Файлы и внешние данные

Сумму и наибольшее из 5, −2, 10, 7 мы уже считали: числа вводили с клавиатуры или записывали списком в коде. В задачах ЕГЭ и в жизни чисел тысячи, и они лежат в файле — вводить их руками никто не будет. Программа может сама прочитать файл: открыть его по имени и получить текст целиком или строку за строкой.

Пусть те же числа лежат в файле numbers.txt, по одному на строке:

5-2107

Посчитаем для него сумму и наибольшее, а потом разберём файлы с заголовком, запись в файл и готовые форматы CSV и JSON.

Чтобы прочитать файл, программа открывает его по пути и в кодировке. Путь говорит, где лежит файл. Кодировка — правило, по которому байты на диске превращаются в буквы; для русского текста это "utf-8".

with open("numbers.txt", "r", encoding="utf-8") as file:    text = file.read()print(repr(text))

open открывает файл, "r" означает чтение. with … as file даёт открытому файлу имя file и закрывает файл, когда блок кончится. read() вернул весь текст одной строкой, а repr, как в уроке о строках, показал в ней переводы строк \n.

Путь "numbers.txt" — относительный: Python ищет файл в рабочей папке, откуда запущена программа. Абсолютный путь начинается с диска и находит файл откуда угодно:

Проще всего держать numbers.txt рядом с main.py в папке проекта: в PyCharm — правой кнопкой по папке проекта, New → File; в VS Code — кнопка New File над списком файлов. Тогда при запуске из IDE файл найдётся. При запуске из терминала сначала перейди в эту папку командой cd, как в первом уроке. Если файла нет по указанному пути, программа остановится:

with open("missing.txt", encoding="utf-8") as file:    print(file.read())

Небольшой файл читают целиком, большой — построчно. Целиком: read() отдаёт весь текст, split() режет его по пробелам и переводам строк, дальше — знакомые sum и max:

with open("numbers.txt", encoding="utf-8") as file:    numbers = [int(part) for part in file.read().split()]print(sum(numbers), max(numbers))

Так весь файл сразу оказывается в памяти — для миллиона строк это много. Построчно: цикл for line in file выдаёт строки файла по одной, и сумму с наибольшим можно считать по ходу, как в уроке о while. best = None — «наибольшего пока нет», как в уроке о for:

total = 0best = Nonewith open("numbers.txt", encoding="utf-8") as file:    for line in file:        number = int(line)        total += number        if best is None or number > best:            best = numberprint(total, best)

Каждая строка приходит вместе с переводом строки в конце: '5\n'. int допускает пробелы и перевод строки по краям, поэтому .strip() здесь не нужен. Пройди цикл по шагам:

Пустая строка в файле вызовет ошибку int — и это полезно, если формат обещал число на каждой строке. Пропускать пустые строки стоит, только если так сказано в условии.

Заголовок файла — часть формата, а не очередное значение. Файл может начинаться количеством записей или настройками, и их нельзя складывать с данными. Пусть в файле header.txt первая строка — количество чисел:

34-16

with open("header.txt", encoding="utf-8") as file:    expected_count = int(file.readline())    numbers = [int(line) for line in file] if len(numbers) != expected_count:    print("Количество записей не совпадает с заголовком")else:    print(sum(numbers))

У открытого файла есть позиция — место, с которого начнётся следующее чтение. readline() читает одну строку и сдвигает позицию, а цикл по файлу продолжает с того места, где она стоит. Поэтому 3 не попало в сумму: 4 − 1 + 6 = 9. Пройди это чтение по шагам:

Прочитанное второй раз не читается: после read() или цикла до конца новое чтение вернёт пустую строку. Чтобы читать снова, файл открывают заново.

Если первая строка содержит сразу два числа, сначала разбей её через split, затем преобразуй и распакуй:

header = "100 2500"count, capacity = [int(part) for part in header.split()]print(count, capacity)

Формат файла задаёт условие. Иногда заголовка нет вообще. Самая частая ошибка — правильный цикл для неверно понятого формата.

Режим открытия решает, читать, перезаписать или дописать файл. Его передают вторым аргументом open:

Запишем сумму сквозной задачи в файл result.txt:

total = 20with open("result.txt", "w", encoding="utf-8") as file:    file.write("Сумма: " + str(total) + "\n")

На экран программа ничего не печатает, а рядом с main.py появляется файл:

Сумма: 20

write принимает только строку и сам не добавляет перевод строки — поэтому str и "\n". Другой способ — print("Сумма:", total, file=file): он ставит пробел и перевод строки сам. Не открывай входной файл в режиме "w": он будет очищен ещё до чтения.

pathlib собирает путь из частей. Модуль подключается так же, как math в уроке о модулях: from pathlib import Path.

from pathlib import Path path = Path("data") / "numbers.txt"print(path.resolve())

Знак / между Path и строкой соединяет части пути, а не делит. resolve() показывает абсолютный путь — у каждого компьютера он свой, поэтому вывод здесь не показан. Это удобно, когда файл не находится: видно, где Python его искал.

Для таблиц и вложенных записей есть готовые форматы CSV и JSON. CSV — таблица в текстовом файле: запись на строке, поля разделены заданным знаком. Поле может содержать в кавычках сам разделитель, поэтому простое split(",") CSV надёжно не разберёт. В стандартной библиотеке есть модуль csv:

name;scoreАнна;91Илья;84Марк;88

import csv with open("students.csv", encoding="utf-8", newline="") as file:    reader = csv.DictReader(file, delimiter=";")    for row in reader:        print(row["name"], int(row["score"]))

Первая строка файла — заголовок name;score. DictReader превращает каждую следующую строку в словарь: ключи — имена столбцов, значения — строки, поэтому балл переводим через int. newline="" оставляет переводы строк модулю csv.

JSON — текстовая запись словарей, списков, строк и чисел. Модуль json превращает их в текст и обратно:

import json data = {"name": "Анна", "scores": [91, 84]}text = json.dumps(data, ensure_ascii=False)print(text)restored = json.loads(text)print(restored == data)

dumps создаёт текст, loads разбирает его; dump и load делают то же с открытым файлом. ensure_ascii=False оставляет кириллицу читаемой, indent=2 разложил бы запись по строкам с отступами. Кортеж JSON запишет как список и вернёт списком, а множество не запишет вовсе.

Если подходящих строк нет вовсе, None остаётся до конца. Найдём наибольшее отрицательное число файла или сообщим, что отрицательных нет:

best = Nonewith open("numbers.txt", encoding="utf-8") as file:    for line in file:        value = int(line)        if value < 0 and (best is None or value > best):            best = value if best is None:    print("Отрицательных чисел нет")else:    print(best)

Это тот же цикл, что для наибольшего, только с условием value < 0. Короткое вычисление or не даёт сравнить число с None: при best is None правая часть не вычисляется. Для файла без отрицательных чисел или пустого файла программа честно напишет «Отрицательных чисел нет».