Daten in Dateien

Kurz gesagt: CSV ist eine Textdatei, in der jede Zeile ein Datensatz ist und die Werte durch Kommas getrennt sind; das Programm teilt die Zeilen in Teile und macht daraus Objekte.

Problem

Text, aber du brauchst Zahlen

Das Lager exportiert seine Produkte in eine Datei. Jede Zeile ist ein Produkt: Name, Preis und Bestand, durch Kommas getrennt. Die erste Zeile sagt, was in jeder Spalte steht:

products.csv

Name,Preis,Bestand
Brot,1.20,30
Milch,2.10,18
Kaffeebohnen,18.90,12

Die Datei lesen kannst du schon. Aber für das Programm ist die Zeile nur Text:

String line = "Brot,1.20,30";
System.out.println(line.length());
System.out.println(line.charAt(5));

Ausgabe

12
1

Es weiß nicht, dass 1.20 ein Preis ist und 30 eine Anzahl. Um auszurechnen, was die Ware wert ist, musst du jede Zeile in etwas mit Feldern verwandeln: in ein Product-Objekt.

Die Idee

CSV: Zeile zu Objekt

So eine Datei heißt CSV (comma-separated values, „durch Kommas getrennte Werte“). Excel liest sie, Datenbanken lesen sie, jedes Programm liest sie. Eine Zeile wird in drei Schritten zum Objekt: split, jeden Teil in den passenden Typ umwandeln, der Konstruktor.

Am bequemsten ist das eine statische Methode in der Klasse selbst:

class Product {
    String name;
    double price;
    int stock;

    Product(String name, double price, int stock) {
        this.name = name;
        this.price = price;
        this.stock = stock;
    }

    static Product fromCsv(String line) {
        String[] f = line.split(",");
        if (f.length != 3) {
            throw new IllegalArgumentException("3 Spalten erwartet, es sind " + f.length);
        }
        return new Product(f[0].strip(), Double.parseDouble(f[1].strip()), Integer.parseInt(f[2].strip()));
    }

    String toCsv() {
        return name + "," + price + "," + stock;
    }
}

Product p = Product.fromCsv("Kaffeebohnen,18.90,12");
System.out.printf("%s: %.2f € x %d = %.2f €%n", p.name, p.price, p.stock, p.price * p.stock);

Ausgabe

Kaffeebohnen: 18.90 € x 12 = 226.80 €

fromCsv ist die einzige Stelle, die weiß, wie die Zeile aussieht. Ändert sich das Format, änderst du nur sie. Die Prüfung der Spaltenanzahl wirft eine IllegalArgumentException mit einer klaren Meldung, statt dass das Programm später mit einem Index außerhalb des Arrays abbricht.

Was fromCsv mit der Zeile macht, Schritt für Schritt, mit seinem Rumpf in main ausgeschrieben:

String line = "Kaffeebohnen,18.90,12";
String[] f = line.split(",");
String name = f[0];
double price = Double.parseDouble(f[1]);
int stock = Integer.parseInt(f[2]);
Product p = new Product(name, price, stock);
System.out.println(p.name + ": " + p.price + " € x " + p.stock);
System.out.printf("%.2f €%n", p.price * p.stock);

Schritt für Schritt, in Worten

1. Die Zeile aus der Datei ist ein String. Für das Programm ist die 18.90 darin nur vier Zeichen.
2. split schneidet die Zeile an jedem Komma: ein Array aus drei Strings.
3. Der Name bleibt ein String.
4. parseDouble macht aus dem String "18.90" die Zahl 18.9. Mit ihr kannst du jetzt rechnen.
5. parseInt macht aus "12" die ganze Zahl 12.
6. Der Konstruktor legt die drei Werte in die Felder eines neuen Product, und p zeigt darauf.
7. p.price wird als 18.9 ausgegeben: Die Null am Ende stand nur im Text.
8. Der Preis mal den Bestand: Jetzt ist es eine Rechnung mit Zahlen.

Sieh es dir an

Die ganze Datei

Du lädst alle Produkte in ein Array und rechnest den Wert der Ware aus:

Path file = Path.of("products.csv");
try {
    Files.writeString(file, "Name,Preis,Bestand\nBrot,1.20,30\nMilch,2.10,18\nKaffeebohnen,18.90,12\n");
    List<String> lines = Files.readAllLines(file);
    Product[] products = new Product[lines.size() - 1];
    int count = 0;
    boolean header = true;
    for (String line : lines) {
        if (header) {
            header = false;
            continue;
        }
        products[count] = Product.fromCsv(line);
        count++;
    }
    double value = 0;
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        value += products[i].price * products[i].stock;
    }
    System.out.printf("%d Produkte, Warenwert %.2f €%n", count, value);
} catch (IOException e) {
    System.out.println("Fehler beim Lesen von " + file + ": " + e.getMessage());
}

Ausgabe

3 Produkte, Warenwert 300.60 €

• Das Array hat ein Element weniger als die Zeilen, weil die erste Zeile die Kopfzeile ist.
• header ist nur im ersten Durchlauf true. Dann wird die Zeile mit continue übersprungen.
• count zählt, wie viele Produkte bisher im Array sind, und ist der Index für das nächste.

Im Modul „Collections“ siehst du eine Liste, die von selbst wächst, und dann brauchst du das Zählen mit count nicht mehr.

Die Idee

Fehlerhafte Zeilen

Die Dateien schreiben Menschen und andere Programme. Früher oder später kommt eine Zeile ohne eine Spalte, mit einem Wort statt einer Zahl, oder eine leere Zeile:

products.csv

Name,Preis,Bestand
Brot,1.20,30
Milch,2.10
Kaffee,sieben,4

Tee,3.50,25

Ein Fehler soll nicht das Laden von allem anderen stoppen. Jede Zeile steht in ihrem eigenen try, und die Meldung nennt die Nummer der Zeile, damit jemand sie korrigieren kann:

Path file = Path.of("products.csv");
try {
    Files.writeString(file, "Name,Preis,Bestand\nBrot,1.20,30\nMilch,2.10\nKaffee,sieben,4\n\nTee,3.50,25\n");
    List<String> lines = Files.readAllLines(file);
    Product[] products = new Product[lines.size()];
    int count = 0;
    int row = 0;
    for (String line : lines) {
        row++;
        if (row == 1 || line.isBlank()) {
            continue;
        }
        try {
            products[count] = Product.fromCsv(line);
            count++;
        } catch (NumberFormatException e) {
            System.out.println("Zeile " + row + ": ungültige Zahl (" + e.getMessage() + ")");
        } catch (IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("Zeile " + row + ": " + e.getMessage());
        }
    }
    System.out.println("Geladen: " + count);
} catch (IOException e) {
    System.out.println("Fehler beim Lesen von " + file + ": " + e.getMessage());
}

Ausgabe

Zeile 3: 3 Spalten erwartet, es sind 2
Zeile 4: ungültige Zahl (For input string: "sieben")
Geladen: 2

• Leere Zeilen werden mit isBlank() übersprungen.
• NumberFormatException ist eine Unterklasse von IllegalArgumentException, deshalb steht sie zuerst. Sonst würde das allgemeine catch auch sie fangen.
• Das Programm sagt „Geladen: 2“ und macht mit ihnen weiter.

Probier es aus

Leere Spalten

In der ersten Zeile ist der Preis leer, in der zweiten der Bestand:

Was gibt das Programm aus?

System.out.println("Kaffee,,4".split(",").length);
System.out.println("Kaffee,7.50,".split(",").length);
System.out.println("Kaffee,7.50,".split(",", -1).length);

Antwort

3
2
3

2
2
3

3
3
3

Prüfen

Die Idee

Objekte zu CSV

Die andere Richtung ist eine Methode, die die Zeile zusammenbaut:

String toCsv() {
    return name + "," + price + "," + stock;
}

Du schreibst die Kopfzeile und danach eine Zeile für jedes Objekt:

Product[] stock = { new Product("Brot", 1.2, 30), new Product("Milch", 2.1, 18) };
Path file = Path.of("stock.csv");
try {
    try (BufferedWriter out = Files.newBufferedWriter(file)) {
        out.write("Name,Preis,Bestand");
        out.newLine();
        for (Product p : stock) {
            out.write(p.toCsv());
            out.newLine();
        }
    }
    System.out.print(Files.readString(file));
} catch (IOException e) {
    System.out.println("Fehler beim Schreiben von " + file + ": " + e.getMessage());
}

Ausgabe

Name,Preis,Bestand
Brot,1.2,30
Milch,2.1,18

fromCsv kann diese Datei wieder einlesen. Speichern und Lesen müssen dasselbe Format verwenden.

Vorsicht, wenn du die Preise mit String.format speicherst. Es folgt den Spracheinstellungen des Computers, und im Deutschen und in vielen anderen Sprachen ist das Dezimalzeichen ein Komma:

String de = String.format(Locale.of("de"), "%s,%.2f,%d", "Brot", 1.2, 30);
System.out.println(de + "  -> " + de.split(",").length + " Spalten");
String root = String.format(Locale.ROOT, "%s,%.2f,%d", "Brot", 1.2, 30);
System.out.println(root + "  -> " + root.split(",").length + " Spalten");

Ausgabe

Brot,1,20,30  -> 4 Spalten
Brot,1.20,30  -> 3 Spalten

1,20 wird zu zwei Spalten, und die Zeilen verschieben sich. Für Dateien, die ein anderes Programm liest, gib Locale.ROOT an (java.util.Locale). Damit kommt immer ein Punkt heraus, auf jedem Computer.

Probier es aus

Finde den Fehler

Das Programm soll die drei Produkte aus products.csv laden, aber es bricht schon bei der ersten Zeile ab:

Fehler

Exception in thread "main" java.lang.NumberFormatException: For input string: "Preis"

Wähle die Zeile mit dem Fehler.

1int row = 0;2int loaded = 0;3for (String line : lines) {4 row++;5 if (row == 0) {6 continue;7 }8 Product p = Product.fromCsv(line);9 loaded++;10}11System.out.println("Geladen: " + loaded);

Prüfen

Die Idee

Spalten nach Namen

Ein anderes Programm exportiert dieselben Daten, aber mit den Spalten in einer anderen Reihenfolge und mit einer Spalte mehr. Schreibst du f[1] für den Preis, liest du bei einem neuen Format die falsche Spalte und merkst es nicht. Sicherer ist es, die Spalte über ihren Namen in der Kopfzeile zu finden:

static int column(String[] header, String name) {
    for (int i = 0; i < header.length; i++) {
        if (header[i].strip().equalsIgnoreCase(name)) {
            return i;
        }
    }
    throw new IllegalArgumentException("Keine Spalte " + name);
}

Path file = Path.of("export.csv");
try {
    Files.writeString(file, "Bestand,Name,Nummer,Preis\n30,Brot,1001,1.20\n18,Milch,1002,2.10\n");
    int nameCol = -1;
    int priceCol = -1;
    for (String line : Files.readAllLines(file)) {
        String[] f = line.split(",");
        if (nameCol == -1) {
            nameCol = column(f, "name");
            priceCol = column(f, "preis");
            continue;
        }
        System.out.println(f[nameCol] + ": " + f[priceCol] + " €");
    }
} catch (IOException e) {
    System.out.println(e.getMessage());
}

Ausgabe

Brot: 1.20 €
Milch: 2.10 €

Der erste Durchlauf findet nur, wo die Spalten sind. Danach wird jede Zeile über diese Indizes gelesen. Gibt es die Spalte nicht, wirft column sofort eine Exception, statt falsche Daten zu lesen.

Genauer, für Neugierige

• Ein Komma im Wert. „Gouda, mittelalt“ enthält ein Komma. In CSV kommt so ein Wert in Anführungszeichen: "Gouda, mittelalt",9.80,5, und ein Anführungszeichen darin wird doppelt geschrieben: "". Dann reicht split(",") nicht mehr. In echten Projekten nimmt man eine Bibliothek wie OpenCSV oder Apache Commons CSV, die alle Regeln kennt.
• Ein anderes Trennzeichen. Excel auf einem Computer mit deutschen Einstellungen speichert CSV oft mit ;, genau weil das Komma das Dezimalzeichen ist.
• Serialisierung. Java kann mit ObjectOutputStream ein ganzes Objekt in eine Datei schreiben, wenn die Klasse Serializable implementiert. Die Datei ist dann binär: Ein Mensch kann sie nicht lesen, und sie geht kaputt, wenn sich die Klasse ändert. Textformate wie CSV und JSON sind berechenbarer und werden deshalb öfter verwendet.

Übung

Daten, die lebendig werden

Löse die Aufgaben in deinem Editor. Das Programm legt die Eingabedatei zuerst selbst an.

1. CSV-Auswertung. Lege people.csv mit dem Inhalt unten an. Gib das Durchschnittsalter aus (Ganzzahldivision), wer am ältesten ist und wie viele Personen aus jeder Stadt kommen, in der Reihenfolge, in der die Städte vorkommen. Die Städte speicherst du in einem Array String[], die Anzahlen in einem int[] derselben Größe.

people.csv

Name,Alter,Stadt
Jonas,34,Berlin
Maria,28,Hamburg
Thomas,41,Berlin
Anna,25,München

Ausgabe

Durchschnittsalter: 32
Am ältesten: Thomas, 41
Personen aus Berlin: 2
Personen aus Hamburg: 1
Personen aus München: 1

2. Den Helden speichern. Eine Klasse Hero mit Name, Level, Leben und Gold. Die Methode save(Path file) speichert den Helden als Zeilen schlüssel=wert, und die statische Methode load(Path file) erzeugt aus so einer Datei einen neuen Hero. Erzeuge „Arin“ mit Level 6, 100 Leben und 120 Gold, erhöhe sein Level um 1, nimm ihm 15 Leben, gib ihm 220 Gold, speichere ihn, gib die Datei aus und lade ihn wieder.

Ausgabe

name=Arin
level=7
health=85
gold=340
Geladen: Arin, Level 7, Leben 85, Gold 340

3. Doppelter Text. Lege text.txt mit dem Text unten an. Teile ihn am Punkt (und den Leerzeichen danach) in Sätze und gib jeden Satz, der mehr als einmal vorkommt, einmal aus.

text.txt

Das ist Text. Das ist auch Text. Das ist Text.

Ausgabe

Doppelter Text: "Das ist Text."

Weitere Aufgaben

• Das teuerste Produkt. Lade products.csv aus der Lektion und gib das Produkt mit dem höchsten Preis aus und wie viele Produkte einen Bestand unter 20 haben.
• Korrigierte Zeilen. Lade die Datei mit den fehlerhaften Zeilen und schreibe die guten nach products-clean.csv und die fehlerhaften, mit der Nummer der Zeile und dem Grund, nach rejected.txt.
• Umsatzbericht. Eine Datei sales.csv mit den Spalten Datum,Produkt,Anzahl,Preis. Die Zeilen sind nach Datum sortiert. Gib den Umsatz für jeden Tag mit String.format in Spalten aus.

Test

Teste dich

1. Was ist die erste Zeile der meisten CSV-Dateien?

Eine Kopfzeile mit den Namen der SpaltenDie Anzahl der ZeilenDer erste Datensatz mit Daten

2. Warum muss catch (NumberFormatException e) vor catch (IllegalArgumentException e) stehen?

Weil NumberFormatException eine Unterklasse von IllegalArgumentException istWeil NumberFormatException eine Checked Exception istDie Reihenfolge ist egal

3. Was ist "Kaffee,7.50,".split(",").length?

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4. Du speicherst Preise mit String.format("%.2f", price) auf einem Computer mit deutschen Einstellungen. Was passiert mit der CSV-Datei?

Die Preise kommen mit einem Komma heraus, und jeder wird zu zwei SpaltenNichts, die Preise haben einen PunktDas Programm lässt sich nicht kompilieren

Prüfen

Lektion von vorn beginnen

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