Python3 輸入與輸出


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。

第三種方式是使用檔案物件的 write() 方法，標準輸出檔案可以用 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串，可以使用 repr() 或 str() 函數來實作。

  • str()： 函數傳回一個使用者易讀的表達形式。

  • repr()： 產生一個解釋器易讀的表達形式。

例如

>>> s = 'Hello, php'
>>> str(s)
'Hello, php'
>>> repr(s)
"'Hello, php'"
>>> 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, php\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, php\n'
>>> # repr() 的参数可以是 Python 的任何对象
... repr((x, y, ('Google', 'php')))
"(32.5, 40000, ('Google', 'php'))"

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() 新增。

這個範例展示了字串物件的 rjust() 方法, 它可以將字串靠右, 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串。

另一個方法zfill(), 它會在數字的左邊填入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('php中文网', 'www.php.cn'))
php中文网网址： "www.php.cn!"

括號及其裡面的字元(稱作格式化欄位) 將會被format() 中的參數取代。

在括號中的數字用於指向傳入物件在format() 中的位置，如下所示：

>>> print('{0} 和 {1}'.format('Google', 'php'))
Google 和 php
>>> print('{1} 和 {0}'.format('Google', 'php'))
php 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='php中文网', site='www.php.cn'))
php中文网网址： www.php.cn

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', 'php',
                                                       other='Taobao'))
站点列表 Google, php, 和 Taobao。
'!a' (使用ascii()), '!s' (使用str()) 和'!r' (使用repr ()) 可以用於在格式化某個值之前對其進行轉換:
>>> 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。 下面的範例將 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, 'php': 2, 'Taobao': 3}
>>> for name, number in table.items():
...     print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, number))
...
php     ==>          2
Taobao     ==>          3
Google     ==>          1

如果你有一個很長的格式化字串, 而你不想將它們分開, 那麼在格式化時通過變數名稱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'[]' 來存取鍵值:

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

也可以透過在table 變數前使用'**' 來實現相同的功能：

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

舊式字串格式化

% 運算子也可以實作字串格式化。 它將左邊的參數當作類似 sprintf() 式的格式化字串, 而將右邊的代入, 然後傳回格式化後的字串. 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 程式碼仍然使用 % 運算元。但因為這個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，預設的標準輸入是鍵盤。

input 可以接收一個Python表達式作為輸入，並將運算結果傳回。 

#!/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輸入的結果：

请输入：php中文网
你输入的内容是:  php中文网

#讀取和寫入檔案

open() 將會傳回一個file 對象，基本語法格式如下:

open(filename, mode)

  • filename：filename 變數是一個包含了你要存取的檔案名稱的字串值。

  • mode：mode決定了開啟檔案的模式：唯讀，寫入，追加等。所有可取值請見如下的完全列表。這個參數是非強制的，預設檔案存取模式為唯讀(r)。

不同模式開啟檔案的完整清單：

模式描述
r以只讀方式開啟檔案。文件的指針將會放在文件的開頭。這是預設模式。
rb以二進位格式開啟一個檔案用於唯讀。文件指針將會放在文件的開頭。這是預設模式。
r+開啟一個檔案用於讀寫。文件指針將會放在文件的開頭。
rb+以二進位格式開啟一個檔案用來讀寫。文件指針將會放在文件的開頭。
w開啟一個檔案只用於寫入。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，請建立新文件。
wb以二進位格式開啟一個檔案只用於寫入。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，請建立新文件。
w+開啟一個檔案用於讀寫。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，請建立新文件。
wb+以二進位格式開啟一個檔案用於讀寫。如果該文件已存在則將其覆蓋。如果該文件不存在，請建立新文件。
a開啟一個檔案用於追加。如果該檔案已存在，則檔案指標將會放在檔案的結尾。也就是說，新的內容將會被寫入到已有內容之後。如果該文件不存在，請建立新文件進行寫入。
ab以二進位格式開啟一個檔案用來追加。如果該檔案已存在，則檔案指標將會放在檔案的結尾。也就是說，新的內容將會被寫入到已有內容之後。如果該文件不存在，請建立新文件進行寫入。
a+開啟一個檔案用於讀寫。如果該檔案已存在，則檔案指標將會放在檔案的結尾。文件開啟時會是追加模式。如果該檔案不存在，建立新檔案用於讀寫。
ab+以二進位格式開啟一個檔案用來追加。如果該檔案已存在，則檔案指標將會放在檔案的結尾。如果該檔案不存在，建立新檔案用於讀寫。

以下實例將字串寫入到檔案 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()

  • 第一個參數為要開啟的檔案名稱。

  • 第二個參數描述檔案如何使用的字元。 mode 可以是'r' 如果檔案只讀, 'w' 只用於寫(如果存在同名檔案則將被刪除), 和'a' 用於追加檔案內容; 所寫的任何資料都會自動增加到末尾. 'r+' 同時用於讀寫。 mode 參數是可選的; 'r' 將是預設值。

此時開啟檔案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!!

檔案物件的方法

本節剩下的例子假設已經建立了一個稱為f 的檔案物件。

f.read()

為了讀取一個檔案的內容，呼叫f.read(size), 這將讀取一定數目的資料, 然後作為字串或位元組對象返回。

size 是一個可選的數字類型的參數。 當 size 被忽略了或為負, 那麼該檔案的所有內容都會被讀取並且傳回。

以下實例假定檔案foo.txt 已存在（上面實例已建立）：

#!/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()

執行上述程序，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() 會從檔案中讀取單獨的一行。換行符為 '\n'。 f.readline() 如果回傳一個空字串, 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()

執行上述程序，輸出結果為：

Python 是一个非常好的语言。

f.readlines()

f.readlines() 將傳回該檔案中包含的所有行。

如果設定可選參數 sizehint, 則讀取指定長度的位元組, 並且將這些位元組按行分割。 

#!/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檔案物件然後讀取每行:

#!/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 寫入到檔案中, 然後傳回寫入的字元數。 

#!/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.php.cn', 14)
s = str(value)
f.write(s)

# 关闭打开的文件
f.close()

執行以上程序，開啟foo1.txt 檔案：

$ cat /tmp/foo1.txt 
('www.php.cn', 14)

f.tell()

f.tell() 傳回檔案物件目前所處的位置, 它是從檔案開頭開始算起的位元組數。

f.seek()

如果要改變檔案目前的位置, 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 表示目前位置, 2 表示檔案的結尾，例如：


  • seek(x,0) ： 從起始位置即檔案首行首字元開始移動x 個字元

  • seek(x,1) ： 表示從目前位置往後移動x個字元

  • seek(-x,2)：表示從檔案的結尾往前移動x個字元

from_what 值為默認為0，即文件開頭。下面給出一個完整的範例：

>>> 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()

在文字檔案中 (那些開啟檔案的模式下沒有 b 的), 只會相對於檔案起始位置進行定位。


當你處理完一個文件後, 呼叫 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

檔案物件還有其他方法, 如 isatty() 和 trucate(), 但這些通常比較少用。

pickle 模組

python的pickle模組實作了基本的資料序列和反序列化。

透過pickle模組的序列化操作我們能夠將程式中運行的物件資訊保存到檔案中去，永久儲存。

透過pickle模組的反序列化操作，我們能夠從檔案中建立上一次程式保存的物件。

基本介面：

pickle.dump(obj, file, [,protocol])

有了pickle 這個物件, 就能對file 以讀取的形式開啟:

x = pickle.load(file)

註解：從file中讀取一個字串，並將它重構為原來的python物件。

file: 類別文件對象，有read()和readline()介面。

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()