Файлы

Большие объемы данных имеет смысл хранить не в списках или словарях, а в файлах. Поэтому в языках программирования предусмотрена возможность работы с файлами. В Python файлы рассматриваются как объекты файловых классов, то есть, например, текстовый файл – это тип данных наряду с типами списка, словаря, целого числа и др.

Обычно файлы делят на текстовые и байтовые (бинарные). Первые рассматриваются как содержащие символьные данные, строки. Вторые – как поток байтов. Побайтово считываются, например, файлы изображений.

Работа с бинарными файлами несколько сложнее. Нередко их обрабатывают с помощью специальных модулей Python (pickle, struct). В этом уроке будут рассмотрены базовые приемы чтения текстовых файлов и записи в них.

Функция open() – открытие файла

Открытие файла выполняется с помощью встроенной в Python функции open(). Обычно ей передают один или два аргумента. Первый – имя файла или имя с адресом, если файл находится не в том каталоге, где находится скрипт. Второй аргумент – режим, в котором открывается файл.

Обычно используются режимы чтения ('r') и записи ('w'). Если файл открыт в режиме чтения, то запись в него невозможна. Можно только считывать данные из него. Если файл открыт в режиме записи, то в него можно только записывать данные, считывать нельзя.

Если файл открывается в режиме 'w', то все данные, которые в нем были до этого, стираются. Файл становится пустым. Если не надо удалять существующие в файле данные, тогда следует использовать вместо режима записи, режим дозаписи ('a').

Если файл отсутствует, то открытие его в режиме 'w' создаст новый файл. Бывают ситуации, когда надо гарантировано создать новый файл, избежав случайной перезаписи данных существующего. В этом случае вместо режима 'w' используется режим 'x'. В нем всегда создается новый файл для записи. Если указано имя существующего файла, то будет выброшено исключение. Потери данных в уже имеющемся файле не произойдет.

Если при вызове open() второй аргумент не указан, то файл открывается в режиме чтения как текстовый файл. Чтобы открыть файл как байтовый, дополнительно к букве режима чтения/записи добавляется символ 'b'. Буква 't' обозначает текстовый файл. Поскольку это тип файла по умолчанию, то обычно ее не указывают.

Нельзя указывать только тип файла, то есть open("имя_файла", 'b') есть ошибка, даже если файл открывается на чтение. Правильно – open("имя_файла", 'rb'). Только текстовые файлы мы можем открыть командой open("имя_файла"), потому что и 'r' и 't' подразумеваются по-умолчанию.

Функция open() возвращает объект файлового типа. Его надо либо сразу связать с переменной, чтобы не потерять, либо сразу прочитать.

Чтение файла

С помощью файлового метода read() можно прочитать файл целиком или только определенное количество байт. Пусть у нас имеется файл data.txt с таким содержимым:

one - 1 - I
two - 2 - II
three - 3 - III
four - 4 - IV
five - 5 - V

Откроем его и почитаем:

>>> f1 = open('data.txt')
>>> f1.read(10)
'one - 1 - '
>>> f1.read()
'I\ntwo - 2 - II\nthree - 3 - III\n
four - 4 - IV\nfive - 5 - V\n'
>>> f1.read()
''
>>> type(f1.read())
<class 'str'>

Сначала считываются первые десять байтов, которые равны десяти символам. Это не бинарный файл, но мы все равно можем читать по байтам. Последующий вызов read() считывает весь оставшийся текст. После этого объект файлового типа f1 становится пустым.

Заметим, что метод read() возвращает строку, и что конец строки считывается как '\n'.

Для того, чтобы читать файл построчно существует метод readline():

>>> f1 = open('data.txt')
>>> f1.readline()
'one - 1 - I\n'
>>> f1.readline()
'two - 2 - II\n'
>>> f1.readline()
'three - 3 — III\n'

Метод readlines() считывает сразу все строки и создает список:

>>> f1 = open('data.txt')
>>> f1.readlines()
['one - 1 - I\n', 'two - 2 - II\n', 
'three - 3 - III\n',
'four - 4 - IV\n', 'five - 5 - V\n']

Объект файлового типа относится к итераторам. Из таких объектов происходит последовательное извлечение элементов. Поэтому считывать данные из них можно сразу в цикле без использования методов чтения:

>>> for i in open('data.txt'):
...     print(i)
...
one - 1 - I

two - 2 - II

three - 3 - III

four - 4 - IV

five - 5 - V

>>> 

Здесь при выводе наблюдаются лишние пустые строки. Функция print() преобразует '\n' в переход на новую строку. К этому добавляет свой переход на новую строку. Создадим список строк файла без '\n':

>>> nums = []
>>> for i in open('data.txt'):
...     nums.append(i[:-1])
...
>>> nums
['one - 1 - I', 'two - 2 - II', 
'three - 3 - III', 
'four - 4 - IV', 'five - 5 - V']

Переменной i присваивается очередная строка файла. Мы берем ее срез от начала до последнего символа, не включая его. Следует иметь в виду, что '\n' это один символ, а не два.

Запись в файл

Запись в файл выполняется с помощью методов write() и writelines(). Во второй можно передать структуру данных:

>>> l = ['tree', 'four']
>>> f2 = open('newdata.txt', 'w')
>>> f2.write('one')
3
>>> f2.write(' two')
4
>>> f2.writelines(l)

Метод write() возвращает количество записанных символов.

Закрытие файла

После того как работа с файлом закончена, важно не забывать его закрыть, чтобы освободить место в памяти. Делается это с помощью файлового метода close(). Свойство файлового объекта closed позволяет проверить закрыт ли файл.

>>> f1.close()
>>> f1.closed
True
>>> f2.closed
False

Если файл открывается в заголовке цикла (for i in open('fname')), то видимо интерпретатор его закрывает при завершении работы цикла или через какое-то время.

Практическая работа

1. Создайте файл data.txt по образцу урока. Напишите программу, которая открывает этот файл на чтение, построчно считывает из него данные и записывает строки в другой файл (dataRu.txt), заменяя английские числительные русскими, которые содержатся в списке (["один", "два", "три", "четыре", "пять"]), определенном до открытия файлов.

2. Создайте файл nums.txt, содержащий несколько чисел, записанных через пробел. Напишите программу, которая подсчитывает и выводит на экран общую сумму чисел, хранящихся в этом файле.