Trabajando con archivos binarios

¿Qué es un `bytearray`?

Un bytearray es una clase en Python que permite almacenar datos en forma de una secuencia mutable de bytes. Es especialmente útil cuando se trabaja con datos binarios, como imágenes, archivos de audio o cualquier otro tipo de información que no esté en formato de texto. A diferencia de las cadenas de bytes (bytes), que son inmutables, los bytearray son mutables, lo que significa que puedes cambiar su contenido después de crearlos.

Sus características son:

Mutable: Puedes modificar un bytearray después de haberlo creado. Esto incluye cambiar, agregar o eliminar bytes.
Almacenamiento de datos amorfos: Un bytearray puede contener datos que no tienen una estructura predefinida, lo que es ideal para datos binarios.
Indexación: Puedes acceder a los elementos de un bytearray utilizando la indexación convencional, como lo harías con una lista.
Función len(): Puedes utilizar la función len() para obtener el número de bytes en un bytearray.
Valores enteros: Los elementos del bytearray deben ser enteros. Intentar establecer un elemento con un valor que no sea un entero provocará una excepción TypeError.
Rango de valores: Cada elemento del bytearray debe ser un valor entero dentro del rango de 0 a 255. Si intentas asignar un valor fuera de este rango, se generará una excepción ValueError.
Impresión de elementos: Puedes imprimir los elementos de un bytearray utilizando la función hex(), lo que permite visualizar los valores en formato hexadecimal.
Inicialización: Puedes crear un bytearray de varias maneras. Por ejemplo:
- Con un tamaño fijo: data = bytearray(10) crea un bytearray con capacidad para 10 bytes, inicializados a cero.
- Con una cadena de bytes: data = bytearray(b"hello") crea un bytearray a partir de una cadena de bytes.
- Con una lista de enteros: data = bytearray([65, 66, 67]) crea un bytearray que contiene los bytes correspondientes a los valores enteros (en este caso, A, B y C).

Aquí hay un ejemplo que ilustra algunas operaciones comunes con un bytearray:

# Crear un bytearray de 10 bytes
data = bytearray(10)
print(data)  # Salida: bytearray(b'\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00')

# Modificar un byte
data[0] = 65  # Cambiar el primer byte a 65 (corresponde a 'A')
print(data)  # Salida: bytearray(b'A\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00')

# Agregar nuevos bytes
data.append(66)  # Agregar 66 (corresponde a 'B')
print(data)  # Salida: bytearray(b'A\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00B')

# Convertir a bytes
bytes_data = bytes(data)
print(bytes_data)  # Salida: b'A\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00\x00B'

Veamos otro ejemplo:

data = bytearray(10)

for i in range(len(data)):
    data[i] = 10 - i

for b in data:
    print(hex(b))

Escritura en un archivo binario

Veamos cómo escribir un bytearray en un archivo binario y cómo leer ese contenido de nuevo en Python. Para escribir un bytearray en un archivo binario, debes seguir algunos pasos importantes:

Se crea un bytearray con valores. Por ejemplo, puedes inicializarlo con valores a partir de 10, o puedes usar la función ord('a') para obtener valores ASCII.
Abre el archivo en modo binario para escritura ('wb'), lo que indica que estás trabajando con datos binarios.
Utiliza el método write() para enviar el bytearray al archivo. Este método devuelve la cantidad de bytes escritos correctamente.
Cerramos el archivo después de la escritura.

Aquí tienes el código que realiza la escritura de un bytearray en un archivo binario:

from os import strerror

# Inicializa el bytearray
data = bytearray(10)

# Llena el bytearray con valores
for i in range(len(data)):
    data[i] = 10 + i  # Valores de 10 a 19

try:
    # Abre el archivo en modo binario para escritura
    binary_file = open('file.bin', 'wb')
    binary_file.write(data)  # Escribe el bytearray en el archivo
    binary_file.close()  # Cierra el archivo
except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

Lectura de un archivo binario

Para leer el contenido de un archivo binario y almacenarlo en un bytearray, se utiliza el método readinto(), que llena un bytearray existente con los datos leídos. Aquí están los pasos:

Abre el archivo en modo binario para lectura ('rb').
Usa el método readinto() para leer los bytes directamente en un bytearray ya creado. Este método devuelve el número de bytes leídos con éxito.
Puedes imprimir el contenido del bytearray para verificar que los datos leídos son correctos.

Aquí tienes el código que lee el bytearray de un archivo binario:

from os import strerror

data = bytearray(10)  # Crea un bytearray con espacio para 10 bytes

try:
    # Abre el archivo en modo binario para lectura
    binary_file = open('file.bin', 'rb')
    num_bytes_read = binary_file.readinto(data)  # Llena el bytearray con datos
    binary_file.close()  # Cierra el archivo

    # Imprime los valores leídos en formato hexadecimal
    for b in data:
        print(hex(b), end=' ')
except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

Lectura de ficheros binarios con `read()`

Tenemos una forma alternativa para leer archivos binarios: El método read() ofrece una forma sencilla de leer el contenido completo de un archivo binario en Python. A diferencia de readinto(), que requiere un bytearray existente para llenar, read() crea un nuevo objeto de tipo bytes, que es inmutable.

A continuación, se presenta el código que escribe un bytearray en un archivo binario y luego lo lee usando read():

from os import strerror

# Inicializa el bytearray
data = bytearray(10)

# Llena el bytearray con valores
for i in range(len(data)):
    data[i] = 10 + i  # Valores de 10 a 19

try:
    # Abre el archivo en modo binario para escritura
    binary_file = open('file.bin', 'wb')
    binary_file.write(data)  # Escribe el bytearray en el archivo
    binary_file.close()  # Cierra el archivo
except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

# Ingresa aquí el código que lee los bytes del stream.
try:
    # Abre el archivo en modo binario para lectura
    binary_file = open('file.bin', 'rb')
    
    # Lee todo el contenido del archivo en un objeto de bytes
    data = binary_file.read()
    binary_file.close()  # Cierra el archivo

    # Convierte el objeto de bytes a bytearray para manipulación
    byte_data = bytearray(data)

    # Imprime los valores leídos en formato hexadecimal
    for b in byte_data:
        print(hex(b), end=' ')
except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

El método read() también permite especificar el número máximo de bytes a leer al invocarlo con un argumento. Esto es útil cuando deseas controlar la cantidad de datos que se leen del archivo en una sola operación.

Número de Bytes: Al pasar un argumento, read(n) intentará leer hasta n bytes del archivo.
Longitud del Objeto Devuelto: La longitud del objeto devuelto por read(n) puede ser menor que n si se alcanza el final del archivo antes de haber leído todos los bytes solicitados.

A continuación, se muestra un ejemplo que escribe un bytearray en un archivo binario y luego lee los primeros 5 bytes usando el método read():

from os import strerror

# Inicializa el bytearray
data = bytearray(10)

# Llena el bytearray con valores
for i in range(len(data)):
    data[i] = 10 + i  # Valores de 10 a 19

try:
    # Abre el archivo en modo binario para escritura
    binary_file = open('file.bin', 'wb')
    binary_file.write(data)  # Escribe el bytearray en el archivo
    binary_file.close()  # Cierra el archivo
except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

# Ingresa aquí el código que lee los bytes del stream.
try:
    # Abre el archivo en modo binario para lectura
    binary_file = open('file.bin', 'rb')
    
    # Lee los primeros 5 bytes del archivo
    data = bytearray(binary_file.read(5))  # Leer 5 bytes
    binary_file.close()  # Cierra el archivo

    # Imprime los valores leídos en formato hexadecimal
    for b in data:
        print(hex(b), end=' ')

except IOError as e:
    print("Se produjo un error de E/S:", strerror(e.errno))

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Lectura de un archivo binario

Lectura de ficheros binarios con read()

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