Как прочитать файл побайтово
Обновлено: 05.07.2024
Большие объемы данных хранят не в списках или словарях, а в файлах и базах данных. В этом уроке изучим особенности работы с текстовыми файлами в Python. Такие файлы рассматриваются как содержащие символы и строки.
Бывают еще байтовые (бинарные) файлы, которые рассматриваются как потоки байтов. Побайтово считываются, например, файлы изображений. Работа с бинарными файлами несколько сложнее. Нередко их обрабатывают с помощью специальных модулей Python (pickle, struct).
Работа с бинарными файлами несколько сложнее. Нередко их обрабатывают с помощью специальных модулей Python (pickle, struct). В этом уроке будут рассмотрены базовые приемы чтения текстовых файлов и записи в них.
Функция open
Связь с файлом на жестком диске выполняется с помощью встроенной в Python функции open() . Обычно ей передают один или два аргумента. Первый – имя файла или имя с адресом, если файл находится не в том каталоге, где находится сама программа. Второй аргумент – режим, в котором открывается файл.
Обычно используются режимы чтения ( 'r' ) и записи ( 'w' ). Если файл открыт в режиме чтения, то запись в него невозможна. Можно только считывать данные. Если файл открыт в режиме записи, то в него можно только записывать данные, считывать нельзя.
Если файл открывается в режиме 'w' , то все данные, которые в нем были до этого, стираются. Файл становится пустым. Если не надо удалять существующие в файле данные, тогда следует использовать вместо режима записи, режим дозаписи ( 'a' ).
Если файл отсутствует, то открытие его в режиме 'w' создаст новый файл. Бывают ситуации, когда надо гарантировано создать новый файл, избежав случайной перезаписи данных существующего. В этом случае вместо режима 'w' используется режим 'x' . В нем всегда создается новый файл для записи. Если указано имя существующего файла, то будет выброшено исключение. Потери данных в уже имеющемся файле не произойдет.
Если при вызове open() второй аргумент не указан, то файл открывается в режиме чтения как текстовый файл. Чтобы открыть файл как байтовый, дополнительно к букве режима чтения/записи добавляется символ 'b' . Буква 't' обозначает текстовый файл. Поскольку это тип файла по умолчанию, то обычно ее не указывают.
Нельзя указывать только тип файла, то есть open("имя_файла", 'b') есть ошибка, даже если файл открывается на чтение. Правильно – open("имя_файла", 'rb') . Только текстовые файлы мы можем открыть командой open("имя_файла") , потому что и 'r' и 't' подразумеваются по-умолчанию.
Функция open() возвращает объект файлового типа. Его надо либо сразу связать с переменной, чтобы не потерять, либо сразу прочитать.
Чтение файла
С помощью файлового метода read() можно прочитать файл целиком или только определенное количество байт. Пусть у нас имеется файл data.txt с таким содержимым:
Откроем его и почитаем:
Сначала считываются первые десять символов. Последующий вызов read() считывает весь оставшийся текст. После этого объект файлового типа f1 становится пустым.
Заметим, что метод read() возвращает строку, и что конец строки считывается как '\n' .
Для того, чтобы читать файл построчно существует метод readline() :
Метод readlines() считывает сразу все строки и создает список:
Объект файлового типа относится к итераторам. Из таких объектов происходит последовательное извлечение элементов. Элементами в данном случае являются строки-линии файла. Поэтому считывать данные из них можно сразу в цикле без использования методов чтения:
Здесь выводятся лишние пустые строки, потому что функция print() преобразует '\n' в переход на новую строку. К этому добавляет свой переход на новую строку. Создадим список строк файла без '\n' :
Переменной i присваивается очередная строка файла. Мы берем ее срез от начала до последнего символа, не включая его. Следует иметь в виду, что '\n' это один символ, а не два.
Запись в файл
Запись в файл выполняется с помощью методов write() и writelines() . Во второй можно передать структуру данных:
Метод write() возвращает количество записанных символов.
Закрытие файла
После того как работа с файлом закончена, важно не забывать его закрыть, чтобы освободить место в памяти. Делается это с помощью файлового метода close() . Свойство файлового объекта closed позволяет проверить закрыт ли файл.
Если файл открывается в заголовке цикла ( for i in open('fname') ), то видимо интерпретатор его закрывает при завершении работы цикла или через какое-то время.
Практическая работа
Создайте файл data.txt по образцу урока. Напишите программу, которая открывает этот файл на чтение, построчно считывает из него данные и записывает строки в другой файл ( dataRu.txt ), заменяя английские числительные русскими, которые содержатся в списке ( ["один", "два", "три", "четыре", "пять"] ), определенном до открытия файлов.
Создайте файл nums.txt , содержащий несколько чисел, записанных через пробел. Напишите программу, которая подсчитывает и выводит на экран общую сумму чисел, хранящихся в этом файле.
Примеры решения и дополнительные уроки в android-приложении и pdf-версии курса
В 18 уровне начались первые задачи побайтного чтения файлов: прочитать файл, далее найти минимальные/максимальные байты или вывести в упорядоченном виде и т.п.
- Ввести с консоли имя файла
- Считать все байты из файла.
- Не учитывая повторений - отсортировать их по байт-коду в убывающем порядке.
- Вывести на экран
- Закрыть поток ввода-вывода
Решаем в лоб:
Решает все замечательно! Тест (если бы был — прошелся бы на ура). Но в жизни мало файлов содержащих только строчку "Мама мыла раму". Давайте скормим нашей программе файл в 46Мб (по нынешним меркам вроде и не особо много). Что такое, программа выполняется 220 секунд. Попытка скормить с вечера 1Gb файл (размер MPEG4 фильма не в самом лучшем качестве) не увенчалась успехом. Программа утром все еще читала - а мне идти на работу уже. В чем проблема? Наверное в использовании ArrayList<Integer> у которого внутри 1 миллиард элементов. Каждый элемент его занимает 16 байт минимум (Заголовок: 8 байт + Поле int: 4 байта + Выравнивание для кратности 8: 4 байта). Итого мы добровольно загоняем в память 16 Gb данных при размере оперативы в 8. Будем делать лучше. Нырнем в коллекции глубже. И ура, нашлось то, что нам нужно.
Встречаем TreeSet
- не допускает хранение двух одинаковых элементов (а значит мы будем хранить в памяти все 255 элементов, вместо миллиарда!)
- при манипуляциях со своими элементами автоматом упорядочивает (само сортирует - вот он, верх совершенства!)
Массив — побайтно
Имеем на выходе: 46Мб файл 158 секунд. 1Gb файл - 2 часа 55 минут. Опять улучшение, но небольшое. И мы сделали все простыми инструментами. Не использовали микроскоп для забивания гвоздей. Теперь лирическое отступление. Вспомним устройство компьютера. Память ОЗУ (DRAM) где обычно выполняется программа и хранятся переменные имеет высокую скорость доступа, но небольшой размер. Память на жестком/flash диске (HDD или Flash-накопители) где обычно хранятся файлы, наоборот имеет низкую скорость доступа, но большой размер. Так что когда мы побайтно читаем 1Gb файл (то есть миллиард раз обращаемся к HDD) - мы тратим много времени на работу с низкоскоростным устройством (по песчинке перекладываем песок с кузова КамАЗа в песочницу). Попробуем еще улучшить.
Файл, содержащий бинарные данные, называется двоичным (бинарным) файлом. Любые форматированные и неформатированные бинарные данные хранятся в бинарных файлах, нечитабельных для человека и использующихся компьютером напрямую.
Когда бинарный файл требуется просмотреть или переместить, содержимое файла переводится в формат, понятный человеку. Бинарный файл имеет расширение .bin. Прочитать его можно с помощью встроенной функции или модуля. В этом уроке мы разберём различные способы чтения бинарных файлов с помощью Python.
Подготовка
Перед тем, как начать урок, желательно создать один или несколько бинарных файлов, чтобы воспользоваться скриптом из примера. Ниже представлены два скрипта на Python, которые создадут два бинарника. Файл binary1.py создаёт string.bin, содержащий строковые данные, а binary2.py – number_list.bin со списком из числовых данных.
Binary1.py
Binary2.py
Считываем бинарный файл со строковыми данными в массив байтов
В Python существует множество способов прочитать бинарный файл. Можно прочитать определённое количество байтов или весь файл сразу.
Результат
После выполнения скрипта мы получим следующий результат.
Считываем бинарный файл со строковыми данными в массив
Следующий скрипт поможет нам прочитать бинарник number_list.bin, созданный нами ранее.
Бинарный файл содержит список с числовыми данными. Как и в предыдущем примере, функция open() открывает файл и читает из него данные. Затем из бинарника читаются первые 5 чисел и перед выводом объединяются в список.
Результат
После выполнения скрипта мы получим следующий результат. Бинарный файл содержит 7 чисел, первые 5 вывелись на консоль.
Читаем бинарный файл с помощью NumPy
В этой части мы поговорим о том, как создать бинарный файл и прочитать его с помощью массивов NumPy. Перед началом работы необходимо установить модуль NumPy командой в терминале или через ваш редактор Python, в котором вы будете писать программу.
Функция tofile() создаёт текстовый или бинарный файл, а fromfile() считывает данные из файла и создаёт массив.
Синтаксис tofile()
Первый аргумент обязательный – он принимает имя файла, путь или строку. Файл создастся, только если будет указан первый аргумент. Второй аргумент – необязательный, он используется для разделения элементов массива. Третий аргумент также необязателен, он отвечает за форматированный вывод содержимого файла.
Синтаксис fromfile()
Первый аргумент обязательный – он принимает имя файла, путь или строку. Содержимое файла будет прочитано, только если вы укажете имя файла. dtype определяет тип данных в возвращаемом массиве. Count задаёт число элементов массива. Sep – для разделения элементов текста или массива. Offset определяет позицию в файле, с которой начинается считывание. Последний аргумент нужен, чтобы создать массив, не являющийся массивом NumPy.
Напишем следующий код, чтобы создать бинарный файл с помощью массива NumPy, прочитать его и вывести содержимое.
Результат
После выполнения скрипта мы увидим следующий результат.
Заключение
Мы рассмотрели 3 разных способа чтения бинарных файлов. В первом примере мы получили содержимое файла в виде массива байтов, во втором и третьем – в виде списка.
как можно реализовать побитовое чтение из файла?
например, в hex редакторе я открываю некоторый файл, вижу какие там находятся Байты.
задача считать эти байты и записать в другой файл так, чтобы при его открытии в hex редакторе, были видны те же байты что и у первого (без изменений)
говоря проще, нужно побайтово/побитово склонировать файл.
как это сделать?
прошу ссылки/пример кода
я не знаю насколько это логично, но задача такова, что мне нужно клонировать исполняемый файл - ехе. вы, конечно, можете сказать, будто мне делать больше нечего. но задача от этого не изменится. меня не интересует дизассемблирование, мне нужно рассмотреть машинный код исследуемого (открываевого мной) файла, занести его в буфер и из буфера собрать новый файл. (можно и без буфера). мои попытки считать код таковы:
считывается код в шестнадцатеричном виде, записывается КАК ОБЫЧНЫЙ текст в любой файл с любым разрешением. но соответсвенно в машинном коде (или том же шестнадцатеричном) он имеет совсем другие значения.
так вот вопрос, как прямо на самом низком уровне сделать запись в файл используя с++.
ifstream in("1.bin");
ofstream out("2.bin");
const unsigned bufferSize = 1024;
char buffer[bufferSize ];
do in.read(buffer, bufferSize);
out.write(buffer, in.gcount() );
>while(in&&out);
Побитово нельзя. Можно только побайтно. Когда открываешь файл, то объяви его бинарным. В разных операционках это делается по разному.
valеra d Просветленный (37965) Ну сравни например Windows и Linux. А в сам язык программирования это не встроено.
Байт из себя представляет 8 бит, по битам чтоб читать надо преобразовать в двоичный файл, это не логично,
пк так и читает. Байты показываются как acsii символы, hex редактор показывает всего лишь шестнадцатиричное
значение байтов, например 1001101,4D это M
обновил вопрос.
вы знаете как считать двоичный код из бинарного файла, какой тип переменных использовать и как двоичный код записать в другой бинарный файл?
Читайте также: