使用 Linkbot 学习 Python 3/文件 I/O
这是一个简单的文件 I/O（输入/输出）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)
输出和文件 test.txt 的内容是
This Text is going to out file Look at it and see!
请注意，它在您运行程序的目录中创建了一个名为 test.txt 的文件。字符串中的 \n 告诉 Python 在该位置放置一个换行符。
文件 I/O 的概述是
- 使用
open函数获取文件对象 - 读取或写入文件对象（取决于打开方式）
- 如果您没有使用
with打开文件，则需要手动关闭它
第一步是获取文件对象。实现这一点的方法是使用 open 函数。格式为 file_object = open(filename, mode)，其中 file_object 是用于放置文件对象的变量，filename 是包含文件名的字符串，mode 是 "rt" 用于以文本形式读取文件，或 "wt" 用于以文本形式写入文件（以及我们在此跳过的其他一些模式）。接下来可以调用文件对象函数。两个最常见的函数是 read 和 write。write 函数将一个字符串添加到文件的末尾。read 函数读取文件中下一个内容并将其作为字符串返回。如果没有给出参数，它将返回整个文件（如示例中所示）。
现在这里是我们之前创建的电话号码程序的新版本
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")
请注意，它现在包括保存和加载文件。以下是我运行该程序两次时的部分输出
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
该程序的新部分是
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，我们将看一下程序的保存部分。首先，它使用命令 open(filename, "wt") 创建一个文件对象。接下来，它遍历并使用命令 out_file.write(x + "," + numbers[x] + "\n") 为每个电话号码创建一行。这将写入包含姓名、逗号、号码的一行，并在其后加上一个换行符。
加载部分稍微复杂一些。它首先获取一个文件对象。然后，它使用 while True: 循环，直到遇到 break 语句才会停止循环。接下来，它使用 in_line = in_file.readline() 获取一行。当遇到文件末尾时，readline 函数将返回一个空字符串。if 语句检查这一点，并在发生这种情况时从 while 循环中退出。当然，如果 readline 函数没有在行尾返回换行符，就无法判断空字符串是一个空行还是文件末尾，因此换行符将保留在 readline 返回的内容中。因此，我们必须删除换行符。in_line = in_line[:-1] 行通过删除最后一个字符来做到这一点。接下来，name, number = in_line.split(",") 行在逗号处将该行拆分为一个姓名和一个号码。然后将其添加到 numbers 字典中。
你可能会对自己说，“好吧，我知道如何读取和写入文本文件，但如果我想打印文件而不打开另一个程序呢？”
有几种不同的方法可以实现这一点。最简单的方法确实会打开另一个程序，但所有操作都在 Python 代码中处理，不需要用户指定要打印的文件。此方法涉及调用另一个程序的子进程。
还记得我们在上面程序中写入输出的文件吗？让我们使用那个文件。请记住，为了防止出现一些错误，该程序使用了下一章中的概念。请随时在阅读完下一章后再查看此示例。
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 接受三个参数。在本示例的上下文中，第一个参数应该是您要从中调用打印子进程的程序名称。第二个参数应该是该程序中的特定子进程。简单来说，请理解，在本程序中，'/p' 是用于通过指定应用程序访问打印机的子进程。最后一个参数应该是您要发送到打印子进程的文件名称。在本例中，它与本章前面使用的相同文件。
本节将演示如何将简单的旋律存储在文件中。然后，我们可以编写一个程序读取该文件并在 Linkbot 上播放旋律。
为了充分理解示例程序，我们需要了解一些音乐理论知识。如果您不关心音乐理论，只是想让 Linkbot 播放音乐，可以跳过下一节。
什么是音乐？音乐是一系列按特定顺序演奏的音符。有时，会同时演奏多个音符。每个音符都以一定的时长演奏。音符本身是我们可以听到的空气中的振动。每个音符都有一个特定的振动频率；当频率发生变化时，我们感知到的音符音高也会发生变化。
每个音符都有一个名称。如果您知道它的名称，您可以在钢琴键盘上找到它，反之亦然。您可能听说过“中央C”或“Do-Re-Mi”。这两种方法都是指音符。如果您熟悉钢琴键盘，您会知道“C”音符在键盘上出现不止一次。当您演奏 C 音符时，您会注意到它们听起来并不相同，但它们都被称为“C”。事实证明，有 12 个音调不断重复。从 C 开始，它们是
- C
- C# (Db)
- D
- D# (Eb)
- E
- F
- F# (Gb)
- G
- G# (Ab)
- A
- A# (Bb)
- B
“#”符号读作“升”，所以 C# 读作“C升”。“升”表示音调比正常音符高一个音阶。例如，“A升”比“A”高一个音阶。您可能也熟悉另一个看起来像小写 b 的符号。该符号读作“降”，所以 “Bb” 读作“B降”。它与升具有相反的含义，表示音调比降音符低一个音阶。这意味着音符 “G升” 实际上与 “Ab” 是同一个音符。现在，为了避免混淆，我们只使用升。在钢琴键盘上，所有升/降音符都是黑键，其余音符都是白键。
在钢琴键盘上，这些音符不断重复，因此我们必须设计一种方法来明确地指代我们指代的是哪个 A 或 B 或 C。为此，我们引入了八度音阶的概念。钢琴可以演奏的最低音符称为 “A0”，其中 0 是八度音阶编号。从钢琴键盘的左侧到右侧，每当您遇到 C 音符时，八度音阶编号就会增加。因此，钢琴键盘上从左到右的前几个白键是
- A0
- B0
- C1
- D1
- E1
- F1
- G1
- A1
- B1
- C2
- 等等...
现在，我们有了一种方法可以使用诸如 “F#5” 之类的字符串来明确地指定键盘上的哪个键。
我们还有一个方程式，我们可以根据音符与我们的 “A0” 音符相差多少个音阶来计算音符的频率。该方程式是
例如，G0 比 A0 低 2 个音阶，而 B0 比 A0 高 2 个音阶。对于同一八度的音符，我们可以简单地数一下黑白键的数量来找到与 A 的距离，但不同八度呢？例如，A0 与 B4 之间有多少个键？
首先，让我们考虑一下 A4 与 A0 之间有多少个音符。当我们数键时，每个八度有 12 个音符。由于 A4 比 0 高 4 个八度（4-0 = 4），所以 A4 比 A0 高 4*12=48 个键。
那么 A0 和 B4 呢？A0 比 B0 低 2 个键，而 B0 比 B4 高 4*12 个键，所以总的来说，A0 比 B4 低 2+4*12 = 50 个键。现在，我们可以写一个方程来准确计算出任何音符与 A0 之间的键数。让我们使用变量 来表示我们想要的音符名称，并使用 来表示音符的八度。那么，
从文件读取和播放旋律
[edit | edit source]首先，让我们编写一个函数，该函数接收一个描述音符的字符串（例如 "A4"）并为该音符提供频率。以下是我们的策略
- 我们接收一个描述音符的字符串。第一个字符是音符的字母名称。我们计算该字母名称与 "A" 音符的偏移量。例如，"B" 的偏移量为 +2，而 "E" 的偏移量为 -5。我们可以通过简单地在键盘上数键来找到这些偏移量。
- 字符串中的下一个字符可能是 "#" 锐调或 "b" 降调。如果是锐调，则将偏移量增加 1。如果是降调，则将偏移量减少 1。如果两者都不是，则不做任何操作。
- 最后一个字符是八度数。我们将此数字乘以 12 并将其添加到我们的偏移量中。
- 结果是该音符与 A0 之间的键数。现在我们可以使用方程 来根据该音符与 A0 之间的键数偏移量来查找频率。
接下来，让我们谈谈我们的文件格式。由于 Linkbot 只能一次播放一个音符，因此文件应指定 Linkbot 要播放的单个音符。此外，文件应指定播放每个音符的秒数。我们选择让我们的文件每行包含一个音符名称（例如 "C4" 或 "Bb3"），以及以秒为单位的音符持续时间。
以下是我们为您创建的文件
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
继续并将文本复制粘贴到名为 "fur_elise.txt" 的文件中。让我们编写我们的函数和程序，这些函数和程序将读取此文件并播放一首曲子。
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()获取第一个字符并将其大写。我们希望将所有传入内容都大写，以防用户使用了小写音符名称，例如 "e4"。由于我们使用大写音符名称编写了字典，因此我们需要确保传入的音符名称也是大写的，以便能够与我们字典中的名称匹配。- " -1 " 索引表示列表的最后一个项目。由于我们列表中的所有项目都是字符串，因此我们需要使用
int将其转换为整数。 - 此循环逐行遍历音乐文件中的每一行。每次循环都会将该行的文本存储在
line变量中。 split()函数根据空格拆分文本行。例如，"Hello there".split()将变为列表["Hello", "there"]。由于我们文本文件中的每一行都有 2 个 "词"，因此第一部分（音符名称）将存储在我们的变量data[0]中，第二部分（音符持续时间）将存储在data[1]中。
练习
[edit | edit source]现在修改 字典 部分中的成绩程序，使其使用文件 I/O 来记录学生信息。
现在修改 字典 部分中的成绩程序，使其使用文件 I/O 来记录学生信息。
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()
编写一个程序，该程序读取一个包含电机角度的文本文件，例如
90 45 20 180 22 -180 5 32 0
每三个数字代表三个电机角度。编写一个程序，该程序使用 moveTo() 函数将 Linkbot 的关节移动到数据文件中的每一行的这些位置。