ファイルの基本概念
コンピュータ内のファイルは、ファイルパス、ファイル名、拡張子で一意に識別されます。ファイルは大きく分けて2種類存在します：
- テキストファイル：ASCII、Unicode、UTF-8などの文字コードで保存され、通常は行単位でデータを格納
- バイナリファイル：実行ファイル、画像、音声、動画など、2進形式で保存
物理的にはすべてのファイルが2進数で保存されているものの、論理的なデータ構造の違いによってこの2種類が区別されます。
ファイル操作の基本
Pythonでは組み込み関数open()を使用してファイルを操作できます。基本的な使用方法：
file = open('data.txt', 'r', encoding='utf-8')主なアクセスモード：
r：読み込み（ファイルが存在しないとエラー）w：書き込み（既存ファイルは上書き）a：追記r+：読み書きb：バイナリモード（例：rb,wb）
ファイル読み込み方法
read()：指定バイト数のデータを読み込みreadline()：1行分のデータを読み込みreadlines()：全行をリスト形式で読み込み
大容量ファイルを安全に処理する場合は、read()を複数回呼び出して少しずつ読み込む方法が推奨されます。
ファイル書き込み方法
write()：文字列をファイルに書き込みwritelines()：文字列のリストをファイルに書き込み
改行が必要な場合は明示的に\nを追加する必要があります。
ファイルポインタの制御
tell()：現在のファイルポインタ位置を取得seek(offset, from)：ファイルポインタ位置を変更
fromの値：
- 0：ファイル先頭からのオフセット
- 1：現在位置からのオフセット
- 2：ファイル末尾からのオフセット
ディレクトリ操作
osモジュールを使用してディレクトリ操作を行います：
import os
# カレントディレクトリ取得
current_dir = os.getcwd()
# ディレクトリ作成
os.mkdir('new_folder')
# ディレクトリ削除（空の場合のみ）
os.rmdir('empty_folder')
# ファイル一覧取得
files = os.listdir('/path/to/dir')
# ファイル削除
os.remove('target_file.txt')CSVファイル処理
CSVファイルはテキスト形式で表データを保存するためのフォーマットです：
- 各列はカンマで区切られる
- 各行は改行で区切られる
- 拡張子は通常.csv
CSVモジュールの使用
import csv
# CSVファイル読み込み
with open('input.csv', 'r') as file:
reader = csv.reader(file)
for row in reader:
print(row)
# CSVファイル書き込み
with open('output.csv', 'w', newline='') as file:
writer = csv.writer(file)
writer.writerow(['Name', 'Age', 'City'])
writer.writerows([
['Alice', '30', 'New York'],
['Bob', '25', 'London']
])応用実践課題
ユーザー認証システムの実装
# ユーザー情報保存
username = input("ユーザー名を入力してください：")
password = input("パスワードを入力してください：")
with open('user_info.txt', 'w') as file:
file.write(f'username:{username}\npassword:{password}')
# ログイン処理
input_user = input("ユーザー名を入力してください：")
input_pass = input("パスワードを入力してください：")
with open('user_info.txt', 'r') as file:
lines = file.readlines()
if len(lines) >= 2:
stored_user = lines[0].strip().split(':')[1]
stored_pass = lines[1].strip().split(':')[1]
if input_user == stored_user and input_pass == stored_pass:
print("ログイン成功！")
else:
print("認証失敗")
else:
print("ファイル読み込みエラー")フォルダのコピー処理
import os
import shutil
source = 'D:\\source_folder'
dest = 'C:\\backup'
if os.path.exists(source):
if not os.path.exists(dest):
os.makedirs(dest)
# 既存のバックアップを削除
for item in os.listdir(dest):
shutil.rmtree(os.path.join(dest, item))
# フォルダ全体をコピー
shutil.copytree(source, os.path.join(dest, 'backup_copy'))
print("フォルダコピー完了")テキスト変換処理
input_file = 'input.txt'
output_file = 'output.txt'
with open(input_file, 'r') as file:
content = file.read()
# 大文字と小文字を入れ替え
converted = content.swapcase()
with open(output_file, 'w') as file:
file.write(converted)CSVファイルの集計処理
import csv
input_path = 'scores.csv'
output_path = 'results.csv'
with open(input_path, 'r', newline='', encoding='utf-8') as input_file:
reader = csv.reader(input_file)
rows = list(reader)
# ヘッダーに総合計列を追加
rows[0].append('Total')
# 各学生の成績を計算
for i in range(1, len(rows)):
scores = [int(score) for score in rows[i][1:-1]]
total = sum(scores)
rows[i][-1] = str(total)
# 結果を新しいCSVに書き込み
with open(output_path, 'w', newline='', encoding='utf-8') as output_file:
writer = csv.writer(output_file)
writer.writerows(rows)