Python3基础之输入和输出实例分析

通常来说,一个Python程序可以从键盘读取输入,也可以从文件读取输入;而程序的结果可以输出到屏幕上,也可以保存到文件中便于以后使用。本文就来介绍Python中最基本的I/O函数。

一、控制台I/O

1.读取键盘输入

内置函数input([prompt]),用于从标准输入读取一个行,并返回一个字符串(去掉结尾的换行符):

s = input("Enter your input:")

注:在Python 3.x版本中取消了 raw_input() 函数。

2.打印到屏幕

最简单的输出方法是用print语句,你可以给它传递零个或多个用逗号隔开的表达式:

print([object, ...][, sep=' '][, end='endline_character_here'][, file=redirect_to_here])

方括号内是可选的,sep表示分割符,end表示结束符,file表示重定向文件。如果要给sep、end、file指定值必须使用关键字参数。

print('hello', 'world', sep='%')  # 输出 hello%world
print('hello', 'world', end='*')  # 输出 hello world*,并且不换行

二、文件I/O

读写文件之前,先用open()函数打开一个文件,它会返回一个文件对象(file object):

f = open(filename,mode)

如果不指定mode参数,文件将默认以‘r'模式打开。模式中的字符有:

r:只读
w:只写,如果文件已存在则将其覆盖。如果该文件不存在,创建新文件
+:读写(不能单独使用)
a:打开文件用于追加,只写,不存在则创建新文件
b:以二进制模式打开(不能单独使用)

所以可能的模式大概有r、w、r+、w+、rb、wb、rb+、wb+、a、a+、ab、ab+,注意只有w和a可以创建文件。

通常情况下,文件都是以文本模式(text mode)打开的,也就是说,从文件中读写的是以一种特定的编码格式进行编码(默认的是 UTF-8)的字符串。如果文件以二进制模式(binary mode)打开,数据将以字节对象的形式进行读写:

f = open('a.txt','wb+')
f.write('I like apple!')  # 报错
f.write(b'I like apple!') # 以bytes对象的形式进行读写

Bytes对象是0到127的不可修改的整数序列,或纯粹的 ASCII 字符,它的用途是存储二进制数据。

可以通过在一个字符串前面加上'b'来创建一个bytes literal;
也可以通过bytes() 函数创建一个 bytes 对象。

注意:如果bytes() 函数的初始化器是一个字符串,那么必须提供一种编码。

b1 = b'This is string'
b2 = bytes('This is string', 'UTF-8')  # 必须指定编码格式

字符串对象与字节对象是不兼容的,要将 bytes 转变为 str, bytes 对象必须要进行解码,使用decode() 方法:

b = bytes('This is string', 'UTF-8')
print(b, b.decode(), sep='\n')
# 输出:
# b'This is string'
# This is string

文件对象的方法(假设f是一个文件对象):

f.read(size) :读取size个字节的数据,然后作为字符串或 bytes 对象返回。size是一个可选参数,如果不指定size,则读取文件的所有内容。
f.readline() :读取一行。在字符串末尾会留下换行符 (\n),如果到文件尾,返回空字符串。
f.readlines() :读取所有行,储存在列表中,每个元素是一行,相当于list(f)。
f.write(string) :将 string 写入到文件中,返回写入的字符数。如果以二进制模式写文件,需要将string转换为 bytes 对象。
f.tell() :返回文件对象当前所处的位置,它是从文件开头开始算起的字节数。
f.seek(offset, from_what) :改变文件对象所处的位置。offset是相对参考位置的偏移量,from_what 取值 0(文件头, 默认)、1(当前位置)、2(文件尾)表示参考位置。
f.close() :关闭文件对象。

这些都是很常用的方法,当然文件对象不止这些方法。根据打开的模式不同,open() 返回的文件对象类型也不同:

TextIOWrapper:文本模式,返回TextIOWrapper对象。
BufferedReader:读二进制,即rb,返回BufferedReader对象。
BufferedWriter:写和追加二进制,即wb、ab,返回BufferedWriter对象。
BufferedRandom:读/写模式,即含有+的模式,返回BufferedRandom对象。
可以在这些文件对象上运行 dir() 或 help(),查看它们所有的方法。

补充:

1、在文本模式下,seek()方法只会相对于文件起始位置进行定位。(除了定位文件尾可以用 seek(0, 2)之外)
2、可以循环迭代一个文件对象一行一行读取:

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

三、格式化输出

一般来说,我们希望更多的控制输出格式,而不是简单的以空格分割。这里有两种方式:

第一种是由你自己控制。使用字符串切片、连接操作以及 string 包含的一些有用的操作。
第二种是使用str.format()方法。
下面给一个示例:

# 第一种方式:自己控制
for x in range(1, 11):
  print(str(x).rjust(2), str(x*x).rjust(3), end=' ')
  print(str(x*x*x).rjust(4)) 

# 第二种方式:str.format()
for x in range(1, 11):
  print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x)) 

# 输出都是:
# 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

第一种方式中,字符串对象的 str.rjust() 方法的作用是将字符串靠右,并默认在左边填充空格,类似的方法还有 str.ljust() 和 str.center() 。这些方法并不会写任何东西,它们仅仅返回新的字符串,如果输入很长,它们并不会截断字符串。我们注意到,同样是输出一个平方与立方表,使用str.format()会方便很多。

str.format()的基本用法如下:

>>> print('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))
We are the knights who say "Ni!"

括号及括号里的字符将会被 format() 中的参数替换.。括号中的数字用于指定传入对象的位置:

>>> print('{0} and {1}'.format('Kobe', 'James'))
Kobe and James
>>> print('{1} and {0}'.format('Kobe', 'James'))
James and Kobe

如果在 format() 中使用了关键字参数,那么它们的值会指向使用该名字的参数:

>>> print('The {thing} is {adj}.'.format(thing='flower', adj='beautiful'))
The flower is beautiful.

可选项':'和格式标识符可以跟着 field name,这样可以进行更好的格式化:

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

在':'后传入一个整数,可以保证该域至少有这么多的宽度,用于美化表格时很有用:

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

我们还可以将参数解包进行格式化输出。例如,将table解包为关键字参数:

table = {'Jack':4127, 'Rose':4098, 'Peter':7678}
print('Jack is {Jack}, Rose is {Rose}, Peter is {Peter}.'.format(**table))
# 输出:Jack is 4127, Rose is 4098, Peter is 7678.

补充:

% 操作符也可以实现字符串格式化。它将左边的参数作为类似 sprintf() 式的格式化字符串,而将右边的代入:

import math
print('The value of PI is %10.3f.' %math.pi)
# 输出:The value of PI is   3.142.

因为这种旧式的格式化最终会从Python语言中移除,应该更多的使用 str.format() 。

附:文本模式与二进制模式

1、在Windows系统中,文本模式下,默认是将Windows平台的行末标识符 \r\n 在读时转为 \n ,而在写时将 \n 转为 \r\n 。 这种隐藏的行为对于文本文件是没有问题的,但是对于二进制数据像 JPEG 或 EXE 是会出问题的。在使用这些文件时请小心使用二进制模式。

2、在类Unix/Linux系统中,行末标识符为 \n,即文件以 \n 代表换行。所以Unix/Linux系统中在文本模式和二进制模式下并无区别。

本文所述实例读者可以实际动手操作测试一下,以加深印象,从而进一步牢固掌握Python基础。

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