Αρχεία

Τα δεδομένα τα οποία χρειάζεται ένα πρόγραμμα μπορούν να διαβαστούν από ένα αρχείο. Επίσης τα αποτελέσματα τα οποία παράγονται μπορούν να καταγραφούν (να εκτυπωθούν) σε αρχείο. Ένα αρχείο μπορεί να συνδεθεί με το πρόγραμμά μας μέσω της εντολής open. 


fh = open('filename.dat','w')

Η παραπάνω εντολή δημιουργεί αρχείο με όνομα filename.dat με σκοπό να γραφούν ('w' - write) στο αρχείο νέα αποτελέσματα. Το πρόγραμμά μας έχει πρόσβαση στο αρχείο μέσω ενός νέου αντικειμένου της python στο οποίο δώσαμε το όνομα fh. Από εδώ και κάτω μπορούμε να επεμβαίνουμε στο αρχείο (με το όνομα filename.dat) χρησιμοποιώντας την μεταβλητή fh.

Παράδειγμα. Γράψτε μία σειρά ακεραίων καθώς και το τετράγωνό τους και την τετραγωνική τους ρίζα σε ένα αρχείο. 


import math
fh = open('test.dat','w')
for i in range(10):
    s = '{:4d}  {:5d}   {:5.3f}\n'.format(i,i**2,math.sqrt(i))
    fh.write(s)
fh.close()

Ακολουθήσαμε τα εξής βήματα:

Θα δούμε πώς μπορούμε να γράψουμε δεδομένα (αποτελέσματα) σε ένα αρχείο.

Παράδειγμα. (μέθοδος read) Διαβάστε το περιεχόμενο ενός αρχείου και εκτυπώστε το στην οθόνη. 


fh = open('test.dat','r')
s = fh.read()
fh.close()
print(s)

Ακολουθήσαμε τα εξής βήματα:

Ένα αρχείο το οποίο πιθανόν να είναι πολύ μεγάλο, είναι οποσδήποτε προτιμότερο να διαβαστεί κατά τμήματα. Η μέθοδος readline() διαβάζει μία γραμμή από αρχείο.

Παράδειγμα. (μέθοδος readline) Διαβάστε το περιεχόμενο ενός αρχείου κατά γραμμές και εκτυπώστε τες στην οθόνη. 


fh = open('test.dat','r')
while True:
    s = fh.readline()
    if s == '': break
    print(s,end='')    # είτε: print(s[:-1]), print(s.rstrip())
fh.close()

Ακολουθήσαμε τα εξής βήματα:

Ερώτηση. Τι θα συμβεί με το παραπάνω πρόγραμμα αν το αρχείο περιέχει σε κάποιο σημείο μία κενή γραμμή;

Παράδειγμα. (Ανακύκλωση στο αντικείμενο του αρχείου) Υπάρχει μία ακόμα μέθοδος για να διαβάσουμε ένα αρχείο χρησιμοποιώντας απευθείας το αντικείμενο του αρχείου. Μπορούμε να διαβάσουμε το περιεχόμενο ενός αρχείου κατά γραμμές. 


fh = open('test.dat','r')
for line in fh:
    print(line,end='')
fh.close()

Ακολουθήσαμε τα εξής βήματα:

Ερώτηση. (Μέθοδος readlines) Μπορούμε να διαβάσουμε το περιεχόμενο αρχείου με τη μέθοδο readlines Εκτελέστε τον ακόλουθο κώδικα και δείτε σε ποιά μορφή εισάγεται το περιέχομενο του αρχείου στην L. 


fh = open('test.dat','r')
L = fh.readlines()
fh.close()
for e in L:
    print(e,end="")

Προσάρτηση δεδομένων. Μπορούμε να ανοίξουμε ένα αρχείο για προσάρτηση (append) δεδομένων: 


fh = open('test.dat','a')

Ανάγνωση και αποθήκευση. Μπορούμε να ανοίξουμε ένα αρχείο για ανάγνωση και για αποθήκευση δεδομένων: 


fh = open('test.dat','r+')

Άσκηση. Έστω το αρχείο το οποίο δημιουργείται με τον κώδικα: 


import math
fh = open('test.dat','w')
for i in range(10):
    s = '{:4d},  {:5d},   {:5.3f}\n'.format(i,i**2,math.sqrt(i))
    fh.write(s)
fh.close()

Διαβάστε το αρχείο και εκχωρήστε σε μεταβλητές κάθε έναν από τους τρεις αριθμούς σε μία γραμμή του αρχείου. Ακολούθως ελέγξτε αν πραγματικά το 2ος αριθμός είναι το τετράγωνο του πρώτου και ο τρίτος είναι η τετραγωνική του ρίζα. 


import math
fh = open('test.dat','r')
for line in fh:
    line = line.split(',')
    i = int(line[0])
    i2 = int(line[1])
    isq = float (line[2])
    if i2 != i**2:
        print('line {:3d}:  {:4d} != {:3d}**2'.format(i,i2,i))
    elif abs(isq-math.sqrt(i))>1e-3:
        print('line {:3d}:  {:f} != sqrt({:3d})'.format(i,isq,i))
    else:
        print(i,i2,isq)
fh.close()

Παράδειγμα. Προγραμματίστε το παιχνίδι <<κρεμάλα>> το οποίο δόθηκε σε προηγούμενο μάθημα.

Παράδειγμα. (Δείτε στο Illustrating Python via Bioinformatics Examples", Κεφ. 1.7) Θα κατεβάσουμε από το διαδίκτυο ένα αρχείο με την ακολουθία DNA ενός μικροοργανισμού και θα αποθηκεύσουμε το περιεχόμενό του σε ένα αρχείο.

Ο ακόλουθος κώδικας κατεβάζει τα δεδομένα ενός αρχείου στο διαδίκτυο και τα βάζει στην μεταβλητή data. 


import urllib.request                  # we need the library urllib
url = 'http://hplgit.github.com/bioinf-py/data/yeast_chr1.txt'
response = urllib.request.urlopen(url) # open specific URL
data = response.read()                 # reads bytes
text = data.decode('utf-8')            # turns byte data to str

[Δείτε και έναν πιο λεπτομερή κώδικα.]

Γράφουμε τα δεδομένα της μεταβλητής text σε ένα αρχείο, ώστε να τα έχουμε αποθηκευμένα στον υπολογιστή μας για μελλοντική επεξεργασία. 


fh = open("yeast_chr1.txt","w")
fh.write(text)
fh.close()

Παράδειγμα. (Συνέχεια προηγουμένου) Θα επεξεργαστούμε την ακολουθία DNA που αποθηκεύσαμε στο προηγούμενο παράδειγμα και θα μετρήσουμε την συχνότητα των βάσεων A, T, G, C που περιέχονται.

Διαβάζουμε σε μία συμβολοσειρά dna το περιεχόμενο του αρχείου. 


fh = open("yeast.txt","r")
dna = fh.read()

Γράφουμε μία συνάρτηση η οποία βρίσκει την συχνότητα εμφάνισης των βάσεων A, T, G, C σε μία ακολουθία. Χρησιμοποιεί ένα λεξικό το οποίο έχει τέσσερες εγγραφές, μία για κάθε βάση. Δίνουμε το πλήρες πρόγραμμα το οποίο χρησιμοποιεί την συνάρτηση και τυπώνει την συχνότητα που εμφανίζεται κάθε βάση στην ακολουθία DNA. 


def get_base_counts(dna):
    counts = {'A': 0,'T': 0, 'G': 0, 'C': 0}
    for base in dna:
        if base in 'ATGC':
            counts[base] += 1        
    return counts


fh = open("yeast_chr1.txt","r")     # read DNA sequence from file
dna = fh.read()

counts = get_base_counts(dna)       # call function to count occurrances of bases
 
dnaLength = 0                       # count total length of DNA
for base in counts:
    dnaLength += counts[base]
print("Total DNA bases:",dnaLength)

for base in counts:                 # print frequency of bases occurrances
    print("Frequency for base",base,counts[base]/dnaLength)

Σύνοψη. Συνοψίζουμε τις σημαντικότερες λειτουργίες για την επεξεργασία αρχείων. Υποθέτουμε ότι fh είναι μια λαβή αρχείου και filename είναι μια ακολουθία χαρακτήρων η οποία περιέχει το όνομα του αρχείου το οποίο επεξεργαζόμαστε:

Μελέτη

Βιβλιογραφία

  1. Python documentation.
  2. Σημειώσεις Μ. Πλεξουσάκη.
  3. J.V. Guttag, Υπολογισμοί και προγραμματισμός με την python.
  4. Δημήτριος Καρολίδης, Μαθαίνετε εύκολα python (Εκδόσεις Καρολίδη, 2016).
  5. Κ. Μαγκούτης, Χ. Νικολάου, Εισαγωγή στον αντικειμενοστραφή προγραμματισμό με Python, (Αποθετήριο "Κάλλιπος", 2016).