檔案處理

到目前為止，我們已經學習了不同的 Python 資料型態。通常，我們會將資料存儲在各種不同的檔案格式中。在本節中，我們將探討如何處理不同格式的檔案，例如 .txt、.json、.xml、.csv、.tsv 和 .excel 等檔案格式。首先，讓我們從最常見的 .txt 檔案格式開始，學習如何進行檔案操作。

檔案操作是程式設計中的重要部分，讓我們可以創建、讀取、更新和刪除檔案。在 Python 中，我們使用內建的 open() 函數來處理檔案。

# 語法
open('filename', mode) # mode(r, a, w, x, t, b) 用來讀取、追加、寫入、創建、文本或二進位檔案

• "r" 表示讀取（Read） - 預設值。打開一個檔案進行讀取，如果檔案不存在則返回錯誤。
• "a" 表示追加（Append） - 打開一個檔案並在檔案末尾追加內容，如果檔案不存在則會創建。
• "w" 表示寫入（Write） - 打開一個檔案進行寫入，如果檔案存在則覆蓋檔案內容，檔案不存在則會創建。
• "x" 表示創建（Create） - 創建指定的檔案，如果檔案已存在則返回錯誤。
• "t" 表示文本模式（Text） - 預設模式，處理文本檔案。
• "b" 表示二進位模式（Binary） - 用於處理二進位檔案（例如圖片）。

讀取檔案

打開檔案的預設模式是讀取模式，因此我們不需要指定 r 或 rt。假設已經創建並保存了一個名為 reading_file_example.txt 的檔案，讓我們看看如何讀取它：

f = open('./files/reading_file_example.txt')
print(f) # <_io.TextIOWrapper name='./files/reading_file_example.txt' mode='r' encoding='UTF-8'>

在上面的範例中，我們打印了已打開的檔案，並獲得了一些關於該檔案的資訊。已打開的檔案有不同的讀取方法：read()、readline() 和 readlines()。檔案打開後必須關閉，可以使用 close() 方法來完成。

• read(): 讀取整個檔案的內容並以字串形式返回。如果我們想限制讀取的字符數，可以傳遞一個整數參數給 read(number) 方法。

  f = open('./files/reading_file_example.txt')
  txt = f.read()
  print(type(txt)) # <class 'str'>
  print(txt)
  f.close()
  

  上面的範例中，我們讀取了整個檔案的內容。讓我們看看如何只讀取前 10 個字符：

  f = open('./files/reading_file_example.txt')
  txt = f.read(10)
  print(txt)  # This is an
  f.close()
  

  如果在關閉檔案後再次嘗試讀取，會引發 ValueError: I/O operation on closed file 錯誤。因此，請記得在讀取之前打開檔案，並在完成後關閉檔案。

• readline(): 讀取檔案的第一行內容。

  f = open('./files/reading_file_example.txt')
  line = f.readline()
  print(line) # This is an example to show how to open a file and read.
  f.close()
  

• readlines(): 讀取檔案的所有行，並以列表形式返回每一行。

  f = open('./files/reading_file_example.txt')
  lines = f.readlines()
  print(lines)  # ['This is an example to show how to open a file and read.\n', 'This is the second line of the text.I love python']
  f.close()
  

寫入和更新檔案

若要寫入現有檔案，我們需要在 open() 函數中添加模式參數：

• "a" 追加模式：將內容追加到檔案的末尾。如果檔案不存在，則創建一個新檔案。
• "w" 寫入模式：會覆蓋現有內容。如果檔案不存在，則創建一個新檔案。

讓我們向檔案中追加一些文本：

with open('./files/reading_file_example.txt','a') as f:
    f.write('This text has to be appended at the end')

接下來，創建一個新檔案並寫入一些文本：

with open('./files/writing_file_example.txt','w') as f:
    f.write('This text will be written in a newly created file')

刪除檔案

我們可以使用 os 模組來刪除檔案：

import os
os.remove('./files/writing_file_example.txt')

如果檔案不存在，remove 方法會引發 FileNotFoundError 錯誤，因此可以使用條件語句來檢查檔案是否存在：

import os
if os.path.exists('./files/writing_file_example.txt'):
    os.remove('./files/writing_file_example.txt')
else:
    print('檔案不存在')

檔案類型

txt 檔案

txt 檔案是非常常見的資料形式，我們在上一節中已經介紹了。接下來，我們將探討 json 檔案。

json 檔案

JSON 全稱為 JavaScript Object Notation，實際上它是一個字串化的 JavaScript 物件或Python 字典。

範例：

# 字典
person_dict = {
    "name": "Asabeneh",
    "country": "Finland",
    "city": "Helsinki",
    "skills": ["JavaScrip", "React", "Python"]
}
# JSON 字串形式
person_json = '''{
    "name": "Asabeneh",
    "country": "Finland",
    "city": "Helsinki",
    "skills": ["JavaScrip", "React", "Python"]
}'''

將 JSON 轉換為字典

要將 JSON 轉換為 Python 字典，首先要匯入 json 模組，然後使用 loads 方法。

import json

# JSON
person_json = '''{
    "name": "Asabeneh",
    "country": "Finland",
    "city": "Helsinki",
    "skills": ["JavaScrip", "React", "Python"]
}'''

# 將 JSON 轉換為字典
person_dict = json.loads(person_json)
print(person_dict)
print(type(person_dict))  # <class 'dict'>
print(person_dict['name'])  # Asabeneh

將字典轉換為 JSON

要將 Python 字典轉換為 JSON，可以使用 json.dumps 方法。

import json

person = {
    "name": "Asabeneh",
    "country": "Finland",
    "city": "Helsinki",
    "skills": ["JavaScrip", "React", "Python"]
}

# 將字典轉換為 JSON
person_json = json.dumps(person, indent=4)
print(person_json)

儲存為 JSON 檔案

我們還可以將資料保存為 JSON 檔案：

import json

person = {
    "name": "Asabeneh",
    "country": "Finland",
    "city": "Helsinki",
    "skills": ["JavaScrip", "React", "Python"]
}

with open('./files/json_example.json', 'w', encoding='utf-8') as f:
    json.dump(person, f, ensure_ascii=False, indent=4)

csv 檔案

CSV（Comma Separated Values）是一種常見的數據格式，用於儲存表格資料。

範例：

"name","country","city","skills"
"Asabeneh","Finland","Helsinki","JavaScript"

讀取 CSV 檔案：

import csv

with open('./files/csv_example.csv') as f:
    csv_reader = csv.reader(f, delimiter=',')
    line_count = 0
    for row in csv_reader:
        if line_count == 0:


            print(f'Column names are: {", ".join(row)}')
        else:
            print(f'{row[0]} lives in {row[1]}, {row[2]}.')
        line_count += 1
    print(f'Number of lines: {line_count}')

xlsx 檔案

若要讀取 Excel 檔案，需要安裝 openpyxl 模組。

import openpyxl

excel_book = openpyxl.load_workbook('./files/excel_example.xlsx')
print(excel_book.sheetnames)
print(len(excel_book.sheetnames))

xml 檔案

XML 是另一種結構化的資料格式，與 HTML 類似。

範例：

<?xml version="1.0"?>
<person gender="female">
  <name>Asabeneh</name>
  <country>Finland</country>
  <city>Helsinki</city>
  <skills>
    <skill>JavaScrip</skill>
    <skill>React</skill>
    <skill>Python</skill>
  </skills>
</person>

讀取 XML 檔案：

import xml.etree.ElementTree as ET

tree = ET.parse('./files/xml_example.xml')
root = tree.getroot()
print('Root tag:', root.tag)
print('Attribute:', root.attrib)
for child in root:
    print('field: ', child.tag)