob()`

Метод rglob() выполняет поиск во всех подкаталогах.

from pathlib import Path

current = Path.cwd()

# Найти все .py файлы в текущем каталоге и подкаталогах
python_files = list(current.rglob("*.py"))

for file in python_files:
    print(file)

Атрибуты объекта `Path`

from pathlib import Path

p = Path("C:/Users/Student/sam01.py")

print(p.exists())  # существует ли путь
print(p.is_file()) # True, если это файл
print(p.is_dir())  # True, если это каталог

Методы `pathlib.Path`

Метод/Атрибут	Назначение	Возвращает
`Path.cwd()`	Текущий рабочий каталог	`Path`
`Path.home()`	Домашняя директория пользователя	`Path`
`glob(pattern)`	Поиск по шаблону (не рекурсивно)	генератор `Path`
`rglob(pattern)`	Рекурсивный поиск по шаблону	генератор `Path`
`exists()`	Проверка существования пути	`bool`
`is_file()` / `is_dir()`	Тип объекта	`bool`
`name` / `stem` / `suffix`	Части имени файла	`str`
`parent`	Родительский каталог	`Path`

Лекция № 7. Работа с файлами

Обработка файлов в Python

Виды файлов

Чтение файла

Пример

Управляющие последовательности

Запись в файл

Безопасное открытие файла

Пример

Относительный и абсолютный путь к файлу

Модуль pathlib

Импорт модуля

Текущий рабочий каталог

Домашний каталог пользователя

Поиск файлов

Пример использования

Рекурсивный поиск: rglob()

Атрибуты объекта Path

Методы pathlib.Path

Модуль `pathlib`

Рекурсивный поиск: `rglob()`

Атрибуты объекта `Path`

Методы `pathlib.Path`