Colab 雲端硬碟整合與檔案讀寫：Google Sheets、Excel、TXT 實戰
簡介
Google Colab 提供了一個方便的雲端 Python 開發環境。與 Google 雲端硬碟 (Google Drive) 整合是 Colab 的一項重要功能，它讓您可以：
- 直接在 Colab 中存取您雲端硬碟上的檔案 (資料集、程式碼、文件等)。
- 將 Colab 的輸出結果 (模型、圖表、處理後的資料) 儲存到雲端硬碟。
- 與他人共享雲端硬碟上的檔案，方便協作。
本文將介紹如何在 Colab 中掛載 Google 雲端硬碟，以及讀取和寫入 Google Sheets、Excel 和 TXT 這三種常見檔案格式的最實用方法。
掛載 Google 雲端硬碟
在 Colab 中掛載 Google 雲端硬碟有兩種主要方法：
方法一：使用 drive.mount() (簡單快速)
這是最簡單的方法，適合只需要存取 Google Drive 檔案的情況。
from google.colab import drive
drive.mount('/content/drive')
執行這段程式碼後：
- 會出現一個連結，點擊它。
- 在彈出的視窗中選擇您的 Google 帳戶。
- 授予 Colab 存取您 Google 雲端硬碟的權限。
- 複製驗證碼，貼回 Colab 的輸入框中，然後按 Enter。
掛載成功後，您的 Google 雲端硬碟根目錄會出現在 /content/drive/MyDrive。
您可以使用 Linux 檔案路徑語法 (例如 /content/drive/MyDrive/MyFolder/MyFile.txt) 來存取您的檔案。
重要提示： 每次重新啟動 Colab 工作階段時，都需要重新掛載 Google 雲端硬碟。
為了安全起見, 建議在程式碼中加入判斷，確認 Google Drive 是否已經掛載。
import os
from google.colab import drive
if not os.path.exists('/content/drive/MyDrive'): # 確認是否已經掛載
drive.mount('/content/drive')
方法二：使用 auth.authenticate_user() (進階)
如果您需要更精細的權限控制，或者需要存取其他 Google 服務 (例如 Google Sheets API)，建議使用此方法。
from google.colab import auth
auth.authenticate_user()
執行這段程式碼後，會出現與 drive.mount() 類似的授權流程。
此方法通常與 Google API 的 Python 客戶端函式庫 (例如 google-api-python-client、gspread) 一起使用。
讀取和寫入檔案
在檔案讀寫的部分，為了程式碼簡潔和通用性，建議直接使用檔案的絕對路徑，而不用再額外使用 cd 或 os.chdir() 切換工作目錄。
Google Sheets
推薦方法： 使用 gspread 函式庫。
安裝：
!pip install gspread
範例程式碼：
import gspread
import pandas as pd
# 1. 驗證 (使用服務帳戶金鑰)
# - 將您的服務帳戶金鑰 JSON 檔案上傳到 Colab (或放在 Google Drive 中)。
gc = gspread.service_account(filename='/content/drive/MyDrive/path/to/your/credentials.json')
# 2. 開啟試算表 (使用試算表 ID 或網址)
spreadsheet = gc.open_by_key('YOUR_SPREADSHEET_ID') # 替換為您的試算表 ID
# 或 spreadsheet = gc.open_by_url('YOUR_SPREADSHEET_URL')
# 3. 選擇工作表
worksheet = spreadsheet.sheet1 # 選擇第一個工作表
# 4. 讀取資料 (轉換為 Pandas DataFrame)
data = worksheet.get_all_records()
df = pd.DataFrame(data)
# 5. (可選) 將資料寫入新的 Google Sheets 或覆蓋現有資料
# 建立新的試算表
# new_spreadsheet = gc.create('My New Spreadsheet')
# new_worksheet = new_spreadsheet.sheet1
# new_worksheet.update([df.columns.values.tolist()] + df.values.tolist()) # 標題 + 資料
# 覆蓋現有試算表
# worksheet.update([df.columns.values.tolist()] + df.values.tolist())
print(df.head())
服務帳戶金鑰：
1. 前往 Google Cloud Console。
2. 建立或選擇一個專案。
3. 在 API 和服務中啟用 Google Sheets API 和 Google Drive API。
4. 建立服務帳戶。
5. 建立服務帳戶金鑰 (JSON 格式)。
6. 將金鑰檔案下載到您的電腦，然後上傳到 Colab (或放在 Google Drive 中)。
7. 重要：將您的服務帳戶加入 Google 試算表的共用清單中（編輯者權限），否則即使有金鑰也無法存取。
Excel 檔案
推薦方法： 使用 pandas 函式庫。
安裝：
!pip install pandas openpyxl
範例程式碼：
import pandas as pd
# 讀取 Excel 檔案
excel_file_path = '/content/drive/MyDrive/path/to/your/file.xlsx'
df = pd.read_excel(excel_file_path, sheet_name='Sheet1') # 讀取指定的工作表
# (可選) 將 DataFrame 寫入 Excel 檔案
output_excel_file_path = '/content/drive/MyDrive/path/to/output/file.xlsx'
df.to_excel(output_excel_file_path, index=False, sheet_name='Sheet1')
print(df.head())
TXT 檔案
推薦方法： 使用 Python 內建的檔案 I/O 功能。
範例程式碼：
# 讀取 TXT 檔案
txt_file_path = '/content/drive/MyDrive/path/to/your/file.txt'
with open(txt_file_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
content = f.read()
print(content)
# (可選) 寫入 TXT 檔案
output_txt_file_path = '/content/drive/MyDrive/path/to/output/file.txt'
with open(output_txt_file_path, 'w', encoding='utf-8') as f:
f.write("Hello from Colab!\nThis is a new line.")
總結
透過本文介紹的方法，您可以輕鬆地在 Colab 中與 Google 雲端硬碟整合，並讀寫 Google Sheets、Excel 和 TXT 檔案。 善用這些技巧，可以讓您的 Colab 專案更具彈性和便利性。 無論是資料分析、機器學習還是其他應用，都能更有效率地進行！