实践：编写文件操作脚本

以下练习将涉及编写脚本，这些脚本读取文件数据、进行简单处理并将结果写入新文件。这些实际范例演示了如何使 Julia 程序与文件系统交互。

练习 1：读取和汇总数值数据

在本练习中，您将编写一个 Julia 脚本来读取文本文件中的数字列表，计算它们的总和与平均值，然后显示这些结果。这项任务在数据分析的初步阶段很常见。

1. 准备您的数据文件

首先，在您保存 Julia 脚本的同一目录下创建一个名为 student_scores.txt 的文本文件。在此文件中填充以下分数，每个分数占一行：

85
92
78
95
88
70

2. 编写 Julia 脚本

现在，创建一个 Julia 脚本（例如 analyze_scores.jl），包含以下代码：

# analyze_scores.jl

function process_scores(filepath::String)
    scores = Float64[] # 初始化一个空数组，用于存储浮点数形式的分数
    total_sum = 0.0
    num_scores = 0

    try
        open(filepath, "r") do file_stream
            println("成功打开 $filepath 进行读取。")
            for line in eachline(file_stream)
                try
                    score = parse(Float64, line) # 将字符串行转换为 Float64
                    push!(scores, score)         # 将分数添加到数组中
                    total_sum += score
                    num_scores += 1
                catch e
                    println("警告：无法将 '$line' 解析为数字。已跳过。")
                end
            end
        end # 文件在此处自动关闭

        if num_scores > 0
            average_score = total_sum / num_scores
            println("\n--- 分数分析 ---")
            println("读取的分数: $scores")
            println("分数总和: $total_sum")
            println("分数数量: $num_scores")
            println("平均分数: $(round(average_score, digits=2))") # 显示平均值，四舍五入到小数点后两位
        else
            println("文件中未找到有效分数。")
        end

    catch e
        println("处理文件 $filepath 时出错: $e")
    end
end

# 定义数据文件路径
data_file_path = "student_scores.txt"
process_scores(data_file_path)

3. 代码解析

• function process_scores(filepath::String)：定义了一个以文件路径为输入的函数。
• scores = Float64[]：初始化一个空数组 scores，用于存放 Float64 类型的数字。
• open(filepath, "r") do file_stream ... end：这是打开文件的建议方式。它接受文件路径和模式（"r" 表示读取）作为参数。do file_stream 代码块确保在代码块执行完毕时，即使发生错误，文件（file_stream）也会自动关闭。
• for line in eachline(file_stream)：此循环遍历已打开文件中的每一行。
• score = parse(Float64, line)：parse 函数尝试将 line（字符串）转换为 Float64 类型的数字。如果该行无法转换（例如，包含文本），它将抛出错误。
• try ... catch e ... end inside the loop：这处理解析过程中可能出现的错误。如果一行不是有效数字，它会打印警告并跳过该行，从而允许脚本继续处理其他有效数字。
• push!(scores, score)：将成功解析的 score 添加到 scores 数组的末尾。
• 脚本随后计算总和与平均值并打印它们。round(average_score, digits=2) 函数用于美观地呈现平均值。
• 外部的 try ... catch e ... end 代码块处理打开或读取文件本身时可能出现的错误，例如文件不存在的情况。

4. 运行和验证

将脚本保存为 analyze_scores.jl。打开 Julia REPL，导航到保存文件的目录，然后运行脚本：

include("analyze_scores.jl")

您应该会看到类似以下的输出：

Successfully opened student_scores.txt for reading.

--- Score Analysis ---
Scores read: [85.0, 92.0, 78.0, 95.0, 88.0, 70.0]
Total sum of scores: 508.0
Number of scores: 6
Average score: 84.67

如果 student_scores.txt 中包含非数字行，您也会看到该行的警告消息。

练习 2：转换文本数据并写入新文件

本练习演示了从一个文件读取文本、进行简单转换（转换为大写），并将修改后的文本写入新文件。

1. 准备您的输入文件

创建一个名为 meeting_notes.txt 的文件，内容如下：

Agenda: Project Phoenix Review
Attendees: Alice, Bob, Charlie

Discussion Points:
- progress update
- budget allocation
- next milestones

Action items to be finalized.

2. 编写 Julia 脚本

创建一个 Julia 脚本，例如 transform_text.jl，包含以下代码：

# transform_text.jl

function transform_and_save(input_filepath::String, output_filepath::String)
    println("开始文本转换...")
    line_count = 0

    try
        open(input_filepath, "r") do input_file
            open(output_filepath, "w") do output_file # 以写入模式("w")打开输出文件
                println("正在从 $input_filepath 读取并写入 $output_filepath")
                for line in eachline(input_file)
                    uppercase_line = uppercase(line) # 将行转换为大写
                    write(output_file, uppercase_line * "\n") # 写入修改后的行，并添加换行符
                    line_count += 1
                end
            end # output_file 自动关闭
        end # input_file 自动关闭
        println("转换完成。已处理 $line_count 行。")
        println("输出已保存到 $output_filepath")
    catch e
        println("发生错误: $e")
    end
end

input_file = "meeting_notes.txt"
output_file = "processed_notes.txt"
transform_and_save(input_file, output_file)

3. 代码解析

• open(output_filepath, "w") do output_file：以写入模式（"w"）打开输出文件。如果文件不存在，则创建它。如果文件存在，则其内容将被覆盖。
• uppercase_line = uppercase(line)：uppercase() 函数将字符串 line 中的所有字符转换为相应的大写形式。
• write(output_file, uppercase_line * "\n")：将 uppercase_line 写入 output_file。我们添加 "\n" 是因为 eachline 通常会去除换行符，而 write 不像 println 那样自动添加。

整体流程涉及从输入文件读取、处理内容，然后写入输出文件。这可以表示为：

数据从输入文件流经转换脚本，然后到达输出文件。

4. 运行和验证

保存并从 Julia REPL 运行 transform_text.jl：

include("transform_text.jl")

脚本将打印消息，表示其进度：

Starting text transformation...
Reading from meeting_notes.txt and writing to processed_notes.txt
Transformation complete. Processed 7 lines.
Output saved to processed_notes.txt

运行后，打开 processed_notes.txt。其内容应为：

AGENDA: PROJECT PHOENIX REVIEW
ATTENDEES: ALICE, BOB, CHARLIE

DISCUSSION POINTS:
- PROGRESS UPDATE
- BUDGET ALLOCATION
- NEXT MILESTONES

ACTION ITEMS TO BE FINALIZED.

meeting_notes.txt 中的所有文本现在应均为大写。

练习 3：维护一个简单的活动日志

对于本练习，您将创建一个脚本，每次执行时都会向日志文件追加带时间戳的消息。这对于记录某些自动化任务或脚本的运行时间很有帮助。

1. 编写 Julia 脚本

创建一个 Julia 文件，例如 log_activity.jl，内容如下。该脚本使用 Julia 标准库中的 Dates 模块来获取当前日期和时间。

# log_activity.jl
using Dates # 导入 Dates 模块以支持时间戳功能

function append_to_log(log_filepath::String, message::String)
    try
        timestamp = Dates.format(now(), "yyyy-mm-dd HH:MM:SS") # 获取当前时间的格式化字符串
        log_entry = "$timestamp : $message\n"                 # 创建日志条目

        open(log_filepath, "a") do log_file # 以追加模式("a")打开日志文件
            write(log_file, log_entry)
        end # log_file 自动关闭

        println("成功写入日志: $log_filepath")
    catch e
        println("写入日志 $log_filepath 时出错: $e")
    end
end

log_file_path = "activity.log"
activity_message = "Script execution started."
append_to_log(log_file_path, activity_message)

# 您可以添加另一条消息表示完成
activity_message_done = "Script execution finished."
append_to_log(log_file_path, activity_message_done)

2. 代码解析

• using Dates：此行使 Dates 模块中的函数可用，例如 now() 和 Dates.format()。
• timestamp = Dates.format(now(), "yyyy-mm-dd HH:MM:SS")：now() 获取当前日期和时间，Dates.format() 根据提供的格式将其转换为人类可读的字符串。
• open(log_filepath, "a") do log_file：文件以追加模式（"a"）打开。如果文件存在，新数据将添加到末尾。如果不存在，则创建它。
• write(log_file, log_entry)：将格式化的 log_entry 追加到文件中。

3. 运行和验证

保存 log_activity.jl。从 Julia REPL 运行它：

include("log_activity.jl")

输出：

Successfully wrote to log: activity.log
Successfully wrote to log: activity.log

现在，检查 activity.log 的内容。它应该有两行新的内容，类似于这样（时间戳将反映您运行它的时间）：

2023-10-27 10:30:05 : Script execution started.
2023-10-27 10:30:05 : Script execution finished.

再运行几次脚本 include("log_activity.jl")。每次运行，都会有两条新的带时间戳的条目追加到 activity.log 中，显示了追加功能。例如，第二次运行后：

2023-10-27 10:30:05 : Script execution started.
2023-10-27 10:30:05 : Script execution finished.
2023-10-27 10:32:15 : Script execution started.
2023-10-27 10:32:15 : Script execution finished.

这些练习为在 Julia 中与文件交互打下了基础。您已经学会了读取数据、处理数据并将其写入文件，这些在许多编程任务中都很常见，从简单的工具到复杂的数据处理流程。随着您持续学习，您会发现这些技能必不可少。