Python3 輸入和輸出

在前面幾個(gè)章節(jié)中，我們其實(shí)已經(jīng)接觸了 Python 的輸入輸出的功能。本章節(jié)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(dá)式語(yǔ)句和 print() 函數(shù)。(第三種方式是使用文件對(duì)象的 write() 方法; 標(biāo)準(zhǔn)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(shù)來(lái)格式化輸出值。

如果你希望將輸出的值轉(zhuǎn)成字符串，可以使用 repr() 或 str() 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

str() 函數(shù)返回一個(gè)用戶易讀的表達(dá)形式。

repr() 產(chǎn)生一個(gè)解釋器易讀的表達(dá)形式。

例如

>>> s = 'Hello, world.'
>>> str(s)
'Hello, world.'
>>> repr(s)
"'Hello, world.'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
The value of x is 32.5, and y is 40000...
>>> #  repr() 函數(shù)可以轉(zhuǎn)義字符串中的特殊字符
... hello = 'hello, world\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, world\n'
>>> # repr() 的參數(shù)可以是 Python 的任何對(duì)象
... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"

這里有兩種方式輸出一個(gè)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(gè)例子中, 每列間的空格由 print() 添加。

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

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

另一個(gè)方法 zfill(), 它會(huì)在數(shù)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('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))
We are the knights who say "Ni!"

括號(hào)及其里面的字符 (稱作格式化字段) 將會(huì)被 format() 中的參數(shù)替換。

在括號(hào)中的數(shù)字用于指向傳入對(duì)象在 format() 中的位置，如下所示：

>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))
spam and eggs
>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))
eggs and spam

如果在 format() 中使用了關(guān)鍵字參數(shù), 那么它們的值會(huì)指向使用該名字的參數(shù)。

>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(
...       food='spam', adjective='absolutely horrible'))
This spam is absolutely horrible.

位置及關(guān)鍵字參數(shù)可以任意的結(jié)合:

>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',other='Georg'))
The story of Bill, Manfred, and Georg.

'!a' (使用 ascii()), '!s' (使用 str()) 和 '!r' (使用 repr()) 可以用于在格式化某個(gè)值之前對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)化:

>>> import math
>>> print('The value of PI is approximately {}.'.format(math.pi))
The value of PI is approximately 3.14159265359.
>>> print('The value of PI is approximately {!r}.'.format(math.pi))
The value of PI is approximately 3.141592653589793.

可選項(xiàng) ':' 和格式標(biāo)識(shí)符可以跟著字段名。 這就允許對(duì)值進(jìn)行更好的格式化。 下面的例子將 Pi 保留到小數(shù)點(diǎn)后三位：

>>> import math
>>> print('The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi))
The value of PI is approximately 3.142.

在 ':' 后傳入一個(gè)整數(shù), 可以保證該域至少有這么多的寬度。 用于美化表格時(shí)很有用。

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
>>> for name, phone in table.items():
...     print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone))
...
Jack       ==>       4098
Dcab       ==>       7678
Sjoerd     ==>       4127

如果你有一個(gè)很長(zhǎng)的格式化字符串, 而你不想將它們分開(kāi), 那么在格式化時(shí)通過(guò)變量名而非位置會(huì)是很好的事情。

最簡(jiǎn)單的就是傳入一個(gè)字典, 然后使用方括號(hào) '[]' 來(lái)訪問(wèn)鍵值 :

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
          'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

也可以通過(guò)在 table 變量前使用 '**' 來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能：

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

舊式字符串格式化

% 操作符也可以實(shí)現(xiàn)字符串格式化。 它將左邊的參數(shù)作為類似 sprintf() 式的格式化字符串, 而將右邊的代入, 然后返回格式化后的字符串. 例如:

>>> import math
>>> print('The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi)
The value of PI is approximately 3.142.

因?yàn)?str.format() 比較新的函數(shù)， 大多數(shù)的 Python 代碼仍然使用 % 操作符。但是因?yàn)檫@種舊式的格式化最終會(huì)從該語(yǔ)言中移除, 應(yīng)該更多的使用 str.format().

讀和寫文件

open() 將會(huì)返回一個(gè) file 對(duì)象，基本語(yǔ)法格式如下:

open(filename, mode)

實(shí)例:

>>> f = open('/tmp/workfile', 'w')

• 第一個(gè)參數(shù)為要打開(kāi)的文件名。
• 第二個(gè)參數(shù)描述文件如何使用的字符。 mode 可以是 'r' 如果文件只讀, 'w' 只用于寫 (如果存在同名文件則將被刪除), 和 'a' 用于追加文件內(nèi)容; 所寫的任何數(shù)據(jù)都會(huì)被自動(dòng)增加到末尾. 'r+' 同時(shí)用于讀寫。 mode 參數(shù)是可選的； 'r' 將是默認(rèn)值。

文件對(duì)象的方法

本節(jié)中剩下的例子假設(shè)已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)稱為 f 的文件對(duì)象。

f.read()

為了讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，調(diào)用 f.read(size), 這將讀取一定數(shù)目的數(shù)據(jù), 然后作為字符串或字節(jié)對(duì)象返回。

size 是一個(gè)可選的數(shù)字類型的參數(shù)。 當(dāng) size 被忽略了或者為負(fù), 那么該文件的所有內(nèi)容都將被讀取并且返回。

>>> f.read()
'This is the entire file.\n'
>>> f.read()
''

f.readline()

f.readline() 會(huì)從文件中讀取單獨(dú)的一行。換行符為 '\n'。f.readline() 如果返回一個(gè)空字符串, 說(shuō)明已經(jīng)已經(jīng)讀取到最后一行。

>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\n'
>>> f.readline()
'Second line of the file\n'
>>> f.readline()
''

f.readlines()

f.readlines() 將返回該文件中包含的所有行。

如果設(shè)置可選參數(shù) sizehint, 則讀取指定長(zhǎng)度的字節(jié), 并且將這些字節(jié)按行分割。

>>> f.readlines()
['This is the first line of the file.\n', 'Second line of the file\n']

另一種方式是迭代一個(gè)文件對(duì)象然后讀取每行:

>>> for line in f:
...     print(line, end='')
...
This is the first line of the file.
Second line of the file

這個(gè)方法很簡(jiǎn)單, 但是并沒(méi)有提供一個(gè)很好的控制。 因?yàn)閮烧叩奶幚頇C(jī)制不同, 最好不要混用。

f.write()

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

>>> f.write('This is a test\n')
15

如果要寫入一些不是字符串的東西, 那么將需要先進(jìn)行轉(zhuǎn)換:

>>> value = ('the answer', 42)
>>> s = str(value)
>>> f.write(s)
18

f.tell()

f.tell() 返回文件對(duì)象當(dāng)前所處的位置, 它是從文件開(kāi)頭開(kāi)始算起的字節(jié)數(shù)。

f.seek()

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

from_what 的值, 如果是 0 表示開(kāi)頭, 如果是 1 表示當(dāng)前位置, 2 表示文件的結(jié)尾，例如：

• seek(x, 0) ： 從起始位置即文件首行首字符開(kāi)始移動(dòng) x 個(gè)字符
• seek(x, 1) ： 表示從當(dāng)前位置往后移動(dòng)x個(gè)字符
• seek(-x, 2)：表示從文件的結(jié)尾往前移動(dòng)x個(gè)字符

from_what 值為默認(rèn)為 0，即文件開(kāi)頭。下面給出一個(gè)完整的例子：

>>> f = open('/tmp/workfile', 'rb+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5)     # 移動(dòng)到文件的第六個(gè)字節(jié)
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2) # 移動(dòng)到文件的倒數(shù)第三字節(jié)
13
>>> f.read(1)
b'd'

f.close()

在文本文件中 (那些打開(kāi)文件的模式下沒(méi)有 b 的), 只會(huì)相對(duì)于文件起始位置進(jìn)行定位。

當(dāng)你處理完一個(gè)文件后, 調(diào)用 f.close() 來(lái)關(guān)閉文件并釋放系統(tǒng)的資源，如果嘗試再調(diào)用該文件，則會(huì)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>
當(dāng)處理一個(gè)文件對(duì)象時(shí), 使用 with 關(guān)鍵字是非常好的方式。在結(jié)束后, 它會(huì)幫你正確的關(guān)閉文件。 而且寫起來(lái)也比 try - finally 語(yǔ)句塊要簡(jiǎn)短:</p>
<pre>
>>> with open('/tmp/workfile', 'r') as f:
...     read_data = f.read()
>>> f.closed
True

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

pickle 模塊

Python 的 pickle 模塊實(shí)現(xiàn)了基本的數(shù)據(jù)序列和反序列化。

通過(guò) pickle 模塊的序列化操作我們能夠?qū)⒊绦蛑羞\(yùn)行的對(duì)象信息保存到文件中去，永久存儲(chǔ)。

通過(guò) pickle 模塊的反序列化操作，我們能夠從文件中創(chuàng)建上一次程序保存的對(duì)象。

基本接口：

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

有了 pickle 這個(gè)對(duì)象, 就能對(duì) file 以讀取的形式打開(kāi):

x = pickle.load(file)

注解：從 file 中讀取一個(gè)字符串，并將它重構(gòu)為原來(lái)的 Python 對(duì)象。

file: 類文件對(duì)象，有read() 和 readline() 接口。

實(shí)例 1：

#使用pickle模塊將數(shù)據(jù)對(duì)象保存到文件

import pickle

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(shí)例 2：

#使用pickle模塊從文件中重構(gòu)python對(duì)象

import pprint, pickle

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()