# File I/O 陳以哲 onion ---- ### I/O 是什麼 Input / Output 的簡稱。 平常看到的終端機輸入輸出也是 I/O 分別是 stdin、stdout --- ## 終端機 ---- ### 檔案路徑 在電腦的檔案系統裡面，每個檔案都有一個**路徑** 例如桌面，他的路徑可以寫成： ``` # Windows: C:/Users/使用者名稱/Desktop # 也可能在 OneDrive 裡面 # Linux: /home/使用者名稱/Desktop ``` (這邊的檔案泛指資料夾) ---- ### CLI Command Line Interface CLI 是用命令列跟電腦溝通的介面 與之相對的是 GUI (Graphical User Interface) ---- ### CLI 概念 在終端機中，會在一個目錄下執行命令 這可以等價於「在 GUI 中看哪個資料夾」   <!-- 這邊將目錄 (directory) 跟資料夾 (Folder) 視為一樣 --> ---- ### 用 CLI 操作電腦 在 Windows 中，終端機又叫**命令提示字元** 首先可以直接下 `cd`，就會顯示我們在哪個目錄底下  ---- ### 列出目錄下的檔案 Windows 中使用 `dir` 可以列出在目錄下的檔案  ---- ### 切換到指定目錄 再使用 `cd <目錄>` 可以指定要切到哪個目錄  可以用 `.` 代表這個目錄，`..` 代表上層目錄 ---- ### 創建新目錄 `mkdir` 可以創新目錄  ---- ### For Windows: | 指令 | 指令來源 | 用途 | | ----- | ---------------- | ---------------- | | cd | change directory | 移動到指定的目錄 | | dir | directory | 列出目錄下的檔案 | | mkdir | make directory | 創建新的目錄 | | cls | clear screen | 重整畫面 | ---- ### For Mac/Linux: | 指令 | 指令來源 | 用途 | | ----- | ----------------------- | ---------------- | | cd | 同 Windows | 同 Windows | | mkdir | 同 Windows | 同 Windows | | ls | list | 列出目錄下檔案 | | pwd | print working directory | 顯示目前的目錄 | | clear | clear | 重整畫面 | ---- ### 絕對/相對路徑 絕對路徑 (Absolute Path) 是整個檔案系統中的路徑 相對路徑 (Relative Path) 是**相對於工作目錄**的路徑 ---- ### 絕對/相對路徑 例：對於 `D:/NTU/Sprout/Lecture` - `D:/NTU/Sprout/Lecture` 是絕對路徑 ---- ### 絕對/相對路徑 例：對於 `D:/NTU/Sprout/Lecture` 工作目錄為 `D:/NTU/Sprout/` - `./Lecture` 是相對路徑 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="1" --> - `Lecture` 是相對路徑 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="2" --> - `/Lecture` 非法 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="3" --> ---- ### 絕對/相對路徑 例：對於 `D:/NTU/Sprout/Lecture` 工作目錄為 `D:/NTU/Sprout/Lecture/Week8` - `..` 是相對路徑 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="1" --> - `../../Lecture` 是相對路徑 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="2" --> - `../Lecture` 沒有這東西 <!-- .element: class="fragment" data-fragment-index="3" --> ---- ### Python 的工作目錄 就是你執行 `python` 時的工作目錄  上圖 Python 的工作目錄就是 `D:/NTU/Sprout` 相對路徑就會從這個目錄開始算 ---- ### 補充 眼尖的你可能注意到了 Windows 的路徑好像是反斜線？ 但 Python 不管是 `/` 或是 `\` 都可以吃 所以沒事 ---- ### 補充 在 Windows 中，如果你想切換 C 槽 / D 槽 直接 `C:` 或是 `D:`  ---- ### 練習 - 寫一個 `helloworld.py` - 用 `cd`、`dir/ls` 找到 `helloworld.py` - 用 `python` 執行 `helloworld.py` - 不能用 vscode 的終端機 ：) --- ## Python 中的檔案 ---- 在 Python 中，檔案可以被表示為**檔案物件**。 使用檔案物件，我們可以對檔案進行各種操作 [官方教學](https://docs.python.org/zh-tw/3/tutorial/inputoutput.html#reading-and-writing-files) ---- ### `open()` ```python f = open("filename", "mode") ``` 開啟檔案，並回傳檔案物件 - `filename`: 要開啟的檔案路徑 - `mode`: 開檔的模式 ---- ### 來個 :chestnut: ```python fp = open("myfile", "r") content = fp.read() print(content) fp.close() ``` ---- ### 開檔模式 | mode | 作用 | | ---- | ---- | | r | 讀 | | w | 寫 (會把原本的檔案覆蓋) | | a | 接著寫 (在檔案最後面開始寫入) | ---- ### 檔案模式 使用 `r` 讀檔要指定存在的檔案，否則會 error 但是使用 `w` 或是 `a` 可以使用不存在的 `filename` Python 會自動建立一個檔案  ---- ### 關閉檔案 使用 `open()` 之後，要使用 `close()` 關閉檔案。 ```python fp = open("filename", "r") # 一些操作... fp.close() ``` ---- ### 關檔會怎麼樣 如果嘗試去存取已經關閉的檔案  ---- ### `with` 關閉檔案是必要的操作，卻容易忘記 可以用 `with` 語句，離開 `with` 後自動關檔 ```python with open("filename", "r") as fp: # 一些操作... # 這邊就關檔了 ``` 注意這邊的 `fp` 是變數名稱，想取什麼都可以！ --- ## 常用操作 ---- ### 讀取檔案 常用的 methods： ```python with open("myfile.txt", "r") as fp: fp.read() # 讀取文字內容 fp.readline() # 讀一行 fp.readlines() # 讀很多行，回傳 list ``` 注意 `readline()` 跟 `readlines()` 包含換行字元 `\n` ---- ### 寫入檔案 ```python with open("myfile.txt", "w") as fp: fp.write("This is line 1.") ``` 寫入的時候不會包含換行字元 `\n` ---- ### 接著寫檔案 ```python with open("myfile.txt", "a") as fp: fp.write("\n") fp.write("This is line 2.\n") ``` 這時候 `myfile.txt` 長得像： ``` This is line 1. This is line 2. ``` ---- ### 再寫入一次 觀察看看，如果接著用 `w` 開檔，會發生什麼事？ ```python with open("myfile.txt", "w") as fp: fp.write("This is line 3.\n") ``` ---- ### 寫入的時機 多數時候 Python 不會馬上寫入 會等到「特殊的時機」 如關檔、buffer 滿了 ```python fp.write("This is line 1.") fp.flush() # 把還沒寫入的內容寫入檔案 ``` ---- ### 補充 開檔模式還有很多種 | mode | 作用 | | ---- | ------------------ | | r+ | 可以讀又可以寫 (a) | | rb | 用二進位方式讀檔 | | wb | 用二進位方式寫檔 | | ... | ... | ---- ### 練習 產生一個 Python 檔案，會從 1 印到 100 ```python print(1) print(2) print(3) ... print(100) ``` --- ## JSON ---- JSON 是一種檔案格式，常見於網路上做資料的交換 許多機器學習的資料都用 JSON 作為檔案格式 ```json { "firstName": "John", "lastName": "Smith", "sex": "male", "age": 25, "address": { "streetAddress": "21 2nd Street", "city": "New York", "state": "NY", "postalCode": "10021" }, "phoneNumber": [ { "type": "home", "number": "212 555-1234" }, { "type": "fax", "number": "646 555-4567" } ] } # From Wikipedia ``` ---- ### Python 中的 JSON 需要 `json` 套件。 ```python import json fp = open("data.json", "r") content = json.load(fp) print(content) fp.close() ``` 其實你會發現很像 dictionary。可參考[官方教學](https://docs.python.org/zh-tw/dev/tutorial/inputoutput.html#saving-structured-data-with-json) ---- ### 讀寫 JSON ```python content = json.load(fp) # 讀 fp 的 JSON 到 content json.dump(content, fp) # 寫 content 到 fp，content 可以是 dictionary ``` 注意有另外兩個函式 `loads()`、`dumps()` 他們處理的對象是字串而非檔案 ---- ### 練習 將以下內容存成 JSON，然後再讀這個 JSON file 最後 print 出 home 的電話號碼 可以練習看看用 python 輸出 json ```json { "firstName": "John", "lastName": "Smith", "sex": "male", "age": 25, "address": { "streetAddress": "21 2nd Street", "city": "New York", "state": "NY", "postalCode": "10021" }, "phoneNumber": [ { "type": "home", "number": "212 555-1234" }, { "type": "fax", "number": "646 555-4567" } ] } ``` --- ### Appendix https://overthewire.org/wargames/bandit/ 可以學習使用 linux command line! ---- ### Reference [Sprout Py 2024 Slides](https://docs.google.com/presentation/d/1X1uqxsrko65y5UyReWjJJMgAWNw7-sigMPYr5t7eU68/edit?usp=sharing) --- ## Thank You