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檔案讀寫

學習檔案讀寫，掌握 JSON 與 CSV 資料格式。讓程式能與外部檔案互動，處理真實世界的資料。

1 什麼是檔案讀寫？

在資料科學與程式開發中，常需要 讀取檔案資料 或 將資料寫入檔案，以便儲存、分析或交換資訊。

Node.js 提供 fs（File System）模組，可以方便操作檔案。

2 fs 模組基礎

2.1 匯入 fs 模組

import fs from 'fs';

如果你使用 Node.js 並且在 package.json 中設置 "type": "module"，即可使用 ES6 模組方式匯入。

2.2 讀取檔案（同步方式）

let content = fs.readFileSync('example.txt', 'utf-8');
console.log(content);
  • readFileSync：同步讀取檔案
  • 第二個參數 'utf-8' 指定編碼

2.3 寫入檔案（同步方式）

let data = "Hello, Data Science!";
fs.writeFileSync('output.txt', data, 'utf-8');
console.log("寫入完成！");
  • writeFileSync：同步寫入檔案
  • 若檔案不存在，會自動建立

2.4 小練習

  1. 建立一個 example.txt，寫入任意文字
  2. 使用程式讀取 example.txt，並印出內容
  3. 將讀到的內容再寫入 copy.txt

3 JSON 檔案操作

JSON 是資料交換常用格式，Node.js 可方便處理。

3.1 讀取 JSON 檔案

假設有 data.json：

{
    "name": "Alice",
    "age": 20,
    "scores": [90, 85, 78]
}

程式讀取方式：

let raw = fs.readFileSync('data.json', 'utf-8');
let obj = JSON.parse(raw);

console.log(obj.name);   // Alice
console.log(obj.scores); // [90, 85, 78]

3.2 寫入 JSON 檔案

let student = {
    name: "Bob",
    age: 21,
    scores: [88, 92, 79]
};

let jsonStr = JSON.stringify(student, null, 2); // 格式化
fs.writeFileSync('student.json', jsonStr, 'utf-8');
console.log("JSON 寫入完成！");
  • JSON.stringify(obj, null, 2) 可以美化格式，方便閱讀

3.3 小練習

  1. 建立一個學生物件，包含姓名、年齡與成績
  2. 將物件寫入 student.json
  3. 再讀取 student.json，印出姓名與平均分

4 CSV 檔案操作

CSV 是另一種常見資料格式，純文字以逗號分隔值（Comma-Separated Values）。

4.1 讀取 CSV 檔案（簡單方式）

假設 scores.csv 內容：

name,math,english,science
Alice,90,85,78
Bob,88,92,79

程式讀取：

let raw = fs.readFileSync('scores.csv', 'utf-8');
let lines = raw.split('\n');

for (let line of lines) {
    let cols = line.split(',');
    console.log(cols);
}
  • split('\n') 將每行分割
  • split(',') 將每列分割成欄位

5 CSV 進階操作

5.1 讀取 CSV 並計算平均分

假設 scores.csv 內容如下：

name,math,english,science
Alice,90,85,78
Bob,88,92,79
Charlie,75,80,85

程式範例：

import fs from 'node:fs';

let raw = fs.readFileSync('scores.csv', 'utf-8');
let lines = raw.split('\n');

// 移除標題列
let headers = lines.shift().split(',');

for (let line of lines) {
    let cols = line.split(',');
    let name = cols[0];
    let scores = cols.slice(1).map(Number); // 轉成數字
    let sum = scores.reduce((a, b) => a + b, 0);
    let avg = sum / scores.length;
    console.log(`${name} 的平均分數: ${avg.toFixed(2)}`);
}
  • .map(Number)：將字串轉成數字
  • .reduce((a,b)=>a+b,0)：計算總和
  • 計算平均分數並印出

5.2 小練習

  1. 建立至少 3 位學生的 CSV 檔案

  2. 計算每位學生的總分與平均分數

  3. 印出結果，格式如下：

    Alice: 總分 253, 平均 84.33

5.3 寫入計算結果至 CSV

將計算結果寫入新的檔案 averages.csv：

let results = lines.map(line => {
    let cols = line.split(',');
    let name = cols[0];
    let scores = cols.slice(1).map(Number);
    let avg = scores.reduce((a, b) => a + b, 0) / scores.length;
    return `${name},${avg.toFixed(2)}`;
}).join('\n');

fs.writeFileSync('averages.csv', results, 'utf-8');
console.log("平均分數已寫入 averages.csv");

5.4 JSON 與 CSV 轉換

將 CSV 轉成 JSON：

let jsonData = lines.map(line => {
    let cols = line.split(',');
    return {
        name: cols[0],
        math: Number(cols[1]),
        english: Number(cols[2]),
        science: Number(cols[3])
    };
});

fs.writeFileSync('scores.json', JSON.stringify(jsonData, null, 2), 'utf-8');
console.log("已將 CSV 轉成 JSON！");

5.5 小練習

  1. 讀取 scores.csv
  2. 計算每位學生平均分
  3. 將結果寫入新的 CSV
  4. 將原始資料轉成 JSON 格式，寫入檔案
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