Работа с текстовыми файлами: open, with, чтение и запись

Что мы изучим?#

• Открытие файла с помощью open и режимы открытия.
• Почему файл нужно закрывать и как with делает это автоматически.
• Чтение: весь файл, строку за строкой.
• Запись и дописывание.
• Надёжный путь, который не зависит от того, откуда вы запускаете (мы обещали это в теме о компьютере, операционной системе и сети!).

Зачем это нужно?#

Тема о компьютере, операционной системе и сети: «всё, что в RAM, исчезает, когда программа завершается». Файлы — основной способ сохранить информацию на накопителе: настройки, отчёты, историю, данные для импорта и экспорта. Счётчик, который всегда возвращался к 1 в memory_test.py? Сегодня мы заставим его пережить перезапуски.

А в проекте ООП вы будете сохранять всю информацию системы в файл.

Объяснение с основ#

Открытие файла#

open(path, mode) просит операционную систему (системный вызов!) о доступе к файлу и возвращает файловый объект, через который читают и пишут.

Режимы открытия#

Зачем закрывать файл?#

• Запись в файл сначала собирается в буфере в памяти и действительно записывается на диск только при закрытии файла или когда буфер заполнится. Без закрытия часть информации может не сохраниться.
• Операционная система ограничивает, сколько файлов процесс может держать открытыми. Незакрытые файлы «утекают».
• В Windows открытый файл иногда блокируется, и другие программы не могут к нему обратиться.

with — автоматическое закрытие#

with open("notes.txt", "r") as file:
    content = file.read()
# here the file is already closed - always

with гарантирует, что файл закроется в момент выхода из блока: при обычном завершении, при return и даже при выброшенной ошибке. Помните finally из темы исключений и логирования? with делает ровно это, в короткой форме. Всегда открывайте файлы через with.

Способы чтения#

\n — символ перевода строки (newline). Каждая строка файла заканчивается им. line.strip() убирает его (и пробелы по краям).

Запись#

file.write(text) записывает ровно этот текст, не переходя на новую строку автоматически (в отличие от print). Нужна новая строка? Добавьте "\n" сами. И write принимает только строку: числа сначала преобразуйте через str().

Надёжный путь с pathlib#

В теме о компьютере, операционной системе и сети мы видели, что относительный путь отсчитывается от папки, из которой выполнен запуск. Профессиональное решение: строить путь относительно расположения самого файла .py.

from pathlib import Path

BASE_DIR = Path(__file__).parent      # the folder this .py file is in
DATA_FILE = BASE_DIR / "data.txt"     # "/" joins path parts, on every OS

• __file__ — встроенная переменная: путь текущего файла.
• Path(...).parent — папка, в которой он лежит.
• / между Path и строкой — правильно соединяет части пути в любой операционной системе (\ в Windows, / на Mac).

Теперь DATA_FILE указывает на один и тот же файл, откуда бы вы ни запускали.

Синтаксис#

from pathlib import Path

path = Path(__file__).parent / "notes.txt"

# write (creates or overwrites)
with open(path, "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("first line\n")

# append (adds to the end)
with open(path, "a", encoding="utf-8") as file:
    file.write("another line\n")

# read everything
with open(path, "r", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()

# read line by line
with open(path, "r", encoding="utf-8") as file:
    for line in file:
        print(line.strip())

path.exists()     # True / False

encoding="utf-8" — всегда указывайте. Без этого в Windows по умолчанию используется другая кодировка, и неанглийский текст (например, на русском или иврите) или эмодзи запишутся «кракозябрами» или вызовут UnicodeDecodeError.

Первый пример кода#

week-2/files/diary.py:

from pathlib import Path

DIARY_FILE = Path(__file__).parent / "diary.txt"

with open(DIARY_FILE, "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("Day 1: started the course\n")
    file.write("Day 2: learned the terminal\n")

with open(DIARY_FILE, "a", encoding="utf-8") as file:
    file.write("Day 3: networks!\n")

with open(DIARY_FILE, "r", encoding="utf-8") as file:
    content = file.read()

print(content)
print("File size in characters:", len(content))

Вывод:

Day 1: started the course
Day 2: learned the terminal
Day 3: networks!

File size in characters: 71

А в папке создан файл diary.txt. Откройте его в VS Code.

Разбор кода построчно#

Попробуйте: запустите ещё раз. Файл вырос? Нет, потому что режим "w" в начале скрипта очищает его при каждом запуске. Измените первое открытие на "a" и запустите дважды. Что произойдёт?

Ещё один пример#

Счётчик запусков, который действительно сохраняется (проблема из темы о компьютере, операционной системе и сети!) + обработка файла данных строка за строкой.

week-2/files/run_counter.py:

from pathlib import Path

COUNTER_FILE = Path(__file__).parent / "counter.txt"

def read_count():
    if not COUNTER_FILE.exists():
        return 0
    with open(COUNTER_FILE, "r", encoding="utf-8") as file:
        return int(file.read().strip())

def save_count(count):
    with open(COUNTER_FILE, "w", encoding="utf-8") as file:
        file.write(str(count))

def main():
    count = read_count() + 1
    save_count(count)
    print("This program has run", count, "times")

if __name__ == "__main__":
    main()

Три запуска:

This program has run 1 times
This program has run 2 times
This program has run 3 times

Теперь работает, потому что число сохраняется на накопителе между запусками, а не только в RAM.

Обработка файла оценок. Создайте week-2/files/grades.txt:

Dana,90
Avi,72
Noa,abc
Tom,85

Rina,64

week-2/files/grades_report.py:

from pathlib import Path

GRADES_FILE = Path(__file__).parent / "grades.txt"
REPORT_FILE = Path(__file__).parent / "report.txt"

def load_grades(path):
    grades = {}
    with open(path, "r", encoding="utf-8") as file:
        for line_number, line in enumerate(file, start=1):
            line = line.strip()
            if line == "":
                continue
            name, grade_text = line.split(",")
            try:
                grades[name] = int(grade_text)
            except ValueError:
                print("Skipping line", line_number, "- bad grade:", repr(grade_text))
    return grades

def write_report(grades, path):
    with open(path, "w", encoding="utf-8") as file:
        for name, grade in grades.items():
            status = "PASS" if grade >= 65 else "FAIL"
            file.write(name + ": " + str(grade) + " " + status + "\n")
        average = sum(grades.values()) / len(grades)
        file.write("Average: " + str(round(average, 1)) + "\n")

def main():
    grades = load_grades(GRADES_FILE)
    write_report(grades, REPORT_FILE)
    print("Report written to", REPORT_FILE.name)

if __name__ == "__main__":
    main()

Вывод на экран:

Skipping line 3 - bad grade: 'abc'
Report written to report.txt

report.txt:

Dana: 90 PASS
Avi: 72 PASS
Tom: 85 PASS
Rina: 64 FAIL
Average: 77.8

Разбор:

• for line_number, line in enumerate(file, start=1) — проходит по файлу строка за строкой с номером строки, чтобы сообщить, где проблема.
• line.strip() — убирает \n. Без этого int("90\n") на самом деле работает, но имя пришло бы с лишними пробелами.
• if line == "": continue — пропускать пустые строки.
• name, grade_text = line.split(",") — разделение по запятой и распаковка в две переменные.
• "PASS" if grade >= 65 else "FAIL" — условное выражение (Conditional Expression): короткий if/else в одну строку, который возвращает одно из двух значений.
• REPORT_FILE.name — только имя файла, без полного пути.
• Path — не только «путь». У него есть полезные методы, такие как .exists() и .name.

Типичная ошибка#

Ошибка 1: "w" вместо "a" — и удаление данных. Мы видели это выше. Перед каждым open(..., "w") спросите себя: «меня устраивает, что прежнее содержимое удалится?»

Ошибка 2: FileNotFoundError из-за относительного пути.

with open("grades.txt") as file:

Работает, только когда вы запускаете из той же папки. С кнопки Run в VS Code или из другой папки:

FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'grades.txt'

Исправление: Path(__file__).parent / "grades.txt". А для файлов, которых может не быть, проверяйте .exists() или ловите FileNotFoundError.

Ошибка 3: записать число через write.

file.write(42)

TypeError: write() argument must be str, not int

Исправление: file.write(str(42)).

Ошибка 4: забыть \n.

file.write("line one")
file.write("line two")

В файле: line oneline two, в одной строке. write не добавляет перевод строки.

Ошибка 5: читать дважды из одного открытого файла.

with open(path, encoding="utf-8") as file:
    first = file.read()
    second = file.read()
print(repr(second))   # ''

Файл «помнит», откуда он читает (позиция чтения). После read() позиция в конце, поэтому второе чтение возвращает пустую строку.

Практика#

Упражнения опираются только на то, что пройдено в этом уроке и в предыдущих. Сначала попробуйте сами, и только потом открывайте решение.

Упражнение 1: Запись и чтение#

Запишите в файл diary.txt две строки: Day 1: started и Day 2: networks. Затем прочитайте файл и напечатайте его содержимое.

Ожидаемый вывод:

Day 1: started
Day 2: networks

with open("diary.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("Day 1: started\n")
    file.write("Day 2: networks\n")

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

Day 1: started
Day 2: networks

Упражнение 2: w или a#

with open("log.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("first\n")
with open("log.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("second\n")
with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as file:
    file.write("third\n")

Что будет в файле в конце? Объясните.

with open("log.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("first\n")
with open("log.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("second\n")
with open("log.txt", "a", encoding="utf-8") as file:
    file.write("third\n")

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

second
third

Упражнение 3: Строка за строкой#

В файле grades.txt каждая строка — name,grade. Напишите код, который читает файл строка за строкой и печатает каждое имя с его оценкой. Пустые строки пропускайте.

Создайте файл так:

with open("grades.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("dana,90\n\navi,75\nnoa,88\n")

Ожидаемый вывод:

dana 90
avi 75
noa 88

with open("grades.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("dana,90\n\navi,75\nnoa,88\n")

with open("grades.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    for line in file:
        line = line.strip()
        if not line:
            continue
        name, grade_text = line.split(",")
        print(name, int(grade_text))

dana 90
avi 75
noa 88

Упражнение 4: Испорченный ввод#

Тот же файл оценок, но теперь в нём есть испорченная строка. Прочитайте файл: строку, в которой оценка не число, пропустите и напечатайте сообщение с номером строки. В конце напечатайте среднее допустимых оценок.

with open("grades.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("dana,90\navi,abc\nnoa,80\n")

Ожидаемый вывод:

line 2 skipped: avi,abc
Average: 85.0

with open("grades.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("dana,90\navi,abc\nnoa,80\n")

grades = []
with open("grades.txt", "r", encoding="utf-8") as file:
    for number, line in enumerate(file, start=1):
        line = line.strip()
        name, grade_text = line.split(",")
        try:
            grades.append(int(grade_text))
        except ValueError:
            print("line", number, "skipped:", line)

print("Average:", sum(grades) / len(grades))

line 2 skipped: avi,abc
Average: 85.0

Упражнение 5: Файл, которого не существует#

1. Что произойдёт, если попытаться открыть для чтения несуществующий файл?
2. Напишите функцию load_tasks(path), которая возвращает строки файла в виде списка, а если файла нет — пустой список. Используйте Path(path).exists().

print(load_tasks("todo.txt"))
with open("todo.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("buy milk\ncall mom\n")
print(load_tasks("todo.txt"))

Ожидаемый вывод:

[]
['buy milk', 'call mom']

from pathlib import Path


def load_tasks(path):
    if not Path(path).exists():
        return []
    tasks = []
    with open(path, "r", encoding="utf-8") as file:
        for line in file:
            tasks.append(line.strip())
    return tasks


print(load_tasks("todo.txt"))
with open("todo.txt", "w", encoding="utf-8") as file:
    file.write("buy milk\ncall mom\n")
print(load_tasks("todo.txt"))

[]
['buy milk', 'call mom']

Итоги#

• open(path, mode, encoding="utf-8"): "r" чтение (по умолчанию), "w" запись, которая удаляет, "a" дописывание в конец.
• Всегда with: файл закрывается автоматически, даже при ошибке.
• Чтение: read() (всё), for line in file (строка за строкой, рекомендуется). strip() убирает \n.
• write записывает только str и без перевода строки. Добавляйте "\n" сами.
• Надёжный путь: Path(__file__).parent / "file.txt". Проверяйте существование через .exists() или ловите FileNotFoundError.

Официальная документация#

• Reading and Writing Files
• Methods of File Objects
• open()