Tư duy Tính toán

Nhập / Xuất tệp
(File I/O)

Trường ĐH Công nghệ – Đại học Quốc gia Hà Nội

Nội dung

1. Động lực
2. Open/Close
3. Read/Write & with
4. os / os.path
5. Các định dạng khác (CSV, JSON, ảnh)
6. Bài tập thực hành
7. Tổng kết

1.
Động lực

Vấn đề

Trước đây, chương trình chỉ xử lý một lần chạy:

name = input("What's your name?")
print(f"hello, {name}")
          

Nếu nhập nhiều lần (ví dụ 3 lần):

for _ in range(3):
    name = input("What's your name?")
    print(name)
          

Vấn đề

Cần lưu 3 tên vào một list:

names = []

for _ in range(3):
   names.append(input("Give me your name:"))
          

• Nhưng: sau khi chương trình kết thúc, dữ liệu mất hết.
• Cần một cách lưu trữ bền vững qua nhiều lần chạy.

Giá trị của tệp

• Tệp giúp lưu trữ lâu dài cho:
• Chương trình
• Dữ liệu đầu vào
• Kết quả đầu ra
• Không phụ thuộc vào việc chương trình đang chạy hay đã dừng.

Đường dẫn tệp

• Tệp nằm trong hệ thống tệp theo cấu trúc thư mục (directories) dạng phân cấp.
• Path mô tả vị trí của tệp trong cấu trúc đó.
• Hai loại đường dẫn:
• Tuyệt đối (absolute)
• Tương đối (relative)

Đường dẫn tuyệt đối vs. tương đối

• Đường dẫn tuyệt đối (absolute path): bắt đầu từ thư mục gốc (root directory).
• Đường dẫn tương đối (relative path): bắt đầu từ thư mục làm việc hiện tại (current working directory).

File I/O dùng để làm gì?

• Lưu dữ liệu vĩnh viễn sau khi chương trình kết thúc.
• Làm việc với các tệp: .txt, .csv, .json, ...
• Xử lý tệp lớn hiệu quả (không cần nạp hết vào bộ nhớ).
• Tự động hoá: đọc cấu hình, ghi log, xuất kết quả,...

⚠️ Lưu ý Windows: dấu \ là ký tự escape trong Python → ưu tiên / hoặc raw string r"...".

Quản lý tệp trong Python

Python cung cấp giao diện đơn giản để làm việc với tệp:

2.
Open/Close

Mở tệp

• Trước khi truy cập dữ liệu, cần mở tệp.
• open trả về một đối tượng tệp (file object).
• Khi mở, ta chỉ ra mode để hệ thống biết cách ta tương tác với tệp.

open()

• Mở tệp để đọc hoặc ghi.
• Nếu không cung cấp full path → dùng đường dẫn tương đối theo thư mục làm việc hiện tại.

file = open('filename.txt','mode')
          

Chế độ mở tệp (mode)

⚠️ Còn nhiều mode khác (kết hợp quyền truy cập, text/binary).

close()

• Đóng tệp và giải phóng tài nguyên.
• Vì sao cần đóng?
• Tệp có thể bị khóa khi đang mở.
• Dữ liệu ghi có thể nằm trong buffer, chưa ra đĩa.
• Tránh rò rỉ tài nguyên.

file = open('filename.txt','w')
file.close ()
          

Thuộc tính của file object

• Sau khi mở, có thể kiểm tra:

file = open('names.txt','r')
print(file.name)
print(file.mode)
print(file.closed)
          

3.
Read/Write & with

Ghi tệp

• write ghi chuỗi vào tệp đang mở.
• ⚠️ write() không tự thêm xuống dòng \n.

file = open("filename.txt",'w')
string = input('Enter your name:')
file.write(string)
file.close()
          

Raw string

• Raw string: ký tự escape được hiểu như ký tự bình thường.
• Thêm tiền tố r trước chuỗi.
• Hữu ích khi làm việc với path Windows có \.

>>> print("abc\ndef")
abc
def
>>> print(r"abc\ndef")
abc]ndef
          

Đọc tệp

• file.read(): đọc toàn bộ tệp (string).
• file.read(k): đọc k ký tự tiếp theo (string).
• file.readline(): đọc 1 dòng tiếp theo (string).
• file.readlines(): đọc các dòng còn lại (list of strings).

file = open("filename.txt","r")
content  =  file.read()
print(content)
file.close()
          

with (context manager)

• with tự động đóng tệp sau khi dùng xong.
• Khuyến nghị khi mở nhiều tệp hoặc muốn code an toàn.

with open("filenames.txt","r") as file:
    print(file.read())

name = input("What's your name?")

with open ("names.txt","a") as file:
    file.write (f"{name}\n")
          

4.
OS Functions

Thao tác với tệp

• rename: đổi tên tệp
• remove: xoá tệp

import os
os.rename('names.txt','new_names.txt')

import os
os.remove('usernames.txt')
          

Thao tác thư mục (1)

os.mkdir('newdir')
os.rmdir('dirname')
os.chdir('dirname')
          

Thao tác thư mục (2)

• os.getcwd(): lấy thư mục làm việc hiện tại
• os.listdir(path): liệt kê nội dung thư mục

import os
path = "D:/code"
contents = os.listdir(path)
print("Directory contents:", contents)

os.getcwd() # => Ex: D:/code
          

Thao tác đường dẫn: join

Ghép các thành phần path một cách"thông minh".

import os
base_dir = "D:/data"
filename = "names.txt"
path = os.path.join(base_dir, filename)
print(path) # => "D:/data/names.txt"
          

Thao tác đường dẫn: exists

Kiểm tra một path có tồn tại không.

import os
base_dir = "D:/data"
filename = "names.txt"
print(os.path.exists(os.path.join(base_dir, filename)))
# (check if there is anything at "D:/data/names.txt" or not)
          

5.
Các định dạng tệp khác

CSV (Comma Separated Value)

• CSV là cách biểu diễn bảng đơn giản bằng văn bản.
• Mỗi dòng là một bản ghi, các cột cách nhau bằng dấu phẩy.

Ví dụ: students.csv

Hermione,Gryffindor
Harry,Gryffindor
Ron,Gryffindor
Draco,Slytherin
          

Đọc CSV bằng cách strip và split:

with open("students.csv") as file:
    for line in file:
        row =  line.rstrip ().split(",")
        print(f"{row[0]} is in {row[1]}")
          

JSON (JavaScript Object Notation)

• Định dạng trao đổi dữ liệu nhẹ, dễ đọc/ghi cho cả người và máy.
• Dùng gói json để đọc/ghi và thao tác.

{"name": "Nam", "age": 18, "city": "Ha Noi"}
          

Nạp (load) tệp JSON

• json.load(filename): chuyển JSON thành đối tượng dict.

import json
user = json.load("user.json")
print(user) # => {"name": "Nam", "age": 18, "city": "Ha Noi"}
print(user["name"]) # => John
          

Ghi (dump) tệp JSON

• json.dumps(content, filename): chuyển đối tượng Python thành JSON.

import  json
user = {
 	"name": "Nam",
 	"age": 18,
 	"city": "Ha Noi"
}
json.dumps(user, "user.json")
          

Tệp nhị phân: Ảnh

• Một thư viện phổ biến để xử lý ảnh: PIL.
• Ví dụ: mở và hiển thị ảnh.

from PIL import Image
path = "img/lec13/sample_image.jpg"
# open the image file
im = Image.open(path)
# show the image file
im.show()
          

6.
Bài tập thực hành

Hands-On Activity

• Bài 1: Lines of Code (LOC)
  Viết script Python để đếm số dòng code (LOC) trong một script khác bạn đã viết.
• Bài 2: "I was here"
  Viết script Python để thêm một dòng in "I was here" vào cuối một script bạn đã viết.
• Bài 3: Sửa thông tin người dùng
  Tạo tệp JSON user.json gồm tên, tuổi, thành phố. Sau đó đổi thành: "UETer", "18", "Hanoi".