使用 Linkbot 學習 Python 3/檔案 I/O
這是一個簡單的檔案 I/O（輸入/輸出）示例
# Write a file
with open("test.txt", "wt") as out_file:
out_file.write("This Text is going to out file\nLook at it and see!")
# Read a file
with open("test.txt", "rt") as in_file:
text = in_file.read()
print(text)
輸出和檔案 test.txt 的內容是
This Text is going to out file Look at it and see!
請注意，它在您執行程式的目錄中建立了一個名為 test.txt 的檔案。字串中的 \n 告訴 Python 在該位置放置一個換行符。
檔案 I/O 的概述是
- 使用
open函式獲取檔案物件 - 讀取或寫入檔案物件（取決於開啟方式）
- 如果您沒有使用
with開啟檔案，則需要手動關閉它
第一步是獲取檔案物件。實現這一點的方法是使用 open 函式。格式為 file_object = open(filename, mode)，其中 file_object 是用於放置檔案物件的變數，filename 是包含檔名的字串，mode 是 "rt" 用於以文字形式讀取檔案，或 "wt" 用於以文字形式寫入檔案（以及我們在此跳過的其他一些模式）。接下來可以呼叫檔案物件函式。兩個最常見的函式是 read 和 write。write 函式將一個字串新增到檔案的末尾。read 函式讀取檔案中下一個內容並將其作為字串返回。如果沒有給出引數，它將返回整個檔案（如示例中所示）。
現在這裡是我們之前建立的電話號碼程式的新版本
def print_numbers(numbers):
print("Telephone Numbers:")
for k, v in numbers.items():
print("Name:", k, "\tNumber:", v)
print()
def add_number(numbers, name, number):
numbers[name] = number
def lookup_number(numbers, name):
if name in numbers:
return "The number is " + numbers[name]
else:
return name + " was not found"
def remove_number(numbers, name):
if name in numbers:
del numbers[name]
else:
print(name," was not found")
def load_numbers(numbers, filename):
in_file = open(filename, "rt")
while True:
in_line = in_file.readline()
if not in_line:
break
in_line = in_line[:-1]
name, number = in_line.split(",")
numbers[name] = number
in_file.close()
def save_numbers(numbers, filename):
out_file = open(filename, "wt")
for k, v in numbers.items():
out_file.write(k + "," + v + "\n")
out_file.close()
def print_menu():
print('1. Print Phone Numbers')
print('2. Add a Phone Number')
print('3. Remove a Phone Number')
print('4. Lookup a Phone Number')
print('5. Load numbers')
print('6. Save numbers')
print('7. Quit')
print()
phone_list = {}
menu_choice = 0
print_menu()
while True:
menu_choice = int(input("Type in a number (1-7): "))
if menu_choice == 1:
print_numbers(phone_list)
elif menu_choice == 2:
print("Add Name and Number")
name = input("Name: ")
phone = input("Number: ")
add_number(phone_list, name, phone)
elif menu_choice == 3:
print("Remove Name and Number")
name = input("Name: ")
remove_number(phone_list, name)
elif menu_choice == 4:
print("Lookup Number")
name = input("Name: ")
print(lookup_number(phone_list, name))
elif menu_choice == 5:
filename = input("Filename to load: ")
load_numbers(phone_list, filename)
elif menu_choice == 6:
filename = input("Filename to save: ")
save_numbers(phone_list, filename)
elif menu_choice == 7:
break
else:
print_menu()
print("Goodbye")
請注意，它現在包括儲存和載入檔案。以下是我執行該程式兩次時的部分輸出
1. Print Phone Numbers 2. Add a Phone Number 3. Remove a Phone Number 4. Lookup a Phone Number 5. Load numbers 6. Save numbers 7. Quit Type in a number (1-7): 2 Add Name and Number Name: Jill Number: 1234 Type in a number (1-7): 2 Add Name and Number Name: Fred Number: 4321 Type in a number (1-7): 1 Telephone Numbers: Name: Jill Number: 1234 Name: Fred Number: 4321 Type in a number (1-7): 6 Filename to save: numbers.txt Type in a number (1-7): 7 Goodbye
1. Print Phone Numbers 2. Add a Phone Number 3. Remove a Phone Number 4. Lookup a Phone Number 5. Load numbers 6. Save numbers 7. Quit Type in a number (1-7): 5 Filename to load: numbers.txt Type in a number (1-7): 1 Telephone Numbers: Name: Jill Number: 1234 Name: Fred Number: 4321 Type in a number (1-7): 7 Goodbye
該程式的新部分是
def load_numbers(numbers, filename):
in_file = open(filename, "rt")
while True:
in_line = in_file.readline()
if not in_line:
break
in_line = in_line[:-1]
name, number = in_line.split(",")
numbers[name] = number
in_file.close()
def save_numbers(numbers, filename):
out_file = open(filename, "wt")
for k, v in numbers.values():
out_file.write(k + "," + v + "\n")
out_file.close()
首先，我們將看一下程式的儲存部分。首先，它使用命令 open(filename, "wt") 建立一個檔案物件。接下來，它遍歷並使用命令 out_file.write(x + "," + numbers[x] + "\n") 為每個電話號碼建立一行。這將寫入包含姓名、逗號、號碼的一行，並在其後加上一個換行符。
載入部分稍微複雜一些。它首先獲取一個檔案物件。然後，它使用 while True: 迴圈，直到遇到 break 語句才會停止迴圈。接下來，它使用 in_line = in_file.readline() 獲取一行。當遇到檔案末尾時，readline 函式將返回一個空字串。if 語句檢查這一點，並在發生這種情況時從 while 迴圈中退出。當然，如果 readline 函式沒有在行尾返回換行符，就無法判斷空字串是一個空行還是檔案末尾，因此換行符將保留在 readline 返回的內容中。因此，我們必須刪除換行符。in_line = in_line[:-1] 行透過刪除最後一個字元來做到這一點。接下來，name, number = in_line.split(",") 行在逗號處將該行拆分為一個姓名和一個號碼。然後將其新增到 numbers 字典中。
你可能會對自己說，“好吧，我知道如何讀取和寫入文字檔案，但如果我想列印檔案而不開啟另一個程式呢？”
有幾種不同的方法可以實現這一點。最簡單的方法確實會開啟另一個程式，但所有操作都在 Python 程式碼中處理，不需要使用者指定要列印的檔案。此方法涉及呼叫另一個程式的子程序。
還記得我們在上面程式中寫入輸出的檔案嗎？讓我們使用那個檔案。請記住，為了防止出現一些錯誤，該程式使用了下一章中的概念。請隨時在閱讀完下一章後再檢視此示例。
import subprocess
def main():
try:
print("This small program invokes the print function in the Notepad application")
#Lets print the file we created in the program above
subprocess.call(['notepad','/p','numbers.txt'])
except WindowsError:
print("The called subprocess does not exist, or cannot be called.")
main()
subprocess.call 接受三個引數。在本示例的上下文中，第一個引數應該是您要從中呼叫列印子程序的程式名稱。第二個引數應該是該程式中的特定子程序。簡單來說，請理解，在本程式中，'/p' 是用於透過指定應用程式訪問印表機的子程序。最後一個引數應該是您要傳送到列印子程序的檔名稱。在本例中，它與本章前面使用的相同檔案。
本節將演示如何將簡單的旋律儲存在檔案中。然後，我們可以編寫一個程式讀取該檔案並在 Linkbot 上播放旋律。
為了充分理解示例程式，我們需要了解一些音樂理論知識。如果您不關心音樂理論，只是想讓 Linkbot 播放音樂，可以跳過下一節。
什麼是音樂？音樂是一系列按特定順序演奏的音符。有時，會同時演奏多個音符。每個音符都以一定的時長演奏。音符本身是我們可以聽到的空氣中的振動。每個音符都有一個特定的振動頻率；當頻率發生變化時，我們感知到的音符音高也會發生變化。
每個音符都有一個名稱。如果您知道它的名稱，您可以在鋼琴鍵盤上找到它，反之亦然。您可能聽說過“中央C”或“Do-Re-Mi”。這兩種方法都是指音符。如果您熟悉鋼琴鍵盤，您會知道“C”音符在鍵盤上出現不止一次。當您演奏 C 音符時，您會注意到它們聽起來並不相同，但它們都被稱為“C”。事實證明，有 12 個音調不斷重複。從 C 開始，它們是
- C
- C# (Db)
- D
- D# (Eb)
- E
- F
- F# (Gb)
- G
- G# (Ab)
- A
- A# (Bb)
- B
“#”符號讀作“升”，所以 C# 讀作“C升”。“升”表示音調比正常音符高一個音階。例如，“A升”比“A”高一個音階。您可能也熟悉另一個看起來像小寫 b 的符號。該符號讀作“降”，所以 “Bb” 讀作“B降”。它與升具有相反的含義，表示音調比降音符低一個音階。這意味著音符 “G升” 實際上與 “Ab” 是同一個音符。現在，為了避免混淆，我們只使用升。在鋼琴鍵盤上，所有升/降音符都是黑鍵，其餘音符都是白鍵。
在鋼琴鍵盤上，這些音符不斷重複，因此我們必須設計一種方法來明確地指代我們指代的是哪個 A 或 B 或 C。為此，我們引入了八度音階的概念。鋼琴可以演奏的最低音符稱為 “A0”，其中 0 是八度音階編號。從鋼琴鍵盤的左側到右側，每當您遇到 C 音符時，八度音階編號就會增加。因此，鋼琴鍵盤上從左到右的前幾個白鍵是
- A0
- B0
- C1
- D1
- E1
- F1
- G1
- A1
- B1
- C2
- 等等...
現在，我們有了一種方法可以使用諸如 “F#5” 之類的字串來明確地指定鍵盤上的哪個鍵。
我們還有一個方程式，我們可以根據音符與我們的 “A0” 音符相差多少個音階來計算音符的頻率。該方程式是
例如，G0 比 A0 低 2 個音階，而 B0 比 A0 高 2 個音階。對於同一八度的音符，我們可以簡單地數一下黑白鍵的數量來找到與 A 的距離，但不同八度呢？例如，A0 與 B4 之間有多少個鍵？
首先，讓我們考慮一下 A4 與 A0 之間有多少個音符。當我們數鍵時，每個八度有 12 個音符。由於 A4 比 0 高 4 個八度（4-0 = 4），所以 A4 比 A0 高 4*12=48 個鍵。
那麼 A0 和 B4 呢？A0 比 B0 低 2 個鍵，而 B0 比 B4 高 4*12 個鍵，所以總的來說，A0 比 B4 低 2+4*12 = 50 個鍵。現在，我們可以寫一個方程來準確計算出任何音符與 A0 之間的鍵數。讓我們使用變數 來表示我們想要的音符名稱，並使用 來表示音符的八度。那麼，
從檔案讀取和播放旋律
[edit | edit source]首先，讓我們編寫一個函式，該函式接收一個描述音符的字串（例如 "A4"）併為該音符提供頻率。以下是我們的策略
- 我們接收一個描述音符的字串。第一個字元是音符的字母名稱。我們計算該字母名稱與 "A" 音符的偏移量。例如，"B" 的偏移量為 +2，而 "E" 的偏移量為 -5。我們可以透過簡單地在鍵盤上數鍵來找到這些偏移量。
- 字串中的下一個字元可能是 "#" 銳調或 "b" 降調。如果是銳調，則將偏移量增加 1。如果是降調，則將偏移量減少 1。如果兩者都不是，則不做任何操作。
- 最後一個字元是八度數。我們將此數字乘以 12 並將其新增到我們的偏移量中。
- 結果是該音符與 A0 之間的鍵數。現在我們可以使用方程 來根據該音符與 A0 之間的鍵數偏移量來查詢頻率。
接下來，讓我們談談我們的檔案格式。由於 Linkbot 只能一次播放一個音符，因此檔案應指定 Linkbot 要播放的單個音符。此外，檔案應指定播放每個音符的秒數。我們選擇讓我們的檔案每行包含一個音符名稱（例如 "C4" 或 "Bb3"），以及以秒為單位的音符持續時間。
以下是我們為您建立的檔案
fur_elise.txt
E5 0.125 D#5 0.125 E5 0.125 D#5 0.125 E5 0.125 B4 0.125 D5 0.125 C5 0.125 A4 0.375 C4 0.125 E4 0.125 A4 0.125 B4 0.375 G#3 0.125 G#4 0.125 B4 0.125 C5 0.375 E4 0.125 E5 0.125 D#5 0.125 E5 0.125 D#5 0.125 E5 0.125 B4 0.125 D5 0.125 C5 0.125 A4 0.375 C4 0.125 E4 0.125 A4 0.125 B4 0.375 E4 0.125 C5 0.125 B4 0.125 A4 0.375
繼續並將文字複製貼上到名為 "fur_elise.txt" 的檔案中。讓我們編寫我們的函式和程式，這些函式和程式將讀取此檔案並播放一首曲子。
import time
import barobo
dongle = barobo.Dongle()
dongle.connect()
myLinkbot = dongle.getLinkbot()
def noteToFreq(note):
# First, we need to figure out where the note is relative to 'A'.
# For instance, 'B' is 2 half-steps above A, 'C' is 9 half-steps
# below 'A'. Lets create a dictionary called "note-offset" and store
# all of our offsets from A in the dictionary.
noteOffsets = {
'C' : -9,
'D' : -7,
'E' : -5,
'F' : -4,
'G' : -2,
'A' : 0,
'B' : 2 }
# Find our offset
offset = noteOffsets[ note[0].upper() ] # 1
# See if there is a sharp or flat
if note[1] == '#':
offset += 1
elif note[1] == 'b':
offset -= 1
# Calculate the offset based on the octave
octave = int(note[-1]) # 2
offset += (octave)*12
# Calculate the note frequency
freq = 2**((offset)/12)*27.5
return freq
musicFile = open('fur_elise.txt', 'r')
for line in musicFile: # 3
data = line.split() # 4
myLinkbot.setBuzzerFrequency(noteToFreq(data[0]))
time.sleep( float(data[1]) )
myLinkbot.setBuzzerFrequency(0)
note[0].upper()獲取第一個字元並將其大寫。我們希望將所有傳入內容都大寫，以防使用者使用了小寫音符名稱，例如 "e4"。由於我們使用大寫音符名稱編寫了字典，因此我們需要確保傳入的音符名稱也是大寫的，以便能夠與我們字典中的名稱匹配。- " -1 " 索引表示列表的最後一個專案。由於我們列表中的所有專案都是字串，因此我們需要使用
int將其轉換為整數。 - 此迴圈逐行遍歷音樂檔案中的每一行。每次迴圈都會將該行的文字儲存在
line變數中。 split()函式根據空格拆分文字行。例如，"Hello there".split()將變為列表["Hello", "there"]。由於我們文字檔案中的每一行都有 2 個 "詞"，因此第一部分（音符名稱）將儲存在我們的變數data[0]中，第二部分（音符持續時間）將儲存在data[1]中。
練習
[edit | edit source]現在修改 字典 部分中的成績程式，使其使用檔案 I/O 來記錄學生資訊。
現在修改 字典 部分中的成績程式，使其使用檔案 I/O 來記錄學生資訊。
assignments = ['hw ch 1', 'hw ch 2', 'quiz ', 'hw ch 3', 'test']
students = { }
def load_grades(gradesfile):
inputfile = open(gradesfile, "r")
grades = [ ]
while True:
student_and_grade = inputfile.readline()
student_and_grade = student_and_grade[:-1]
if not student_and_grade:
break
else:
studentname, studentgrades = student_and_grade.split(",")
studentgrades = studentgrades.split(" ")
students[studentname] = studentgrades
inputfile.close()
print("Grades loaded.")
def save_grades(gradesfile):
outputfile = open(gradesfile, "w")
for k, v in students.values():
outputfile.write(k + ",")
for x in v:
outputfile.write(x + " ")
outputfile.write("\n")
outputfile.close()
print("Grades saved.")
def print_menu():
print("1. Add student")
print("2. Remove student")
print("3. Load grades")
print("4. Record grade")
print("5. Print grades")
print("6. Save grades")
print("7. Print Menu")
print("9. Quit")
def print_all_grades():
if students:
keys = sorted(students.keys())
print('\t', end=' ')
for x in assignments:
print(x, '\t', end=' ')
print()
for x in keys:
print(x, '\t', end=' ')
grades = students[x]
print_grades(grades)
else:
print("There are no grades to print.")
def print_grades(grades):
for x in grades:
print(x, '\t', end=' ')
print()
print_menu()
menu_choice = 0
while menu_choice != 9:
print()
menu_choice = int(input("Menu Choice: "))
if menu_choice == 1:
name = input("Student to add: ")
students[name] = [0] * len(assignments)
elif menu_choice == 2:
name = input("Student to remove: ")
if name in students:
del students[name]
else:
print("Student:", name, "not found")
elif menu_choice == 3:
gradesfile = input("Load grades from which file? ")
load_grades(gradesfile)
elif menu_choice == 4:
print("Record Grade")
name = input("Student: ")
if name in students:
grades = students[name]
print("Type in the number of the grade to record")
print("Type a 0 (zero) to exit")
for i,x in enumerate(assignments):
print(i + 1, x, '\t', end=' ')
print()
print_grades(grades)
which = 1234
while which != -1:
which = int(input("Change which Grade: "))
which -= 1
if 0 <= which < len(grades):
grade = input("Grade: ") # Change from float(input()) to input() to avoid an error when saving
grades[which] = grade
elif which != -1:
print("Invalid Grade Number")
else:
print("Student not found")
elif menu_choice == 5:
print_all_grades()
elif menu_choice == 6:
gradesfile = input("Save grades to which file? ")
save_grades(gradesfile)
elif menu_choice != 9:
print_menu()
編寫一個程式，該程式讀取一個包含電機角度的文字檔案，例如
90 45 20 180 22 -180 5 32 0
每三個數字代表三個電機角度。編寫一個程式，該程式使用 moveTo() 函式將 Linkbot 的關節移動到資料檔案中的每一行的這些位置。