Бинарные файлы: визуальное введение в Python

Бинарные файлы играют ключевую роль в компьютерном программировании, особенно при низкоуровневой работе с файлами. В этой статье мы отправимся в визуальное путешествие по основам работы с бинарными файлами в Python, рассмотрим концепции, методы и практический пример для закрепления понимания.

Понимание бинарных файлов

Бинарные файлы хранят текст не символами, а байтами. Эти файлы структурированы таким образом, чтобы непосредственно представлять бинарный формат типов данных, что делает их эффективными для хранения и обработки. Они полезны для хранения мультимедийных данных, поскольку точнее сохраняют сложные структуры, работая при этом быстрее.

ОНЛАЙН-ПРАКТИКУМ

ЗАПУСК DEEPSEEK R1 ЛОКАЛЬНО НА СВОЕМ КОМПЬЮТЕРЕ

ЧТО БУДЕТ НА ОБУЧЕНИИ?

• ПОКАЖЕМ, КАК РАЗВЕРНУТЬ МОДЕЛЬ DEEPSEEK R1 ПРЯМО НА СВОЁМ КОМПЬЮТЕРЕ
• Где и как применять? Потестируем модель после установки на разных задачах
• Как дообучить модель под себя?

Участвовать бесплатно

Работа с бинарными файлами в Python

1. Открытие бинарных файлов
   Открываются функцией open() с параметром ‘rb’ для чтения или ‘wb’ для записи. Например:
   with open(‘data.bin’, ‘rb’) as file:

# Выполнение операций

• Чтение из бинарных файлов
  Для чтения из бинарного файла можно использовать методы read() или readline() для получения байтов и их декодирования в соответствии с форматом данных. Например:
  with open(‘data.bin’, ‘rb’) as file:

data = file.read(4) # Чтение 4 байтов

# Обработка данных

• Запись в бинарные файлы
  Аналогично, запись в бинарный файл включает использование методов, таких как write() для кодирования данных в байты и их записи в файл. Пример:
  with open(‘data.bin’, ‘wb’) as file:

file.write(b'\x48\x65\x6C\x6C\x6F') # Запись байтов

• Поиск в бинарных файлах
  Метод seek() позволяет перемещаться внутри бинарного файла, облегчая операции случайного доступа. Вы можете перемещать указатель файла к определенной позиции, используя абсолютное или относительное позиционирование. Синтаксис:
  with open(‘data.bin’, ‘rb’) as file:

file.seek(10) # Переместиться на 10-й байт

Пример

Давайте рассмотрим сценарий, в котором нам нужно сохранить и извлечь данные о сотрудниках в бинарном файле.

1. Определение структуры данных
   Мы определяем структуру для представления сотрудника, включающую атрибуты, такие как имя, возраст и зарплата.
2. Запись данных о сотрудниках
   Мы сериализуем данные о сотрудниках в бинарном формате и записываем их в файл.
3. Чтение данных о сотрудниках
   Мы читаем бинарный файл, десериализуем данные и отображаем информацию.

Вот код для примера сценария манипулирования бинарными данными:

import struct

# Data Structure Definition

class Employee:

def __init__(self, name, age, salary):

self.name = name

self.age = age

self.salary = salary

def pack(self):

return struct.pack('20s I f', self.name.encode('utf-8'), self.age, self.salary)

@staticmethod

def unpack(data):

name, age, salary = struct.unpack('20s I f', data)

return Employee(name.decode('utf-8').rstrip('\x00'), age, salary)

# Writing Employee Data

def write_employee_data(file_name, employees):

with open(file_name, 'wb') as file:

for employee in employees:

file.write(employee.pack())

# Reading Employee Data

def read_employee_data(file_name):

employees = []

with open(file_name, 'rb') as file:

while True:

data = file.read(struct.calcsize('20s I f'))

if not data:

break

employees.append(Employee.unpack(data))

return employees

# Example Usage

employees = [Employee("John Doe", 30, 50000.0), Employee("Jane Smith", 35, 60000.0)]

# Writing Employee Data to a Binary File

write_employee_data('employees.bin', employees)

# Reading Employee Data from the Binary File

employees_read = read_employee_data('employees.bin')

# Displaying Employee Information

for employee in employees_read:

print("Name:", employee.name)

print("Age:", employee.age)

print("Salary:", employee.salary)

print()

Этот фрагмент кода демонстрирует, как определить класс Employee с методами для упаковки и распаковки данных в двоичный формат с использованием модуля struct. Затем показано, как записывать и считывать данные employee в двоичный файл и из него соответственно, а также отображать полученную информацию.

Заключение

Бинарные файлы являются неотъемлемой частью программирования, предлагая эффективность и универсальность при работе с данными. В Python, освоив манипуляции с бинарными файлами, разработчики могут решать широкий спектр задач, от обработки данных на низком уровне до сложных операций с файлами. Понимание концепций, изложенных в этой статье, и эксперименты с практическими примерами помогут вам повысить свои навыки программирования на Python и глубже погрузиться в мир манипуляций с бинарными данными.