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Files

Le operazioni di I/O (input/output) da file e verso file sono operazioni native in Python, che come vedremo, si eseguono con un semplice comando (nativo, appunto) e che servono per interagire con un generico file presente nel filesystem (quindi sul nostro computer).

Il primo capitolo è dedicato espressamente a comprendere come questo meccanismo funzioni. Nel secondo capitolo, con il modulo pathlib si apprende uno strumento utile alla manipolazione dei percorsi dei file (es: dove si trova la cartella dei download? Voglio creare una cartella sul Desktop di...) e alla gestione dei file e delle cartelle.

Files Management

Per interagire con il filesystem del sistema in cui è in esecuzione uno script, Python mette a disposizione due semplici funzioni predefinite: open() e close(). Banalmente, la prima permette di aprire un file e lavorarci dentro, mentre la seconda lo chiude.

Vediamo nel dettaglio cosa questo significhi:

file_object = open ( name, mode )

La funzione open ha due parametri principali, di cui solo il primo è obbligatorio: il nome del file da aprire. Il secondo parametro indica la modalità di apertura: lettura, scrittura o aggiunta a fine file.

Elenchiamo le principali modalità:

Modo Descrizione
r Modalità di lettura (read).
Il file NON sarà modificato da alcuna operazione. Se il file non esiste l'apertura fallisce.
Modo di default.
w Modalità di scrittura (write).
Un file esistente verrà sovrascritto, altrimenti ne verrà creato uno nuovo.
x Modalità di creazione file (non lo so perché x...).
Ritorna un errore se il file esiste già. Se funziona, apre il file in scrittura.
a Modalità di aggiunta a fine file (append).
Il file verrà aperto in scrittura, aggiungendo in fondo a ciò che esiste quello che viene scritto.
Altrimenti è come write.

Oltre ad aprire un file per leggerci o scriverci, bisogna anche sapere come farlo. Le modalità di gestione dei file sono solo due:

Modo Descrizione
t Modalità testuale.
In questa modalità i dati vengono gestiti byte a byte.
Modo di default.
b Modalità binaria.
In questa modalità i dati vengono gestiti bit a bit.

Da queste informazioni si desume che l'apertura generica di un file corrisponde ad una apertura in lettura in modalità testuale: qualsiasi altra operazione dovrà essere esplicitata. Per evitare errori, esplicitiamo sempre la modalità di apertura! Per quanto riguarda la gestione invece... qui tratteremo solo la gestione testuale :)

Vediamo alcuni semplici esempi:

# Esempio 1: creazione di un file con testo inserito all’interno
file = open("ciao.txt", "w")
file.write("Ecco qua.\nCapito?")
file.close()

In questo primo esempio il file "ciao.txt" inizialmente non esiste. L'esecuzione del codice lo crea con dentro scritto il testo indicato. Dopo aver eseguito questo codice, vedrete nella cartella del file python, un file chiamato "ciao.txt" che contiene 2 righe... Nella stessa cartella creiamo un nuovo file sorgente con questo codice:

# Esempio 2: lettura del file "ciao.txt" creato sopra
file = open("ciao.txt", "r")
contenuto = file.read()
file.close()
print(contenuto)

Che visualizzerà:

Ecco qua.
Capito?

Penso sia tutto abbastanza intuitivo da capire. Facciamo un esempio con la modalità append

# Esempio 3: aggiunta a fine file
file = open("ciao.txt", "a")
file.write("\nSperiamo di sì")
file.close()

Se aprite il file "ciao.txt" DOPO aver eseguito il codice sopra, vedrete che il testo è diventato di 3 righe:

Ecco qua.
Capito?
Speriamo di sì

Se avete osservato i 3 esempi proposti avrete notato che:

  • la funzione write() scrive su file la stringa esatta che gli viene fornita come parametro senza aggiungere spazi o andare a capo (come ad esempio fa la print())
  • la funzione read() copia su una stringa tutto il contenuto del file in una volta sola.

Se vogliamo leggere il file di testo riga per riga abbiamo due possibilità:

  1. il ciclo for
  2. la funzione readline()
# Esempio 4: lettura delle righe con ciclo for
file = open("ciao.txt", "r")
for riga in file:
    print(riga)
file.close()

Che (ancora una volta) visualizzerà:

Ecco qua.
Capito?
Speriamo di sì

Stesso risultato lo si ottiene con la funzione readline() che, come dice il nome, legge una linea del file di testo. Il difetto di questa seconda modalità è che devi sapere quante righe contiene il file...

# Esempio 5: lettura delle righe con funzione readline()
file = open("ciao.txt", "r")
riga1 = file.readline()
print(riga1)
riga2 = file.readline()
print(riga2)
riga3 = file.readline()
print(riga3)
file.close()

Che (per l'ennesima volta) visualizzerà:

Ecco qua.
Capito?
Speriamo di sì

Attenzione!

La visualizzazione degli ultimi due esempi non è proprio... corretta!!! Se eseguite gli ultimi due spezzoni di codice vedrete infatti delle righe vuote in più...

Se volete capire perché... ragionate sul funzionamento della print e sul fatto che le righe dei file finiscono (ma comprendono) il carattere a capo \n

Basta con gli esempi! Ma fra un attimo iniziamo con gli esercizi ;)

File Objects

Un file object non è nient’altro che una variabile a cui è stato assegnato l’abbinamento con un file tramite la funzione open(). Se ad esempio scrivo:

file = open( "file.txt", "w" )

allora f diventa un file object! Questo tipo di variabile presenta alcune caratteristiche che permettono al programmatore di investigare sullo stato della relazione fra la variabile (e quindi il programma) e il file. Le caratteristiche esposte sono:

Caratteristica Descrizione Esempio
file.name Contiene il nome del file "file.txt"
file.mode Contiene il modo di apertura del file "w"
file.closed Indica se il file è chiuso oppure no False

Queste possono essere utilizzate ad esempio per verificare se è possibile scrivere sul file oppure se il file è già stato chiuso.

if file.closed :
    print("impossibile interagire con il file!")
else:
    if file.mode == "w" or file.mode == "a":
        file.write("ciao")
    else:
        print("file non aperto in scrittura!")

Spero sia abbastanza chiaro. Nel dubbio… lo sapete già! Funzioni dir() ed help() !!!

Esercizi sui files

Esercizio 701 (1)

Scrivere un programma che chiede all’utente di digitare il proprio nome e poi salva la stringa digitata sul file "stringa.txt".

Esercizio 701 (2)

Scrivere un programma che carica in lettura il file "stringa.txt" creato nell’esercizio precedente e ne visualizza il contenuto sullo schermo (dovrebbe visualizzare la stringa digitata prima).

Esercizio 703 (1)

Scrivere un programma che chiede all’utente di digitare un numero intero e poi salva il numero digitato sul file "intero.txt".

Suggerimento

La lettura e scrittura da file funziona sempre e solo con le stringhe, quindi quando si lavora con interi bisogna ricordarsi di convertirli in stringhe quando si scrive su file e riconvertirli in interi quando si leggono da file.

Esercizio 703 (2)

Scrivere un programma che carica in lettura il file "intero.txt" creato nell’esercizio precedente e salva il suo contenuto, convertito in intero, su una variabile. Visualizzare la variabile e verificare il suo tipo con la funzione type().

Esercizio 705 (1)

Scrivere un programma che chiede all’utente di digitare un numero reale e poi salva il numero digitato sul file "reale.txt".

Esercizio 705 (2)

Scrivere un programma che carica in lettura il file "reale.txt" creato nell’esercizio precedente e salva il suo contenuto, convertito in reale, su una variabile. Visualizzare la variabile e verificare il suo tipo con la funzione type().

Esercizio 707 (1)

Creare una lista contenente i nomi di alcuni animali, visualizzarla sullo schermo e poi andare a copiarne il contenuto nel file "animali.txt" avendo cura di mettere ogni animale in una nuova riga.
Eseguito il codice verificare che il file è effettivamente ben formato con un animale per riga.

Esercizio 707 (2)

Aprire in lettura il file "animali.txt" creato nell’esercizio precedente e leggere il contenuto riga per riga visualizzando ogni volta l’animale "estratto".

Esercizio 707 (3)

Aprire il file "animali.txt" in modalità "append" (aggiunta a fine file). Chiedere all’utente di inserire il nome di un animale e procedere all’inserimento nel file. Ripetere l’operazione 2 o 3 volte, aggiungendo ogni volta l’animale inserito nel file.
Terminato l’inserimento, chiudere il file e ripetere il codice dell’esercizio precedente per visualizzarne il contenuto.

Esercizio 710

Creare un file chiamato "parola.txt" nella stessa cartella del codice di questo esercizio, digitando al suo interno una parola qualsiasi. Provare ad aprire il file in modalità "x" per verificare se è possibile andarlo a sovrascrivere. Ripetere l’operazione in modalità "w" e infine controllare il contenuto del file.

Esercizio 711: area rettangolo

Creare un file di testo, chiamato "lati.txt" salvando all'interno due numeri reali qualsiasi, uno per riga.
Implementare un software che legge dal file "lati.txt" due valori reali per la base e l'altezza di un rettangolo, visualizza i dati su schermo, calcola e visualizza l’area del rettangolo e salva il valore calcolato nel file "area.txt".

Esercizio 712: secondi trascorsi

Creare un file di testo chiamato "secondi.txt", contenente al suo interno un numero intero qualsiasi.
Implementare un software che legge dal file "secondi.txt" un valore intero che rappresenta i secondi trascorsi dalla mezzanotte di un dato giorno e che trasforma questo valore, visualizzandolo su schermo in ore:minuti:secondi. Ad esempio, se il valore caricato dal file "secondi.txt" fosse 4000 (uguale a 3600, 1 ora, + 360, 6 minuti, + 40), il programma scriverebbe su video 1 : 6 : 40.
I numeri vanno poi memorizzati nello stesso formato nel file "orario.txt".

Esercizio 713: stringhe

Dichiarare una lista di 5 stringhe e procedere ad un salvataggio su file delle parole, una per riga.

Esercizio 714: media dei numeri

Creare un file di testo chiamato "numeri.txt" salvando al suo interno 10 numeri interi, uno per riga.
Implementare un software che legge dal file "numeri.txt", caricarne il contenuto su una lista, procedere al calcolo della media aritmetica dei numeri inseriti, visualizzare il risultato a video e salvarlo nel file "media.txt".

Esercizio 715 (1): ricerca elementi

Creare un file di testo chiamato "sequenza.txt", salvando al suo interno una certa quantità di numeri interi, uno per riga. Implementare un software che legge dal file "sequenza.txt" i dati, li carica su una lista e li visualizza a video. Chiedere poi all'utente di inserire un numero intero e procedere alla ricerca di questo nella sequenza caricata dal file. Visualizzare le posizioni ove questo numero si trovi.
Scrivere tutte le posizioni trovate riga per riga nel file "posizioni.txt". Se il numero non viene mai trovato, si inserisca nel file la scritta maiuscola "NON TROVATO".

Esercizio 715 (2): ordinamenti

Scrivete un programma che legge dal file "sequenza.txt" una sequenza di interi, la ordina in modo crescente e la salva ordinata sul file "ordinati.txt" (uno per riga).

Esercizio 717

Creare un file chiamato "settings.txt" contenente una serie di righe del tipo chiave = valore (ad esempio: nome=Andrea, cognome=Diamantini…). Importare i dati dal file e caricarli in un dizionario creato appositamente con la parte prima dell’uguale "strizzata" degli spazi come chiave e la parte dopo l’uguale, "strizzata" di spazi e newline come valore.

Modulo Pathlib

Il modulo Pathlib permette di ricavare informazioni sui percorsi ove si trovano file e directories all’interno del sistema operativo che esegue lo script Python in oggetto. In particolare, di solito viene utilizzato l’oggetto Path importato dalla libreria pathlib.

from pathlib import Path

# il file "song.mp3" della cartella "musica" su C: in Windows 
canzone = Path("C:/musica/song.mp3")
print("Percorso della canzone:", canzone)

# la cartella corrente (dove abbiamo salvato questo file Python)
cur = Path.cwd()
print( "Cartella corrente:", cur )

# la HOME utente
# "C:\Users\utente" su Windows, "/home/utente" su Mac/Linux
homePath = Path.home()
print( "Home dir:", homePath )

# il percorso del Desktop
# il simbolo / congiunge i percorsi
desktop = home / "Desktop"
print( "Il percorso del Desktop:", desktop )

Negli esempi trattati sopra sono evidenziate alcune funzionalità:

  • un percorso può essere descritto tramite una stringa, con il simbolo / (slash) come separatore di percorsi
  • Un Path indica un percorso che non deve per forza deve esistere... anzi tra le funzionalità di Path c'è quella di verificare se un percorso esiste ed eventualmente crearlo

I percorsi delle cartelle principali

Dopo qualche anno a parlare del modulo Pathlib, ho capito che gli studenti non hanno bene idea dell'organizzazione dei files in un Sistema Operativo.

Cerchiamo di farla semplice: da una parte troviamo il Sistema Operativo Windows (che fa come gli pare), dall'altra tutto il resto del mondo (Linux, BSD, MacOS, iOS, Android) che segue una linea comune.

Windows

Il sistema operativo Windows gestisce gli HD in maniera unica: ogni HD viene abbinato ad una lettera, ma per motivi storici di solito si parte da C: (se hai 3 dischi saranno C: D: E:)

In uno di questi, di solito C:, c'è il sistema operativo vero e proprio, nella cartella C:\Windows. Gli utenti hanno ognuno uno spazio personale (una home): queste cartelle si trovano tutte nel percorso C:\Users e si chiamano con il relativo nome utente (la home dell'utente pippo sarà C:\Users\pippo)

All'interno della home ci sono alcune cartelle importanti per l'organizzazione dei file dell'utente. Le cartelle:

  • Documents: la cartella dei documenti
  • Downloads: la cartella dove vanno a finire i download
  • Desktop: la cartella che corrisponde al Desktop utente
  • etc...

Quindi ad esempio, il desktop dell'utente pippo si trova nella cartella C:\Users\pippo\Desktop.

Linux, Mac, BSD, etc...

Tutti gli altri sistemi operativi uniscono tutti gli HD montati sul proprio PC in un unico spazio comune che identificano con il simbolo / e chiamano root (radice).

Le cartelle degli utenti si trovano nella cartella /home e si chiamano ovviamente con il nome utente. Ad esempio lo spazio personale dell'utente ciccio sarà nel percorso /home/ciccio.

Le cartelle importanti per l'utente si chiamano allo stesso modo, quindi ad esempio, la cartella Downloads di ciccio si troverà su /home/ciccio/Downloads

Una partenza comune: Path.home()

In qualsiasi OS, Python identifica la cartella personale tramite la funzione Path.home(), così che (ad esempio) il Desktop di qualunque utente si trovi nel percorso:

percorsoDesktop = Path.home() / "Desktop"

Molto intelligente 😄

L’oggetto Path espone fra le altre le seguenti funzioni:

Funzione Descrizione
cwd() Ritorna il percorso della cartella corrente. Restituisce un Path.
home() Ritorna il percorso della cartella utente (la home, vedi sopra). Restituisce un Path.
---------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------
exists() Verifica se il percorso attuale esiste oppure no. Ritorna True o False.
is_dir() Ritorna True se il path attuale è una cartella, False altrimenti.
is_file() Ritorna True se il path attuale è un file, False altrimenti.
---------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------
iterdir() Quando il percorso punta a una directory, ritorna la lista degli oggetti percorso del contenuto della directory
glob(pattern) Ritorna la lista di tutti i file e le cartelle presenti nel Path e che rispettano il pattern.
---------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------
open(mode) Apre il file indicato nel Path in modalità "mode". Ritorna un file object come fa la funzione predefinita "open()"
mkdir() Crea la cartella abbinata al percorso del Path.
---------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------
unlink() Rimuove un file (solo se è un file).
Attenti a quello che fate, per favore!!!
rmdir() Rimuove la cartella abbinata al percorso del Path, ma solo se la cartella è vuota, altrimenti ERRORE!!!
---------------------- -----------------------------------------------------------------------------------------
rename(target) Rinomina il Path al percorso indicato nel Path "target".

Note

Per vedere tutte le funzioni offerte dall'oggetto Path:

>>> dir(Path)

(Ma questo lo sapevate già...)

Vediamo alcuni esempi per capire il funzionamento delle funzioni più "ostiche": ovviamente ognuno di questi esempi dovrebbe iniziare con l’import dell’oggetto Path dalla libreria pathlib.

from pathlib import Path


Esempio 1: verificare se nella Home è presente un file chiamato "pippo"

percorso = Path.home()
pippo = percorso / "pippo"
if pippo.exists():
    print("pippo esiste")
    if pippo.is_file():
        print("ed è un file")
    if pippo.is_dir():
        print("ed è una cartella")
else:
    print("pippo non esiste")


Esempio 2: elenco dei file *.txt presenti nel Desktop dell’utente "pippo"

desk = Path.home() / "Desktop"
for f in desk.glob("*.txt"):
    print(f, "(file)")


Pattern

Il parametro pattern della funzione glob è una stringa che ammette la wildcard * dove per wildcard (in informatica) si intende il carattere che può sostituire qualunque altro, anche molti.
Così il pattern "*.txt" rappresenta tutti i file che finiscono per ".txt", il pattern "*" rappresenta tutti i file con qualunque nome, il pattern "a*" rappresenta tutti i file che iniziano per "a" e così via.


Esempio 3: elenco del contenuto della home con suggerimento a fianco

home = Path.home()
for f in home.iterdir():
    if f.is_file():
        print(f, "(file)")
    elif f.is_dir():
        print(f, "(dir)")
    else:
        print(f, "(boh)")


Esempio 4: creazione, cambio nome ed eliminazione di una cartella nella home utente

home = Path.home()

# creazione della cartella "ciao" nella home
# ATTENZIONE!!! mkdir da errore se la cartella esiste già... bisogna controllare!!!
cartellaCiao = home / "ciao"
if not cartellaCiao.exists():
    cartellaCiao.mkdir()

# cambio nome della cartella "ciao" in "salve" nella home
cartellaSalve = home / "salve"
cartellaCiao.rename(cartellaSalve)

# eliminazione della cartella "salve"
cartellaSalve.rmdir()


Esempio 5: creazione del file "pippo.txt" nel Desktop

desktop = Path.home() / "Desktop"
filePath = desktop / "pippo.txt"
file = filePath.open("w")
file.write("Ciao Pippo")
file.close()

Grazie alla funzione open() dell’oggetto Path possiamo creare o aprire in lettura file in un percorso a nostra scelta. O a scelta dell’utente. Adesso tocca a voi provare il codice degli esempi e poi procedere con gli esercizi!

Esercizi

Esercizio 731

Scrivere un programama che elenca tutto il contenuto del proprio Desktop e verificare per ogni elemento se esso è un file oppure una cartella.

Esercizio 732

Scrivere un programma per creare sul Desktop una cartella di nome "prova".
All'interno di essa dovrà essere inserito un file di nome "pippo.txt".
Dentro al file "pippo.txt" ci deve essere inserita una frase qualsiasi a scelta dell'utente.

Esercizio 733

Creare sul proprio Desktop un file di nome "gatto". Chiedere all'utente di inserire una parola (ad esempio: "cane") e rinominare il file precedentemente creato da "gatto" alla parola inserita dall'utente.

Esercizio 733 bis

Chiedere all'utente se vuole eliminare il file dell'esercizio precedente. Se sì, eliminarlo. Se il file non è più presente, comunicare all'utente che il file non è più presente sul Desktop.

Esercizio 734

Scrivere un programma creare una cartella di nome "cartella" sul Desktop e al suo interno un file vuoto di nome "file".

Procedere ad eliminare la cartella "cartella", verificando che è impossibile farlo se prima non si elimina ogni file al suo interno.

Esercizio 735

Creare sul Desktop la cartella “esercizio”. Al suo interno generare un file chiamato “numeri.txt” contenente 10 numeri casuali compresi fra 1 e 100. I numeri vanno scritti in colonna (uno sotto l’altro).

Creare dentro la cartella “esercizio” un file chiamato “sommaPari” contenente la somma dei numeri pari contenuti nel file “numeri.txt”.

Esercizio 736

Chiedere all'utente di inserire una stringa.
Visualizzare l’elenco di tutti i file con estensione txt oppure py presenti nella propria cartella Downloads al cui interno è presente la stringa inserita.

Esercizio 737

Creare un programma per ripulire la cartella dei Downloads.
Prima visualizza la stringa: "Nella cartella Downloads ci sono TOT files. Vuoi cancellarli?" (T) Sì, tutti. (U) guardiamoli uno per volta (N) No
Se l’utente seleziona T, cancella tutto e via.
Se seleziona N, non fare niente
Se seleziona U, per ogni file visualizza il nome e chiedi: "Vuoi cancellarlo? (S/N)"

Esercizio 738 (Sposta Files)

Crea sul Desktop una cartella chiamata ESERCIZI. Cerca i files Python presenti nella tua cartella Documenti e spostali nella cartella ESERCIZI.

Suggerimento: per spostare un file

  1. lo apri,
  2. copi il contenuto,
  3. lo chiudi,
  4. crei il file con lo stesso nome nella nuova cartella,
  5. ci copi il contenuto,
  6. elimini il vecchio file