Как сделать текстовый файл бинарным
Обновлено: 02.07.2024
В данной теме показано как можно сохранять данные в бинарных файлах без использования стандартных средств pickle или struct языка Python.
Содержание
- 1. Понятие о бинарных файлах. Представление информации в бинарных файлах
- 2. Запись/чтение списка, который содержит вещественные числа. Пример
- 3. Запись/чтение кортежа, содержащего строки символов. Пример
- 4. Запись/чтение множества, содержащего вещественные числа. Пример
- 5. Запись/чтение двумерной матрицы строк заданного размера. Пример
- 6. Запись/чтение словаря. Пример
- 7. Копирование одного бинарного файла в другой
- 8. Объединение двух бинарных файлов
Поиск на других ресурсах:
1. Понятие о бинарных файлах. Представление информации в бинарных файлах
В языке Python существуют средства для работы с бинарными или двоичными файлами. Бинарные файлы используют строки типа bytes . Это значит при чтении бинарных данных из файла возвращается объект типа bytes .
Пример, демонстрирующий особенности представления информации в бинарных файлах.
Результат работы программы
На основании примера выше можно сделать следующие выводы:
2. Запись/чтение списка, который содержит вещественные числа. Пример
Результат работы программы
3. Запись/чтение кортежа, содержащего строки символов. Пример
Результат работы программы
4. Запись/чтение множества, содержащего вещественные числа. Пример
Множество, которое содержит только однотипные объекты можно записать в файл. В данном примере записывается множество вещественных чисел.
Результат работы программы
Вид файла myfile6.bin
5. Запись/чтение двумерной матрицы строк заданного размера. Пример
В примере матрица представлена в виде списка.
Результат работы программы
Вид файла myfile7.txt
6. Запись/чтение словаря. Пример
Пусть задан некоторый словарь, который нужно записать в бинарный файл.
Результат работы программы
Вид файла myfile8.txt
7. Копирование одного бинарного файла в другой
8. Объединение двух бинарных файлов. Пример
В примере реализована операция объединения двух файлов в результирующий третий файл. Сначала данные с файлов-источников считываются в списки. Затем происходит конкатенация этих списков и запись результирующего списка в файл результата.
Бинарный файл или файл с расширением bin представляет собой закодированный текст. Он используется в прикладных программах и, как правило, содержит информацию о программном обеспечении. В данном типе фала можно сохранять любые данные.
Присвойте коду страницы проекта имя библиотеки классов, чтобы создать бинарный файл. Имена библиотеки классов – это «IO» имена, которые используются для чтения и записи файлов. Например, в начало строки программного кода вставьте следующую строку: Include System IO.
Создайте файловый поток, потом присвойте переменной двоичное значение. В результате будет создан bin файл, но он будет пустым. Бинарный файл можно создавать с любым расширением, но чаще всего используется расширение bin. Чтобы создать двоичный файл используйте следующий программный код:
FileStream file = new
FileStream(“C:\\mybinaryfile.bin”, FileMode, Create)
BinaryWriter binarystream = new
BinaryWriter(file);
Пропишите в программном коде функцию записи двоичного файла. Для этого используйте команду Write. Эта функция автоматически производит кодировку значений в двоичном режиме, что избавит вас от повторного кодирования перед сохранением файла. Пример записи в двоичный файл: «binarystream Write («Мой первый двоичный файл»); binarystream Write (10);»
Закройте файл после того, как в нем будет сохранена вся необходимая информация. Учтите, что закрытие файла в программировании чрезвычайно важный процесс, поскольку он означает окончание процесса создания файла. Только после того как файл будет закрыт, он станет доступен для использования приложениями. Чтобы закрыть двоичный файл и сохранить его на диске, впишите в программный код следующее выражение: «binarystream.Close();».
Протестируйте работу созданного бинарного файла. Для этого запустите приложение, информацию о котором содержит созданный файл. Если все заложенные в него функции выполняются, то программный код составлен верно. В противном случае вам придется заново перепроверять вписанный код, а также информацию, помещенную в файл. Воспользуйтесь функцией отладки бинарного файла и повторите тестирование.
Т екстовые файлы хранят данные в виде текста (sic!). Это значит, что если, например, мы записываем целое число 12345678 в файл, то записывается 8 символов, а это 8 байт данных, несмотря на то, что число помещается в целый тип. Кроме того, вывод и ввод данных является форматированным, то есть каждый раз, когда мы считываем число из файла или записываем в файл происходит трансформация числа в строку или обратно. Это затратные операции, которых можно избежать.
Текстовые файлы позволяют хранить информацию в виде, понятном для человека. Можно, однако, хранить данные непосредственно в бинарном виде. Для этих целей используются бинарные файлы.
Выполните программу и посмотрите содержимое файла output.bin. Число, которое ввёл пользователь записывается в файл непосредственно в бинарном виде. Можете открыть файл в любом редакторе, поддерживающем представление в шестнадцатеричном виде (Total Commander, Far) и убедиться в этом.
Запись в файл осуществляется с помощью функции
Функция возвращает число удачно записанных элементов. В качестве аргументов принимает указатель на массив, размер одного элемента, число элементов и указатель на файловый поток. Вместо массив, конечно, может быть передан любой объект.
Запись в бинарный файл объекта похожа на его отображение: берутся данные из оперативной памяти и пишутся как есть. Для считывания используется функция fread
Функция возвращает число удачно прочитанных элементов, которые помещаются по адресу ptr. Всего считывается count элементов по size байт. Давайте теперь считаем наше число обратно в переменную.
fseek
Одной из важных функций для работы с бинарными файлами является функция fseek
Эта функция устанавливает указатель позиции, ассоциированный с потоком, на новое положение. Индикатор позиции указывает, на каком месте в файле мы остановились. Когда мы открываем файл, позиция равна 0. Каждый раз, записывая байт данных, указатель позиции сдвигается на единицу вперёд.
fseek принимает в качестве аргументов указатель на поток и сдвиг в offset байт относительно origin. origin может принимать три значения
- SEEK_SET - начало файла
- SEEK_CUR - текущее положение файла
- SEEK_END - конец файла. К сожалению, стандартом не определено, что такое конец файла, поэтому полагаться на эту функцию нельзя.
В случае удачной работы функция возвращает 0.
Дополним наш старый пример: запишем число, затем сдвинемся указатель на начало файла и прочитаем его.
Вместо этого можно также использовать функцию rewind, которая перемещает индикатор позиции в начало.
В си определён специальный тип fpos_t, который используется для хранения позиции индикатора позиции в файле.
Функция
используется для того, чтобы назначить переменной pos текущее положение. Функция
используется для перевода указателя в позицию, которая хранится в переменной pos. Обе функции в случае удачного завершения возвращают ноль.
возвращает текущее положение индикатора относительно начала файла. Для бинарных файлов - это число байт, для текстовых не определено (если текстовый файл состоит из однобайтовых символов, то также число байт).
Рассмотрим пример: пользователь вводит числа. Первые 4 байта файла: целое, которое обозначает, сколько чисел было введено. После того, как пользователь прекращает вводить числа, мы перемещаемся в начало файла и записываем туда число введённых элементов.
Вторая программа сначала считывает количество записанных чисел, а потом считывает и выводит числа по порядку.
Примеры
1. Имеется бинарный файл размером 10*sizeof(int) байт. Пользователь вводит номер ячейки, после чего в неё записывает число. После каждой операции выводятся все числа. Сначала пытаемся открыть файл в режиме чтения и записи. Если это не удаётся, то пробуем создать файл, если удаётся создать файл, то повторяем попытку открыть файл для чтения и записи.
2. Пишем слова в бинарный файл. Формат такой - сначало число букв, потом само слово без нулевого символа. Ели длина слова равна нулю, то больше слов нет. Сначала запрашиваем слова у пользователя, потом считываем обратно.
3. Задача - считать данные из текстового файла и записать их в бинарный. Для решения зачи создадим функцию обёртку. Она будет принимать имя файла, режим доступа, функцию, которую необходимо выполнить, если файл был удачно открыт и аргументы этой функции. Так как аргументов может быть много и они могут быть разного типа, то их можно передавать в качестве указателя на структуру. После выполнения функции файл закрывается. Таким образом, нет необходимости думать об освобождении ресурсов.
4. Функция saveInt32Array позволяет сохранить массив типа int32_t в файл. Обратная ей loadInt32Array считывает массив обратно. Функция loadInt32Array сначала инициализирует переданный ей массив, поэтому мы должны передавать указатель на указатель; кроме того, она записывает считанный размер массива в переданный параметр size, из-за чего он передаётся как указатель.
5. Создание таблицы поиска. Для ускорения работы программы вместо вычисления функции можно произвести сначала вычисление значений функции на интервале с определённой точностью, после чего брать значения уже из таблицы. Программа сначала производит табулирование функции с заданными параметрами и сохраняет его в файл, затем подгружает предвычисленный массив, который уже используется для определения значений. В этой программе все функции возвращают переменную типа Result, которая хранит номер ошибки. Если функция отработала без проблем, то она возвращает Ok (0).
6. У нас имеются две структуры. Первая PersonKey хранит логин, пароль, id пользователя и поле offset. Вторая структура PersonInfo хранит имя и фамилию пользователя и его возраст. Первые структуры записываются в бинарный файл keys.bin, вторые структуры в бинарный файл values.bin. Поле offset определяет положение соответствующей информации о пользователе во втором файле. Таким образом, получив PersonKey из первого файла, по полю offset можно извлечь из второго файла связанную с данным ключом информацию.
Зачем так делать? Это выгодно в том случае, если структура PersonInfo имеет большой размер. Извлекать массив маленьких структур из файла не накладно, а когда нам понадобится большая структура, её можно извлечь по уже известному адресу в файле.
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.
Читайте также: