Python3 輸入和輸出

在前面幾個章節中，我們其實已經接觸了Python 的輸入輸出的功能。 本章節我們將具體介紹Python 的輸入輸出。

輸出格式美化

Python兩種輸出值的方式: 表達式語句和print() 函數。

第三種方式是使用文件對象的write() 方法，標準輸出文件可以用sys.stdout 引用。

如果你希望輸出的形式更加多樣，可以使用str.format() 函數來格式化輸出值。

如果你希望將輸出的值轉成字符串，可以使用repr() 或str() 函數來實現。

• str()：函數返回一個用戶易讀的表達形式。
• repr()：產生一個解釋器易讀的表達形式。

例如

>>> s = 'Hello, w3big'
>>> str(s)
'Hello, w3big'
>>> repr(s)
"'Hello, w3big'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'x 的值为： ' + repr(x) + ',  y 的值为：' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
x 的值为： 32.5,  y 的值为：40000...
>>> #  repr() 函数可以转义字符串中的特殊字符
... hello = 'hello, w3big\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, w3big\n'
>>> # repr() 的参数可以是 Python 的任何对象
... repr((x, y, ('Google', 'w3big')))
"(32.5, 40000, ('Google', 'w3big'))"

這裡有兩種方式輸出一個平方與立方的表:

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # 注意前一行 'end' 的使用
...     print(repr(x*x*x).rjust(4))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

>>> for x in range(1, 11):
...     print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

注意：在第一個例子中,每列間的空格由print()添加。

這個例子展示了字符串對象的rjust() 方法, 它可以將字符串靠右, 並在左邊填充空格。

還有類似的方法, 如ljust() 和center()。 這些方法並不會寫任何東西, 它們僅僅返回新的字符串。

另一個方法zfill(), 它會在數字的左邊填充0，如下所示：

>>> '12'.zfill(5)
'00012'
>>> '-3.14'.zfill(7)
'-003.14'
>>> '3.14159265359'.zfill(5)
'3.14159265359'

str.format() 的基本使用如下:

>>> print('{}网址： "{}!"'.format('本教程', 'www.w3big.com'))
本教程网址： "www.w3big.com!"

括號及其里面的字符(稱作格式化字段) 將會被format() 中的參數替換。

在括號中的數字用於指向傳入對像在format() 中的位置，如下所示：

>>> print('{0} 和 {1}'.format('Google', 'w3big'))
Google 和 w3big
>>> print('{1} 和 {0}'.format('Google', 'w3big'))
w3big 和 Google

如果在format() 中使用了關鍵字參數, 那麼它們的值會指向使用該名字的參數。

>>> print('{name}网址： {site}'.format(name='本教程', site='www.w3big.com'))
本教程网址： www.w3big.com

位置及關鍵字參數可以任意的結合:

>>> print('站点列表 {0}, {1}, 和 {other}。'.format('Google', 'w3big',
                                                       other='Taobao'))
站点列表 Google, w3big, 和 Taobao。

>>> import math
>>> print('常量 PI 的值近似为： {}。'.format(math.pi))
常量 PI 的值近似为： 3.141592653589793。
>>> print('常量 PI 的值近似为： {!r}。'.format(math.pi))
常量 PI 的值近似为： 3.141592653589793。

可選項':' 和格式標識符可以跟著字段名。 這就允許對值進行更好的格式化。 下面的例子將Pi 保留到小數點後三位：

>>> import math
>>> print('常量 PI 的值近似为 {0:.3f}。'.format(math.pi))
常量 PI 的值近似为 3.142。

在':' 後傳入一個整數, 可以保證該域至少有這麼多的寬度。 用於美化表格時很有用。

>>> table = {'Google': 1, 'w3big': 2, 'Taobao': 3}
>>> for name, number in table.items():
...     print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, number))
...
w3big     ==>          2
Taobao     ==>          3
Google     ==>          1

如果你有一個很長的格式化字符串, 而你不想將它們分開, 那麼在格式化時通過變量名而非位置會是很好的事情。

最簡單的就是傳入一個字典, 然後使用方括號'[]' 來訪問鍵值:

>>> table = {'Google': 1, 'w3big': 2, 'Taobao': 3}
>>> print('w3big: {0[w3big]:d}; Google: {0[Google]:d}; '
          'Taobao: {0[Taobao]:d}'.format(table))
w3big: 2; Google: 1; Taobao: 3

也可以通過在table 變量前使用'**' 來實現相同的功能：

>>> table = {'Google': 1, 'w3big': 2, 'Taobao': 3}
>>> print('w3big: {w3big:d}; Google: {Google:d}; Taobao: {Taobao:d}'.format(**table))
w3big: 2; Google: 1; Taobao: 3

舊式字符串格式化

% 操作符也可以實現字符串格式化。 它將左邊的參數作為類似sprintf() 式的格式化字符串, 而將右邊的代入, 然後返回格式化後的字符串. 例如:

>>> import math
>>> print('常量 PI 的值近似为：%5.3f。' % math.pi)
常量 PI 的值近似为：3.142。

因為str.format() 比較新的函數， 大多數的Python 代碼仍然使用% 操作符。 但是因為這種舊式的格式化最終會從該語言中移除, 應該更多的使用str.format().

讀取鍵盤輸入

Python提供了input() 置函數從標準輸入讀入一行文本，默認的標準輸入是鍵盤。

input 可以接收一個Python表達式作為輸入，並將運算結果返回。

#!/usr/bin/python3

str = input("请输入：");
print ("你输入的内容是: ", str)

這會產生如下的對應著輸入的結果：

请输入：本教程
你输入的内容是:  本教程

讀和寫文件

open() 將會返回一個file 對象，基本語法格式如下:

open(filename, mode)

• filename：filename 變量是一個包含了你要訪問的文件名稱的字符串值。
• mode：mode決定了打開文件的模式：只讀，寫入，追加等。 所有可取值見如下的完全列表。 這個參數是非強制的，默認文件訪問模式為只讀(r)。

不同模式打開文件的完全列表：

以下實例將字符串寫入到文件foo.txt 中：

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "w")

f.write( "Python 是一个非常好的语言。\n是的，的确非常好!!\n" )

# 关闭打开的文件
f.close()

• 第一個參數為要打開的文件名。
• 第二個參數描述文件如何使用的字符。 mode 可以是'r' 如果文件只讀, 'w' 只用於寫(如果存在同名文件則將被刪除), 和'a' 用於追加文件內容; 所寫的任何數據都會被自動增加到末尾. 'r+' 同時用於讀寫。 mode 參數是可選的; 'r' 將是默認值。

此時打開文件foo.txt,顯示如下：

$ cat /tmp/foo.txt 
Python 是一个非常好的语言。
是的，的确非常好!!

文件對象的方法

本節中剩下的例子假設已經創建了一個稱為f 的文件對象。

f.read()

為了讀取一個文件的內容，調用f.read(size), 這將讀取一定數目的數據, 然後作為字符串或字節對象返回。

size 是一個可選的數字類型的參數。 當size 被忽略了或者為負, 那麼該文件的所有內容都將被讀取並且返回。

以下實例假定文件foo.txt 已存在（上面實例中已創建）：

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "r")

str = f.read()
print(str)

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，輸出結果為：

Python 是一个非常好的语言。
是的，的确非常好!!

f.readline()

f.readline() 會從文件中讀取單獨的一行。 換行符為'\n'。 f.readline() 如果返回一個空字符串, 說明已經已經讀取到最後一行。

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "r")

str = f.readline()
print(str)

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，輸出結果為：

Python 是一个非常好的语言。

f.readlines()

f.readlines() 將返回該文件中包含的所有行。

如果設置可選參數sizehint, 則讀取指定長度的字節, 並且將這些字節按行分割。

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "r")

str = f.readlines()
print(str)

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，輸出結果為：

['Python 是一个非常好的语言。\n', '是的，的确非常好!!\n']

另一種方式是迭代一個文件對象然後讀取每行:

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "r")

for line in f:
    print(line, end='')

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，輸出結果為：

Python 是一个非常好的语言。
是的，的确非常好!!

這個方法很簡單, 但是並沒有提供一個很好的控制。 因為兩者的處理機制不同, 最好不要混用。

f.write()

f.write(string) 將string 寫入到文件中, 然後返回寫入的字符數。

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo.txt", "w")

num = f.write( "Python 是一个非常好的语言。\n是的，的确非常好!!\n" )
print(num)
# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，輸出結果為：

29

如果要寫入一些不是字符串的東西, 那麼將需要先進行轉換:

#!/usr/bin/python3

# 打开一个文件
f = open("/tmp/foo1.txt", "w")

value = ('www.w3big.com', 14)
s = str(value)
f.write(s)

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，打開foo1.txt 文件：

$ cat /tmp/foo1.txt 
('www.w3big.com', 14)

f.tell()

f.tell() 返回文件對象當前所處的位置, 它是從文件開頭開始算起的字節數。

f.seek()

如果要改變文件當前的位置, 可以使用f.seek(offset, from_what) 函數。

from_what 的值, 如果是0 表示開頭, 如果是1 表示當前位置, 2 表示文件的結尾，例如：

• seek(x,0) ： 從起始位置即文件首行首字符開始移動x 個字符
• seek(x,1) ： 表示從當前位置往後移動x個字符
• seek(-x,2)：表示從文件的結尾往前移動x個字符

from_what 值為默認為0，即文件開頭。 下面給出一個完整的例子：

>>> f = open('/tmp/foo.txt', 'rb+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5)     # 移动到文件的第六个字节
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2) # 移动到文件的倒数第三字节
13
>>> f.read(1)
b'd'

f.close()

當你處理完一個文件後, 調用f.close() 來關閉文件並釋放系統的資源，如果嘗試再調用該文件，則會拋出異常。

>>> f.close()
>>> f.read()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in ?
ValueError: I/O operation on closed file
<pre>
<p>
当处理一个文件对象时, 使用 with 关键字是非常好的方式。在结束后, 它会帮你正确的关闭文件。 而且写起来也比 try - finally 语句块要简短:</p>
<pre>
>>> with open('/tmp/foo.txt', 'r') as f:
...     read_data = f.read()
>>> f.closed
True

文件對像還有其他方法, 如isatty() 和trucate(), 但這些通常比較少用。

pickle 模塊

python的pickle模塊實現了基本的數據序列和反序列化。

通過pickle模塊的序列化操作我們能夠將程序中運行的對象信息保存到文件中去，永久存儲。

通過pickle模塊的反序列化操作，我們能夠從文件中創建上一次程序保存的對象。

基本接口：

pickle.dump(obj, file, [,protocol])

有了pickle 這個對象, 就能對file 以讀取的形式打開:

x = pickle.load(file)

註解：從file中讀取一個字符串，並將它重構為原來的python對象。

file:類文件對象，有read()和readline()接口。

實例1：

#!/usr/bin/python3
import pickle

# 使用pickle模块将数据对象保存到文件
data1 = {'a': [1, 2.0, 3, 4+6j],
         'b': ('string', u'Unicode string'),
         'c': None}

selfref_list = [1, 2, 3]
selfref_list.append(selfref_list)

output = open('data.pkl', 'wb')

# Pickle dictionary using protocol 0.
pickle.dump(data1, output)

# Pickle the list using the highest protocol available.
pickle.dump(selfref_list, output, -1)

output.close()

實例2：

#!/usr/bin/python3
import pprint, pickle

#使用pickle模块从文件中重构python对象
pkl_file = open('data.pkl', 'rb')

data1 = pickle.load(pkl_file)
pprint.pprint(data1)

data2 = pickle.load(pkl_file)
pprint.pprint(data2)

pkl_file.close()