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Algoritmos e Programação I

6 Arquivos e gráficos 6 Arquivos e gráficos 6.2 Gráficos

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6.1 Arquivos

6.1.1 Arquivo texto

Um arquivo texto usualmente é identificado com a extensão .txt e contém uma string, i.e. uma coleção de caracteres.

Consideramos que o seguinte arquivo:

Código 7: foo.txt

⬇

1'''

2Tabela de valores de

3y = log(x).

4'''

6n, x, y

71, 1.0, 0.0000

82, 1.5, 0.4055

93, 2.0, 0.6931

104, 2.5, 0.9163

O nome deste aquivo é foo.txt. Escreva-o em um editor de texto e salve-o com o nome foo.txt em uma pasta de sua área de usuário no sistema de seu computador.

Leitura

Em programação, a leitura de um arquivo consiste em importar dados/informação de um arquivo para um código/programa. Para tanto, precisamos abrir o arquivo, i.e. criar um objeto file associado ao arquivo. Em Python, abrimos um arquivo com a função open(file, mode). Nela, file consiste em uma string com o caminho para o aquivo no sistema de arquivo do sistema operacional e, mode é uma string que especifica o modo de abertura. Para a abertura em modo leitura de um arquivo texto, usa-se mode=’r’ (r, do inglês, read).

Um vez aberto a leitura do arquivo pode ser feita com métodos específicos do objeto file, por exemplo, com o método file.read. Para uma lista de métodos disponíveis em Python, consulte

https://docs.python.org/3/tutorial/inputoutput.html#methods-of-file-objects

Por fim, precisamos fechar o arquivo, o que pode ser feito com o método file.close.

Por exemplo, consideramos o seguinte código

⬇

1fl = open('foo.txt', 'r')

2texto = fl.read()

3fl.close()

4print(texto)

Na primeira linha, o código: 1. abre o arquivo foo.txt⁴⁰⁴⁰endnote: ⁴⁰Aqui, é considerado que o arquivo está na mesma pasta em que o código está sendo executado., 2. lê o aquivo inteiro, 3. fecha-o e, 4. imprime o conteúdo lido. No código, texto é uma string que pode ser manipulada com os métodos e técnicas na Seção 2.6.

Alternativamente, pode-se fazer a leitura linha-por-linha do arquivo, como segue

⬇

1fl = open('foo.txt', 'r')

2for linha in fl:

3 print(linha)

4fl.close()

Escrita

A escrita de um arquivo consiste em exportar dados/informações de um código/programa para um arquivo de dados. Para tanto: 1. abrimos o arquivo no código com o comando open(file, mode=’w’) (w, do inglês, write); 2. usamos um método de escrita, por exemplo, file.write para escrever no arquivo; 3. fechamos o arquivo com file.close.

Por exemplo, o seguinte código escreve o arquivo foo.txt (consulte o Código 7).

Código 8: foo.py

⬇

1import numpy as np

2# abre o arq

3fl = open('foo.txt', mode='w')

4# cabeçalho

5fl.write("""'''

6Tabela de valores de

7y = log(x)

8'''\n""")

9# linha em branco

10fl.write('\n')

11# id das entradas

12fl.write('n, x, y\n')

13# entradas da tabela

14xx = np.arange(1., 3., 0.5)

15for i,x in enumerate(xx):

16 fl.write(f'{i+1}, {x:.1f}, {np.log(x):.4f}\n')

17# fecha o arq

18fl.close()

Observamos que abertura de arquivo no modo mode=’w’ sobrescreve o arquivo caso ele já exista. Para escrever em um arquivo já existente, sem perdê-lo, podemos usar o modo mode=’a’ (’a’, do inglês, append).

Exemplo 6.1.1.

Vamos fazer um código que adiciona uma nova entrada na tabela de valores do arquivo foot.txt, disponível no Código 7. A nova entrada, corresponde ao valor de $y=\ln(3.0)$ .

⬇

1import numpy as np

2# abre o arq

3fl = open('foo.txt', mode='a')

4x = 3.

5y = np.log(x)

6fl.write(f'5, {x:.1f}, {y:.4f}\n')

7# fecha o arq

8fl.close()

6.1.2 Arquivo binário

Um arquivo binário permite a escrita e leitura de dados binários de qualquer tipo (int, float, str, tuple, list, etc.). A módulo pickle contém funções para a escrita e leitura de dados em aquivos binários.

Escrita

Em um arquivo binário, os dados são escritos como registros binários, i.e. precisam ser convertidos para binário (serializados) e escritos no arquivo. A função pickle.dump faz isso para qualquer objeto Python.

Exemplo 6.1.2.

Vamos escrever uma versão binária foo.pk do arquivo texto foo.txt trabalho acima. Para tanto, precisamos organizar os dados em um único objeto Python. Aqui, usamos um dict para organizar a informação e, então, salvar em arquivo binário.

Código 9: foo.bin

⬇

1import numpy as np

2import pickle

3# dados

4data = {}

5## cabeçalho

6data['info'] = 'Tabela de valores de y = log(x)'

7## entradas

8data['x'] = np.arange(1., 3., 0.5)

9data['y'] = np.log(data['x'])

10# abre arquivo

11fl = open('foo.bin', 'wb')

12# escreve no arquivo

13pickle.dump(data, fl)

14# fecha arquivo

15fl.close()

Leitura

A leitura de um arquivo binário requer conhecer a estrutura dos dados alocados. No caso de um arquivo pickle, a leitura pode ser feita com a função pickle.load. Por exemplo, o arquivo foo.bin (criado no Código 9) pode ser lido como segue

⬇

1fl = open('foo.bin', 'rb')

2data = pickle.load(fl)

3fl.close()

4print(data)

Observação 6.1.1 (Atenção!).

Não abra e leia arquivos pickle que você não tenha certeza do conteúdo. Aquivos deste formato podem conter qualquer objeto Python, inclusive códigos maliciosos.

6.1.3 Escrita e leitura com NumPy

O NumPy contém a função numpy.save(fn, arr) para escrita no arquivo binário fn um arranjo numpy.array. Por padrão, a extensão .npy é usada. Por exemplo,

⬇

1import numpy as np

2xx = np.arange(1., 3., 0.5)

3yy = np.log(xx)

4data = np.vstack((xx, yy))

5np.save('foo.npy', data)

A leitura de um arquivo .npy pode ser feita com a função numpy.load(fn), que retorna o arranjo lido a partir do arquivo binário fn. Por exemplo,

⬇

1import numpy as np

2data = np.load('foo.npy')

3print(data)

6.1.4 Exercícios

E. 6.1.1.

Complete as lacunas.

a)

A leitura de um arquivo consiste em importar dados de um arquivo para um código computacional.
b)

Abrir um arquivo consiste em criar um objeto da classe file associado.
c)

A escrita de um arquivo consiste em exportar dados de um programa para um arquivo.
d)

Um arquivo do tipo texto é aquele que contém uma string.
e)

Qualquer objeto Python pode ser armazenado em um arquivo do tipo binário.

Resposta.

a) leitura; b) file; c) exportar; d) texto; e) binário.

E. 6.1.2.

Use um editor de texto para criar um arquivo foo.txt contendo o texto disponível no Código 7. Então, desenvolva um código que:

a)

leia o aquivo foo.txt e,
b)

salve um novo arquivo novo.txt que não contenha a terceira entrada da tabela contida no arquivo original.

Resposta.

⬇

1fin = open('foo.txt')

2fout = open('novo.txt', 'w')

3for i, linha in enumerate(fin):

4 if (i != 8):

5 fout.write(linha)

6fin.close()

7fout.close()

E. 6.1.3.

Desenvolva um código que escreve a seguinte tabela de ângulos fundamentais em um arquivo texto.

$\theta$	$\sin(\theta)$	$\cos(\theta)$
$0$	$0$	$1$
$\pi/6$	$\sqrt{3}/2$	$1/2$
$\pi/4$	$\sqrt{2}/2$	$\sqrt{2}/2$
$\pi/3$	$1/2$	$\sqrt{3}/2$
$\pi/2$	$1$	$0$

Resposta.

Dica: consulte o Código 8.

E. 6.1.4.

Desenvolva um código que escreve a tabela dada no Exercício 6.1.3 como um dicionário em um arquivo binário. Então, leia o arquivo gerado e verifique os dados salvos.

Resposta.

Dica: consulte a Subseção 6.1.2.

E. 6.1.5.

Baixe para seu computador o seguinte arquivo texto.

Código 10: mat.txt

⬇

1'''

2Matriz A

3'''

41, -1, 2

52, 1, 3,

6-3, -1, -2

Este arquivo contém os elementos da matriz $A=[a_{i,j}]_{i,j=1}^{3,3}$ . Desenvolva um código que leia este arquivo, aloque a matriz $A$ associada e, então, calcule e imprima o valor de seu determinante, i.e. $\det(A)$ .

Resposta.

Dica: use o método str.split.

E. 6.1.6.

Faça um código que salve a matriz

A=\begin{bmatrix}1&-1&2\\ 2&1&3\\ -3&-1&-2\end{bmatrix}

(6.1)

como um arquivo binário .npy. Em um outro código, leia o arquivo gerado, compute e imprima o traço de $A$ , i.e.

\operatorname{tr}(A)=\sum_{i=1}^{3}a_{i,i}.

(6.2)

Resposta.

Dica: $\operatorname{tr}(A)=0$ .

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Este texto é disponibilizado nos termos da Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional. Ícones e elementos gráficos podem estar sujeitos a condições adicionais.

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6.1 Arquivos

6.1.1 Arquivo texto

Um arquivo texto usualmente é identificado com a extensão .txt e contém uma string, i.e. uma coleção de caracteres.

Consideramos que o seguinte arquivo:

Código 7: foo.txt

⬇

1'''

2Tabela de valores de

3y = log(x).

4'''

6n, x, y

71, 1.0, 0.0000

82, 1.5, 0.4055

93, 2.0, 0.6931

104, 2.5, 0.9163

O nome deste aquivo é foo.txt. Escreva-o em um editor de texto e salve-o com o nome foo.txt em uma pasta de sua área de usuário no sistema de seu computador.

Leitura

Um vez aberto a leitura do arquivo pode ser feita com métodos específicos do objeto file, por exemplo, com o método file.read. Para uma lista de métodos disponíveis em Python, consulte

https://docs.python.org/3/tutorial/inputoutput.html#methods-of-file-objects

Por fim, precisamos fechar o arquivo, o que pode ser feito com o método file.close.

Por exemplo, consideramos o seguinte código

⬇

1fl = open('foo.txt', 'r')

2texto = fl.read()

3fl.close()

4print(texto)

Alternativamente, pode-se fazer a leitura linha-por-linha do arquivo, como segue

⬇

1fl = open('foo.txt', 'r')

2for linha in fl:

3 print(linha)

4fl.close()

Escrita

Por exemplo, o seguinte código escreve o arquivo foo.txt (consulte o Código 7).

Código 8: foo.py

⬇

1import numpy as np

2# abre o arq

3fl = open('foo.txt', mode='w')

4# cabeçalho

5fl.write("""'''

6Tabela de valores de

7y = log(x)

8'''\n""")

9# linha em branco

10fl.write('\n')

11# id das entradas

12fl.write('n, x, y\n')

13# entradas da tabela

14xx = np.arange(1., 3., 0.5)

15for i,x in enumerate(xx):

16 fl.write(f'{i+1}, {x:.1f}, {np.log(x):.4f}\n')

17# fecha o arq

18fl.close()

Exemplo 6.1.1.

Vamos fazer um código que adiciona uma nova entrada na tabela de valores do arquivo foot.txt, disponível no Código 7. A nova entrada, corresponde ao valor de $y=\ln(3.0)$ .

⬇

1import numpy as np

2# abre o arq

3fl = open('foo.txt', mode='a')

4x = 3.

5y = np.log(x)

6fl.write(f'5, {x:.1f}, {y:.4f}\n')

7# fecha o arq

8fl.close()

6.1.2 Arquivo binário

Escrita

Exemplo 6.1.2.

Código 9: foo.bin

⬇

1import numpy as np

2import pickle

3# dados

4data = {}

5## cabeçalho

6data['info'] = 'Tabela de valores de y = log(x)'

7## entradas

8data['x'] = np.arange(1., 3., 0.5)

9data['y'] = np.log(data['x'])

10# abre arquivo

11fl = open('foo.bin', 'wb')

12# escreve no arquivo

13pickle.dump(data, fl)

14# fecha arquivo

15fl.close()

Leitura

⬇

1fl = open('foo.bin', 'rb')

2data = pickle.load(fl)

3fl.close()

4print(data)

Observação 6.1.1 (Atenção!).

Não abra e leia arquivos pickle que você não tenha certeza do conteúdo. Aquivos deste formato podem conter qualquer objeto Python, inclusive códigos maliciosos.

6.1.3 Escrita e leitura com NumPy

O NumPy contém a função numpy.save(fn, arr) para escrita no arquivo binário fn um arranjo numpy.array. Por padrão, a extensão .npy é usada. Por exemplo,

⬇

1import numpy as np

2xx = np.arange(1., 3., 0.5)

3yy = np.log(xx)

4data = np.vstack((xx, yy))

5np.save('foo.npy', data)

A leitura de um arquivo .npy pode ser feita com a função numpy.load(fn), que retorna o arranjo lido a partir do arquivo binário fn. Por exemplo,

⬇

1import numpy as np

2data = np.load('foo.npy')

3print(data)

6.1.4 Exercícios

E. 6.1.1.

Complete as lacunas.

a)

A leitura de um arquivo consiste em importar dados de um arquivo para um código computacional.
b)

Abrir um arquivo consiste em criar um objeto da classe file associado.
c)

A escrita de um arquivo consiste em exportar dados de um programa para um arquivo.
d)

Um arquivo do tipo texto é aquele que contém uma string.
e)

Qualquer objeto Python pode ser armazenado em um arquivo do tipo binário.

Resposta.

a) leitura; b) file; c) exportar; d) texto; e) binário.

E. 6.1.2.

Use um editor de texto para criar um arquivo foo.txt contendo o texto disponível no Código 7. Então, desenvolva um código que:

a)

leia o aquivo foo.txt e,
b)

salve um novo arquivo novo.txt que não contenha a terceira entrada da tabela contida no arquivo original.

Resposta.

⬇

1fin = open('foo.txt')

2fout = open('novo.txt', 'w')

3for i, linha in enumerate(fin):

4 if (i != 8):

5 fout.write(linha)

6fin.close()

7fout.close()

E. 6.1.3.

Desenvolva um código que escreve a seguinte tabela de ângulos fundamentais em um arquivo texto.

$\theta$	$\sin(\theta)$	$\cos(\theta)$
$0$	$0$	$1$
$\pi/6$	$\sqrt{3}/2$	$1/2$
$\pi/4$	$\sqrt{2}/2$	$\sqrt{2}/2$
$\pi/3$	$1/2$	$\sqrt{3}/2$
$\pi/2$	$1$	$0$

Resposta.

Dica: consulte o Código 8.

E. 6.1.4.

Desenvolva um código que escreve a tabela dada no Exercício 6.1.3 como um dicionário em um arquivo binário. Então, leia o arquivo gerado e verifique os dados salvos.

Resposta.

Dica: consulte a Subseção 6.1.2.

E. 6.1.5.

Baixe para seu computador o seguinte arquivo texto.

Código 10: mat.txt

⬇

1'''

2Matriz A

3'''

41, -1, 2

52, 1, 3,

6-3, -1, -2

Resposta.

Dica: use o método str.split.

E. 6.1.6.

Faça um código que salve a matriz

A=\begin{bmatrix}1&-1&2\\ 2&1&3\\ -3&-1&-2\end{bmatrix}

(6.1)

como um arquivo binário .npy. Em um outro código, leia o arquivo gerado, compute e imprima o traço de $A$ , i.e.

\operatorname{tr}(A)=\sum_{i=1}^{3}a_{i,i}.

(6.2)

Resposta.

Dica: $\operatorname{tr}(A)=0$ .

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Pedro H A Konzen

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