第十七天：使用 Python 處理 CSV 文件

內容概述：

今天我們將學習如何使用 Python 處理 CSV 文件。CSV（Comma Separated Values）是常見的資料存儲格式，通常用於儲存表格數據。我們將介紹 Python 中的 csv 模組，它讓我們能夠讀取、寫入、和操作 CSV 文件。透過這個課程，學生可以掌握處理表格數據的技巧，這在數據分析和資料儲存時相當有用。

一、什麼是 CSV 文件？

CSV 文件是一種純文本文件格式，每行代表一條數據，每個數據項目之間用逗號分隔。這種格式通常用於儲存表格數據，例如 Excel 或 Google Sheets 文件中的數據可以匯出為 CSV 格式，方便跨平台分享和處理。

CSV 文件結構簡單，適合用來儲存和交換結構化數據。

範例 CSV 文件內容：

姓名, 年齡, 職業
小明, 25, 工程師
小美, 30, 設計師
小李, 28, 醫生

二、使用 Python 讀取 CSV 文件

在 Python 中，csv 模組能夠幫助我們讀取和解析 CSV 文件。讓我們從讀取 CSV 文件開始。

1. 基本讀取操作：

首先，我們需要打開一個 CSV 文件，然後使用 csv.reader 來解析數據。

import csv

with open('example.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.reader(file)
    for row in csv_reader:
        print(row)  # 打印每一行數據

• open() 用於打開 CSV 文件。
• csv.reader 解析文件內容並返回每一行作為一個列表。
• for row in csv_reader 逐行讀取數據。

2. 忽略標題行：

在很多情況下，CSV 文件的第一行是標題行。我們可以使用 next() 函數跳過第一行。

with open('example.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.reader(file)
    header = next(csv_reader)  # 跳過標題行
    print("標題：", header)

    for row in csv_reader:
        print(row)

三、使用 Python 寫入 CSV 文件

寫入 CSV 文件與讀取類似，我們可以使用 csv.writer 寫入數據到文件中。

1. 基本寫入操作：

import csv

data = [
    ['姓名', '年齡', '職業'],
    ['小明', '25', '工程師'],
    ['小美', '30', '設計師'],
    ['小李', '28', '醫生']
]

with open('output.csv', mode='w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    csv_writer = csv.writer(file)
    csv_writer.writerows(data)  # 寫入多行數據

• writerows() 用來一次性寫入多行數據。
• newline='' 確保每次寫入時不會出現空行。

2. 寫入單行數據：

如果你只需要寫入單行數據，可以使用 writerow()。

with open('output.csv', mode='a', newline='', encoding='utf-8') as file:
    csv_writer = csv.writer(file)
    csv_writer.writerow(['小王', '35', '律師'])  # 追加一行數據

• mode='a' 表示以追加模式打開文件，這樣新的數據會添加到文件末尾而不會覆蓋原有數據。

四、使用字典方式讀寫 CSV 文件

除了使用列表來讀寫數據，csv.DictReader 和 csv.DictWriter 允許我們使用字典的形式來操作 CSV 文件，這讓代碼更加直觀。

1. 使用字典讀取 CSV 文件：

import csv

with open('example.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.DictReader(file)
    for row in csv_reader:
        print(row['姓名'], row['職業'])  # 使用列名來獲取數據

• DictReader 會將每一行數據轉換為字典，鍵是 CSV 文件的標題，值是該行對應的數據。

2. 使用字典寫入 CSV 文件：

import csv

fieldnames = ['姓名', '年齡', '職業']
data = [
    {'姓名': '小明', '年齡': 25, '職業': '工程師'},
    {'姓名': '小美', '年齡': 30, '職業': '設計師'},
    {'姓名': '小李', '年齡': 28, '職業': '醫生'}
]

with open('output.csv', mode='w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    csv_writer = csv.DictWriter(file, fieldnames=fieldnames)
    csv_writer.writeheader()  # 寫入標題行
    csv_writer.writerows(data)  # 寫入數據

• DictWriter 允許我們使用字典的形式寫入數據，並且 writeheader() 會自動寫入標題行。

五、處理大文件

當我們處理非常大的 CSV 文件時，讀取整個文件可能會消耗過多的記憶體。這時，我們可以逐行讀取文件並按需處理。

1. 使用迭代器逐行讀取大文件：

with open('large_file.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.reader(file)
    for row in csv_reader:
        # 在這裡處理每一行數據
        print(row)

這樣可以避免一次性讀取整個文件佔用過多記憶體。

六、常見錯誤處理

在處理 CSV 文件時，有時候數據格式可能會出現問題，這會導致程式報錯。讓我們看看如何處理常見的錯誤情況。

1. 缺失數據：

有時候 CSV 文件中的某些行可能缺少某些欄位。我們可以使用條件判斷來跳過這些行。

with open('example.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.reader(file)
    for row in csv_reader:
        if len(row) < 3:
            print("缺失數據，跳過該行")
            continue
        print(row)

2. 異常處理：

使用 try-except 可以捕捉程式運行中的異常，保證程式不會因為錯誤而中斷。

with open('example.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.reader(file)
    for row in csv_reader:
        try:
            print(row[0], row[1])  # 嘗試打印數據
        except IndexError:
            print("該行數據不完整，跳過")

七、應用實例

1. 分析銷售數據：

假設我們有一個 CSV 文件儲存著銷售數據，我們可以讀取並分析這些數據，計算總銷售額。

import csv

total_sales = 0
with open('sales_data.csv', mode='r', encoding='utf-8') as file:
    csv_reader = csv.DictReader(file)
    for row in csv_reader:
        total_sales += float(row['銷售額'])

print(f"總銷售額：{total_sales}")

2. 生成報表：

從 CSV 文件中提取數據後，我們可以自動生成簡單的報表，輸出到另一個 CSV 文件。

with open('report.csv', mode='w', newline='', encoding='utf-8') as file:
    csv_writer = csv.writer(file)
    csv_writer.writerow(['產品名稱', '銷售總額'])  # 寫入標題
    csv_writer.writerow(['產品A', '1000'])  # 假設數據
    csv_writer.writerow(['產品B', '1500'])

八、練習與實作

練習 1：

• 建立一個包含五筆資料的 CSV 文件，並寫一個 Python 程式來讀取和打印出每一行數據。

練習 2：

• 編寫一個 Python 程式，將兩個新的數據行寫入到已經存在的 CSV 文件中，並確保文件原有數據不會被覆蓋。

總結

今天我們學習了如何使用 Python 處理 CSV 文件，包含讀取、寫入及數據處理的各種技巧。掌握這項技能後，我們可以更加方便地進行數據分析和報表生成。

**明這些練習涉及到 CSV 文件的讀取和寫入操作，展示了如何處理 CSV 格式的文件。下面提供每個練習的詳細說明與範例代碼。

練習 1：建立一個包含五筆資料的 CSV 文件，並讀取和打印每一行數據

步驟：

1. 先手動或程式創建一個 CSV 文件，包含五筆數據。
2. 寫一個 Python 程式來讀取該文件並逐行打印。

範例代碼：

1. 手動建立 CSV 文件（範例 data.csv）：

姓名,年齡,城市
張三,25,台北
李四,30,高雄
王五,22,新北
趙六,28,台中
孫七,35,台南

2. 讀取 CSV 文件的 Python 程式：

import csv

# 讀取 CSV 文件並打印每一行數據
def read_csv(file_name):
    with open(file_name, newline='', encoding='utf-8') as csvfile:
        reader = csv.reader(csvfile)
        # 打印每一行數據
        for row in reader:
            print(', '.join(row))

# 測試讀取 CSV 文件
read_csv('data.csv')

解釋：

• csv.reader()：用於讀取 CSV 文件，每一行作為一個列表。
• ', '.join(row)：將列表中的每個元素用逗號連接，方便顯示。

練習 2：將兩個新的數據行寫入到已經存在的 CSV 文件中，並確保不會覆蓋原有數據

步驟：

1. 讀取已存在的 CSV 文件。
2. 使用 append 模式寫入兩行新數據，確保不覆蓋原有的數據。

範例代碼：

import csv

# 將新的數據行追加到 CSV 文件中
def append_to_csv(file_name, new_rows):
    # 使用 'a' 模式進行追加寫入，newline='' 防止空行
    with open(file_name, mode='a', newline='', encoding='utf-8') as csvfile:
        writer = csv.writer(csvfile)
        # 寫入新的數據行
        writer.writerows(new_rows)

# 新的數據行
new_data = [
    ['吳八', 26, '桃園'],
    ['陳九', 29, '新竹']
]

# 將新數據行寫入 CSV 文件
append_to_csv('data.csv', new_data)

# 測試讀取文件，驗證是否追加成功
read_csv('data.csv')

解釋：

• 'a' 模式：以追加模式打開文件，確保不覆蓋原有的內容。
• writer.writerows()：可以一次寫入多行數據。

這兩個練習展示了如何讀取和寫入 CSV 文件，並使用追加模式將新數據行寫入文件而不覆蓋現有的數據。
明天的主題：學習 JSON 格式及其操作技巧