集册 Python 入门指南 输入和输出

输入和输出

黑派客     最近更新时间:2020-08-04 05:37:59

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一个程序可以有几种输出方式:以人类可读的方式打印数据,或者写入一个文件供以后使用。本章将讨论几种可能性。

格式化输出

我们有两种大相径庭的输出值方法:表达式语句和print语句。(第三种方法是使用文件对象的write()方法,标准文件输出可以参考sys.stdout。)

通常,你想要对输出做更多的格式控制,而不是简单的打印使用空格分隔的值。 有两种方法可以格式化你的输出: 第一种方法是由你自己处理整个字符串,通过使用字符串切割和连接操作可以创建任何你想要的输出形式。string 类型包含一些将字符串填充到指定列宽度的有用操作,随后就会讨论这些。 第二种方法是使用 str.format() 方法。

标准模块 string 包括了一些操作,将字符串填充入给定列时,这些操作很有用。随后我们会讨论这部分内容。第二种方法是使用 Template 方法。

当然,还有一个问题,如何将值转化为字符串?很幸运,Python 有办法将任意值转为字符串:将它传入 repr() 或 str() 函数。

函数 str() 用于将值转化为适于人阅读的形式,而 repr() 转化为供解释器读取的形式(如果没有等价的语法,则会发生 SyntaxError 异常) 某对象没有适于人阅读的解释形式的话,str() 会返回与 repr() 等同的值。很多类型,诸如数值或链表、字典这样的结构,针对各函数都有着统一的解读方式。字符串和浮点数,有着独特的解读方式。

下面有些例子:

>>> 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...  
>>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:  
... hello = 'hello, world\n'  
>>> hellos = repr(hello)  
>>> print(hellos) 
'hello, world\n'  
>>> # The argument to repr() may be any Python object:  
... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))  
"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"  

有两种方式可以写平方和立方表:

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # Note use of 'end' on previous line
...     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

(注意第一个例子, print 在每列之间加了一个空格,它总是在参数间加入空格。)

以上是一个 str.rjust() 方法的演示,它把字符串输出到一列,并通过向左侧填充空格来使其右对齐。类似的方法还有 str.ljust() 和str.center() 。这些函数只是输出新的字符串,并不改变什么。如果输出的字符串太长,它们也不会截断它,而是原样输出,这会使你的输出格式变得混乱,不过总强过另一种选择(截断字符串),因为那样会产生错误的输出值。(如果你确实需要截断它,可以使用切割操作,例如: x.ljust(n)[:n] 。)

还有另一个方法,str.zfill() 它用于向数值的字符串表达左侧填充 0。该函数可以正确理解正负号:

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

方法 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!"  

大括号和其中的字符会被替换成传入 str.format() 的参数。大括号中的数值指明使用传入 str.format() 方法的对象中的哪一个。

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

如果在format() 调用时使用关键字参数,可以通过参数名来引用值

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

定位和关键字参数可以组合使用:

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

'!a' (应用 ascii()), '!s' (应用 str() ) 和 '!r' (应用 repr() ) 可以在格式化之前转换值:

>>> 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. 

一个可选的':' 和格式说明符可以用字段来名。这允许对值进行更深的格式化控制,下面的实例Pi小数点后三位

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

字段名后允许可选的 ':' 和格式指令。这允许对值的格式化加以更深入的控制。下例将 Pi 转为三位精度。

>>> 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  

如果你有个实在是很长的格式化字符串,不想分割它。如果你可以用命名来引用被格式化的变量而不是位置就好了。有个简单的方法,可以传入一个字典,用中括号访问它的键:

>>> 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  

也可以用‘**’ 标志将这个字典以关键字参数的方式传入。

>>> 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  

这种方式与新的内置函数 vars() 组合使用非常有效。该函数返回包含所有局部变量的字典。

要进一步了解字符串格式化方法 str.format() ,参见 Forma String Syntax 。

旧式的字符串格式化

操作符 % 也可以用于字符串格式化。它以类似 sprintf()-style 的方式解析左参数,将右参数应用于此,得到格式化操作生成的字符串,例如:

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

进一步的信息可以参见 printf-style String Formatting 一节。

文件读写

函数 open() 返回文件对象,通常的用法需要两个参数:open(filename, mode).

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

第一个参数是一个标识文件名的字符串。第二个参数是由有限的字母组成的字符串,描述了文件将会被如何使用。可选的模式有: 'r' ,此选项使文件只读; 'w' ,此选项使文件只写(对于同名文件,该操作使原有文件被覆盖); 'a' ,此选项以追加方式打开文件; 'r+',此选项以读写方式打开文件; 模式参数是可选的。如果没有指定,默认为 'r' 模式。

通常,文件是在文本模式下打开,这意味着,你读和写字符串的时候,文件编码在一个特定的编码(默认是 utf - 8)。“b”添加到模式打开文件以二进制模式打开:现在表单中的数据读取和写入的字节对象。这种模式应该用于所有文件,不包含文本。

在文本模式下,阅读时默认转换特定于平台的线末梢(\ nUnix上,\ r \ n 在 Windows上)\ n。当你写在文本模式下的时候,,默认的是出现 \ n转换回特定于平台的线的结局。这个幕后修改文件数据文本文件是好的,,但是腐败的二进制数据就像 JPEG 或 EXE 文件。当你在使用二进制模式阅读和写作时要非常仔细才可以。

文件对象方法

本节中的示例都默认文件对象 f 已经创建。

要读取文件内容,需要调用 f.read(size) ,该方法读取若干数量的数据并以字符串形式返回其容, size 是可选的数值,指定字符串长度。如果没有指定 size 或者指定为负数,就会读取并返回整个文件。当文件大小为当前机器内存两倍时,就会产生问题。反之,会尽可能按比较大的size 读取和返回数据。如果到了文件末尾,f.read() 会返回一个空字符串(”“)。

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

f.readline() 从文件中读取单独一行,字符串结尾会自动加上一个换行符( \n ),只有当文件最后一行没有以换行符结尾时,这一操作才会被忽略。这样返回值就不会有混淆,如果如果 f.readline() 返回一个空字符串,那就表示到达了文件末尾,如果是一个空行,就会描述为'\n' ,一个只包含换行符的字符串。

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

对于从文件读取行,可以遍历文件对象。这是内存高效、快速和导致简单的代码:

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

如果你想阅读列表中的所有行的文件,你还可以使用列表(f)或f.readlines()

f.write(string) 将字符串的内容写入文件,返回字符数。

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

想要写入其他非字符串内容,首先要将它转换为字符串:

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

f.tell() 返回一个整数,代表文件对象在文件中的指针位置,在文本模式下,该数值计量了自文件开头到指针处的比特数。

需要改变文件对象指针话话,使用 f.seek(offset,from_what) 。指针在该操作中从指定的引用位置移动 offset 比特,引用位置由 from_what 参数指定。 from_what 值为 0 表示自文件起始处开始,1 表示自当前文件指针位置开始,2 表示自文件末尾开始。 from_what 可以忽略,其默认值为零,此时从文件头开始。

>>> f = open('workfile', 'rb+')  
>>> f.write(b'0123456789abcdef')  
16  
>>> f.seek(5)   # Go to the 6th byte in the file
5  
>>> f.read(1)  
b'5'  
>>> f.seek(-3, 2) # Go to the 3rd byte before the end
13  
>>> f.read(1)  
b'd'  

在文本文件中(那些没有使用 b 模式选项打开的文件),只允许从文件头开始计算相对位置(使用 seek(0, 2) 从文件尾计算时就会引发异常)。

当你使用完一个文件时,调用 f.close() 方法就可以关闭它并释放其占用的所有系统资源。 在调用 f.close() 方法后,试图再次使用文件对象将会自动失败。

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