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파일

7. 파일#

데이터 분석에서 가장 많이 다루는 파일은 크게 csv 이거나 엑셀 두 종류이며 판다스 모듈의 적절한 함수를 이용하여 불러올 수 있다. 하지만 여기서는 임의의 파일을 다운로드, 불러오고, 열어보는 기본적인 방식을 살펴본다.

7.1. 파일 종류와 경로#

파일 종류

파일은 텍스트 파일text file과 이진 파일binary file 두 종류로 나뉜다.

이진 파일은 한컴 오피스의 한글 파일, MS 워드 파일과 파워포인트 파일, jpg, png, gif 등의 사진 파일, exe 실행 파일처럼 특정 방식으로 0과 1만 사용해서 인코딩된 파일이다. 이진 파일은 특정 소프트웨어로 열어야만 내용을 확인할 수 있는 파일이다.

반면에 텍스트 파일은 모든 내용을 문자열로 저장한다. 따라서 임의의 텍스트 편집기를 사용해도 내용을 바로 확인할 수 있다. 여기서는 텍스트 파일만을 대상으로 파일 다운로드, 열기, 생성, 작성 등을 처리하는 방법을 살펴본다.

디렉토리와 폴더

디렉토리directory와 폴더folder는 동일한 개념이다. 다만 리눅스 계열 운영체제에서는 디렉토리를, 윈도우 운영체제에서는 폴더를 선호한다. 그리고 리눅스 계열 운영체제에서는 디렉토리를 파일이라고 부르기도 한다. 하지만 여기서는 디렉토리를 폴더 개념으로만 사용하며 파일과는 구분한다.

경로

경로는 특정 폴더 또는 파일의 위치를 나타내는 문자열이다. 사용하는 운영체제마다 표현 방법이 다르기에 조심해야 한다. 예를 들어 현재 파이썬 코드가 실행되는 디렉토리의 경로는 리눅스와 윈도우의 경우 다음과 같이 다르게 표현된다.

  • 윈도우의 경로: ‘C:\Users\gslee\Documents\GitHub\datapy\jupyter-book’

  • 리눅스의 경로: ‘/mnt/c/Users/gslee/Documents/GitHub/datapy/jupyter-book’

현재 작업 디렉토리

보통 cwd 라고 줄여서 사용되는 현재 작업 디렉토리current working directory는 현재 파이썬이 실행되는 폴더의 경로를 가리킨다. cwd를 파이썬으로 확인하려면 os 모듈의 getcwd() 함수를 이용한다. os 모듈은 운영체제를 조작하는 다양한 API를 포함한다.

바로 이전에 언급했듯이 아래 코드를 실행하면 사용하는 운영체제에 따라 결과가 다르게 표현됨에 주의해야 한다.

import os

print(os.getcwd())

c:\Users\gslee\Documents\GitHub\datapy\jupyter-book

절대경로와 상대경로

앞서 사용된 두 개의 경로는 운영체제의 맨 상위 디렉토리를 기준으로 하는 경로라는 의미에서 절대경로라 부른다.

  • 윈도우의 최상위 디렉토리: 'c:\'

  • 리눅스의 최상위 디렉토리: '/'

반면에 상대경로는 현재 작업 디렉토리(cwd)를 기준으로 경로를 작성한다. 만약에 cwd가 Documents 라면, 위 두 개의 경로의 상대경로는 다음과 같다.

  • 윈도우의 경우: ‘GitHub\pybook\jupyter-book’

  • 리눅스의 경우: ‘GitHub/pybook/jupyter-book’

아래와 같이 점(.)으로 시작할 수 있다. 점은 현재 작업 디렉토리를 가리킨다.

  • 윈도우의 경우: ‘.\GitHub\pybook\jupyter-book’

  • 리눅스의 경우: ‘./GitHub/pybook/jupyter-book’

7.2. 다운로드 경로 지정#

segismuldo.txt 파일을 인터넷에서 다운로드 하여 examples 라는 하위 폴더에 저장하려 한다. 이를 위해 먼저 해당 디렉토리를 생성해야 한다.

하지만 pathlib 모듈의 Path 클래스를 이용하면 운영체제를 신경쓰지 않고 경로를 다룰 수 있다.

pathlib.Path 클래스

먼저 파일을 저장할 디렉토리를 지정한다. 이를 위해 pathlib 모듈의 Path 클래스를 이용한다. Path 클래스는 운영체제와 상관없이 지정된 폴더 또는 파일의 경로를 담은 객체를 생성하고 조작하는 기능을 제공한다.

  • Path 클래스의 객체를 생성할 때 경로를 인자로 지정한다.

  • Path(), 즉 인자를 지정하지 않으면 cwd를 의미하는 Path('.')와 동일하게 작동한다.

  • 경로 이어붙이기: 슬래시 연산자 /를 이용한다. 슬래시의 왼쪽 인자는 Path 객체, 둘째 인자는 문자열이 사용된다.

from pathlib import Path

아래 코드의 data_path 변수는 현재 작업 디렉토리에 위치한 examples 라는 하위 폴더의 경로를 가리킨다.

data_path = Path() / "examples"

Path 객체의 속성과 메서드

Path 객체는 다양한 정보를 다루는 메서드와 속성을 제공한다. 예를 들어, 현재 작업 디렉토리의 경로를 확인하려면 cwd() 메서드를 실행한다. 반환값으로 운영체제에 따른 Path 객체를 생성한다.

  • 윈도우의 경우: WindowsPath('c:/Users/gslee/Documents/GitHub/datapy/jupyter-book')

  • 리눅스의 경우: PosixPath('/mnt/c/Users/gslee/Documents/GitHub/datapy/jupyter-book')

data_path.cwd()

WindowsPath('c:/Users/gslee/Documents/GitHub/datapy/jupyter-book')

name 속성은 경로가 가리키는 디렉토리 또는 파일 이름을 저장한다.

data_path.name

'examples'

parent 속성은 지정되 경로가 가리키는 디렉토리 또는 파일이 저장된 부모 디렉토리의 이름을 저장한다. data_path 가 현재 디렉토리의 하위 디렉토리인 data를 가리키기에 그것의 부모 디렉토리인 현재 디렉토리를 가리키는 점('.') 이 저장된다.

  • 윈도우의 경우: WindowsPath('.')

  • 리눅스의 경우: PosixPath('.')

data_path.parent

WindowsPath('.')

mkdir() 메서드를 이용하여 지정된 경로에 해당하는 폴더를 실제로 생성한다. 다음 두 개의 옵션 인자를 사용한다.

  • parent=True: 부모 디렉토리가 필요하면 생성할 것.

  • exist_ok = True: 디렉토리 이미 존재하면 그대로 사용할 것.

data_path.mkdir(parents=True, exist_ok=True)

7.3. 파일 다운로드#

urllib.request 모듈

아래 코드는 인터넷 특정 사이트에 저장되어 있는 segismundo.txt 파일을 다운로드 한다.

  • 사이트 주소: https://raw.githubusercontent.com/codingalzi/pydata/master/notebooks/examples/

  • 파일 이름: segismundo.txt

urllib.request 모듈은 인터넷 사이트를 다루는 다양한 API를 제공한다. 아래 코드는 urlretrieve() 함수를 이용하여 파일을 다운로드하여 지정된 경로에 지정된 이름으로 저장한다.

  • 첫째 인자: 파일 링크 문자열

  • 둘째 인자: 파일 저장 위치 경로(파일명 포함) 문자열

  • 반환값: 저장된 파일의 경로와 파일 정보. 파일 정보는 중요하지 않음.

import urllib.request

# 사이트 주소
DOWNLOAD_ROOT = "https://raw.githubusercontent.com/codingalzi/pydata/master/notebooks/examples/"
# 파일명
filename = "segismundo.txt"
# 다운로드 파일 링크
url = DOWNLOAD_ROOT + filename
# 다운로드 실행
urllib.request.urlretrieve(url, "examples/" + filename)

('examples/segismundo.txt', <http.client.HTTPMessage at 0x1a5e34e7670>)

7.4. 파일 내용 읽기#

7.4.1. 파일 불러오기#

파일의 경로를 변수에 저장하여 사용하면 편리하며, 계속해서 Path 객체를 이용한다. Path 객체를 생성할 때 지정해야 하는 경로는 리눅스 형식을 사용한다.

file_path = Path('examples/segismundo.txt')

파일 읽기 모드

파일로 저장된 텍스트 문서의 열어 보려면 open() 함수를 이용하여 파일 객체로 불러와야 한다. open('파일경로')는 open('파일경로', 'r')과 동일하며 존재하는 텍스트 파일의 읽기 모드로만 사용한다. 즉, 파일 내용의 수정은 허용되지 않는다.

f = open(file_path)

반환값의 자료형인 _io 모듈의 TextIOWrapper는 텍스트 파일의 읽기와 쓰기를 지원하는 객체의 클래스라는 정도로만 알고 있어도 된다.

type(f)

_io.TextIOWrapper

7.4.2. 파일 읽기#

파일 객체의 내용은 for 반복문을 이용하여 한 줄씩 확인할 수 있다. 그런데 segismundo.txt 파일엔 스페인어로 작성된 시가 저장되어 있으며 ñ, á 등의 특수 문자가 사용된다. 따라서 한글 윈도우 운영체제에서는 아래와 같이 일부 표현이 깨질 수 있다.

for line in f:
    print(line)

Sue챰a el rico en su riqueza,

que m찼s cuidados le ofrece;



sue챰a el pobre que padece

su miseria y su pobreza;



sue챰a el que a medrar empieza,

sue챰a el que afana y pretende,

sue챰a el que agravia y ofende,



y en el mundo, en conclusi처n,

todos sue챰an lo que son,

aunque ninguno lo entiende.

이유는 한글 윈도우 운영체제가 파일을 열거나 생성할 때 기본적으로 cp949 인코딩 방식을 사용하는 반면에 스페인어 등에 사용되는 특수 문자는 기본적으로 utf-8 방식으로 인코딩되기 때문이다. 따라서 아래와 같이 인코딩 방식을 utf-8로 지정하여 파일을 열거나 생성하면 운영체제와 상관 없이 모든 유니코드 특수 문자를 제대로 처리한다.

f = open(file_path, encoding='utf-8')

for line in f:
    print(line)

Sueña el rico en su riqueza,

que más cuidados le ofrece;



sueña el pobre que padece

su miseria y su pobreza;



sueña el que a medrar empieza,

sueña el que afana y pretende,

sueña el que agravia y ofende,



y en el mundo, en conclusión,

todos sueñan lo que son,

aunque ninguno lo entiende.

한 번 내용을 들여다 본 파일 객체의 내용은 더 이상 확인할 수 없음에 주의하라.

for line in f:
    print(line)

이유는 파일 객체가 이터레이터라는 특수한 객체이기 때문인데 여기서는 자세히 설명하지 않는다. 암튼, 파일 내용을 다시 확인하려면 open() 함수를 실행해야 한다는 점만 기억한다.

strip() 문자열 메서드 활용

줄 간격이 너무 큰 것으로 보아 줄 끝에 줄바꿈 문자(\n)가 포함된 것으로 보인다. 이와 더불어 print() 함수는 기본적으로 줄바꿈을 넣어주기에 줄바꿈을 두 번하게 된다. 이런 경우 strip() 문자열 메서드를 이용하여 문자열 양 끝에 위치한 스페이스, 탭, 줄바꿈 등의 공백 기호를 제거하는 게 좋다.

f = open(file_path, encoding='utf-8')

for line in f:
    print(line.strip())

Sueña el rico en su riqueza,
que más cuidados le ofrece;

sueña el pobre que padece
su miseria y su pobreza;

sueña el que a medrar empieza,
sueña el que afana y pretende,
sueña el que agravia y ofende,

y en el mundo, en conclusión,
todos sueñan lo que son,
aunque ninguno lo entiende.

아래 코드는 파일 내용을 단순히 출력하지 않고, 리스트로 저장한다. 이를 위해 리스트 조건제시법을 이용한다.

f = open(file_path, encoding='utf-8')

lines = [x.strip() for x in f]
lines

['Sueña el rico en su riqueza,',
 'que más cuidados le ofrece;',
 '',
 'sueña el pobre que padece',
 'su miseria y su pobreza;',
 '',
 'sueña el que a medrar empieza,',
 'sueña el que afana y pretende,',
 'sueña el que agravia y ofende,',
 '',
 'y en el mundo, en conclusión,',
 'todos sueñan lo que son,',
 'aunque ninguno lo entiende.',
 '']

readline()과 readlines()

열려 있는 파일 객체는 내용을 줄 단위로 읽을 수 있는 이터레이터이기에 for 반복문으로 모든 줄을 순회하하면서 내용을 한 번 확인할 수 있었다.

그런데 아래 두 메서드를 이용하면 for 반복문 없이 줄 단위로 전체 내용을 한 번 확인할 수 있다.

메서드

기능

readline()

파일의 내용을 한 줄씩 문자열로 반환한다.

readlines()

파일의 전체 내용을 줄 단위의 문자열로 구성된 리스트를 반환한다.

 
f = open(file_path, encoding='utf-8')

readline() 메서드를 실행할 때마다 한 줄씩 읽어준다.

f.readline()

'Sueña el rico en su riqueza,\n'

f.readline()

'que más cuidados le ofrece;\n'

f.readline()

'\n'

반면에 readlines() 메서드는 문자열의 리스트를 반환한다. 항목은 줄 단위로 가져온 문자열이다. 반환값을 보면 각 줄의 끝에 줄바꿈 기호가 사용되었음을 확인할 수 있다.

f = open(file_path, encoding='utf-8')

f.readlines()

['Sueña el rico en su riqueza,\n',
 'que más cuidados le ofrece;\n',
 '\n',
 'sueña el pobre que padece\n',
 'su miseria y su pobreza;\n',
 '\n',
 'sueña el que a medrar empieza,\n',
 'sueña el que afana y pretende,\n',
 'sueña el que agravia y ofende,\n',
 '\n',
 'y en el mundo, en conclusión,\n',
 'todos sueñan lo que son,\n',
 'aunque ninguno lo entiende.\n',
 '\n']

7.4.3. 파일 닫기#

close() 메서드

저장되어 있는 파일 내용을 불러오고 더 이상 필요 없으면 해당 파일 객체 자체를 close() 메서드를 이용하여 닫아야 한다. 그렇지 않으면 마치 편집기에 해당 파일이 열려 있는 것처럼 의도치 않은 수정이 파일에 가해지거나 다른 곳으로 정보 유출이 발생할 수 있다.

f = open(path, encoding='utf-8')
lines = [x.strip() for x in f]
f.close()  # 파일이 더 이상 열려 있을 필요가 없는 경우

with ... as ... 형식

파일을 불러와 일을 처리한 다음에 파일닫기를 자동으로 진행하게 하려면 아래에서 처럼 with ... as ... 형식을 사용한다. 아래 코드는 f.close() 메서드를 자동으로 마지막에 실행해서 열린 파일을 닫는다.

with open(file_path, encoding='utf-8') as f:
    lines = [x.strip() for x in f]

lines

['Sueña el rico en su riqueza,',
 'que más cuidados le ofrece;',
 '',
 'sueña el pobre que padece',
 'su miseria y su pobreza;',
 '',
 'sueña el que a medrar empieza,',
 'sueña el que afana y pretende,',
 'sueña el que agravia y ofende,',
 '',
 'y en el mundo, en conclusión,',
 'todos sueñan lo que son,',
 'aunque ninguno lo entiende.',
 '']

닫은 파일은 더 이상 내용을 들여다 볼 수 없다.

for line in f:
    print(line)
    
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
c:\Users\gslee\Documents\GitHub\datapy\jupyter-book\python_basic_7.ipynb Cell 38 in <cell line: 1>()
----> 1 for line in f:
      2     print(line)

ValueError: I/O operation on closed file.

7.5. 파일 생성과 작성#

파일 생성

파일을 생성하고 수정하려면 아래 세 가지 방식 중 하나를 선택해서 파일을 수정 가능하도록 불러와야 한다.

쓰기 모드

사용법

open('파일경로', 'w')

파일 생성. 파일이 이미 존재할 경우 내용을 완전히 지우고 빈 파일로 불러옴

open('파일경로', 'x')

파일 생성. 이미 존재할 경우 오류 발생

open('파일경로', 'a')

존재하는 파일 열기. 내용 추가 가능. 파일이 없으면 새로 생성

파일 작성

write()와 writelines() 메서드를 이용하여 파일에 내용을 작성하거나 추가할 수 있다.

메서드

기능

writelines()

문자열들의 리스트, 튜플에 포함된 항목을 모두 지정된 파일에 순서대로 저장

write()

지정된 문자열을 파일 맨 아랫줄에 추가

아래 코드는 ‘segismundo.txt’의 파일 내용을 읽어들이자 마자 바로 ‘tmp.txt’ 파일에 써버린다. 단, 빈줄은 무시한다.

with open('tmp.txt', 'w', encoding="utf-8") as handle:
    
    # segismundo.txt 파일 읽어서 바로 옮겨 적기
    with open(file_path, encoding="utf-8") as f:
        handle.writelines([x for x in f if len(x) > 1]) # 빈 줄은 무시
    
    # 문장 추가
    handle.write("끝에서 둘째줄입니다.")
    handle.write("마지막 줄입니다.")

파일 핸들

open() 함수가 반환하는 파일 객체를 파일 핸들file handle이라 부르곤 한다. 따라서 위 코드에서처럼 파일 객체를 가리키는 변수로 handle, file_handle 등을 많이 사용한다.

내용을 다시 확인해보자.

with open('tmp.txt', encoding='utf-8') as handle:
    lines = handle.readlines()
    
lines

['Sueña el rico en su riqueza,\n',
 'que más cuidados le ofrece;\n',
 'sueña el pobre que padece\n',
 'su miseria y su pobreza;\n',
 'sueña el que a medrar empieza,\n',
 'sueña el que afana y pretende,\n',
 'sueña el que agravia y ofende,\n',
 'y en el mundo, en conclusión,\n',
 'todos sueñan lo que son,\n',
 'aunque ninguno lo entiende.\n',
 '끝에서 둘째줄입니다.마지막 줄입니다.']

그런데 마지막 두 줄이 구분되지 않는다. 이유는 추가되는 문자열 끝에 줄바꿈 기호가 없기 때문이다. 아래처럼 하면 줄바꿈이 이루어진다.

with open('tmp.txt', 'w', encoding="utf-8") as handle:
    
    # segismundo.txt 파일 읽어서 바로 옮겨 적기
    with open(file_path, encoding="utf-8") as f:
        handle.writelines([x for x in f if len(x) > 1]) # 빈 줄은 무시
    
    # 문장 추가
    handle.write("끝에서 둘째줄입니다.\n")
    handle.write("마지막 줄입니다.\n")

with open('tmp.txt', encoding='utf-8') as handle:
    lines = handle.readlines()
    
lines

['Sueña el rico en su riqueza,\n',
 'que más cuidados le ofrece;\n',
 'sueña el pobre que padece\n',
 'su miseria y su pobreza;\n',
 'sueña el que a medrar empieza,\n',
 'sueña el que afana y pretende,\n',
 'sueña el que agravia y ofende,\n',
 'y en el mundo, en conclusión,\n',
 'todos sueñan lo que son,\n',
 'aunque ninguno lo entiende.\n',
 '끝에서 둘째줄입니다.\n',
 '마지막 줄입니다.\n']
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