零基礎(chǔ)入門Python I/O：從Print函數(shù)開始

作者：華章科技 2020-04-28 10:40:54

計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行任務(wù)，是滿足人類需求的工具。有信息的輸入，程序才能接收指令、理解需求；有信息的輸出，運(yùn)行結(jié)果才能被反饋給用戶。在編程中，信息輸入操作稱為Input，輸出操作稱為Output，統(tǒng)稱為Input/Output，簡(jiǎn)寫為I/O。

計(jì)算機(jī)程序用于執(zhí)行任務(wù)，是滿足人類需求的工具。有信息的輸入，程序才能接收指令、理解需求;有信息的輸出，運(yùn)行結(jié)果才能被反饋給用戶。在編程中，信息輸入操作稱為Input，輸出操作稱為Output，統(tǒng)稱為Input/Output，簡(jiǎn)寫為I/O。

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相比其他語言，Python中的I/O操作更加簡(jiǎn)單方便，通過簡(jiǎn)單的指令就可以實(shí)現(xiàn)基本的輸入輸出。此外，I/O并不僅僅指信息鍵入和打印信息，還包括文件的輸入輸出。

01 input與print

1. input

input函數(shù)在用于交互式的信息鍵入時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)容器，用戶從鍵盤輸入的信息先存放在容器中，再被變量引用。

input函數(shù)可以接納多種數(shù)據(jù)類型，包括number、str等基礎(chǔ)類型，及l(fā)ist、tuple、dict、set等復(fù)合類型。使用input函數(shù)時(shí)，可以在括號(hào)內(nèi)添加str以提示輸入。需要注意的是，Python 3.x中的input函數(shù)將所有接收的數(shù)據(jù)都默認(rèn)為str，如下所示。

輸入不同數(shù)據(jù)類型

# 輸入一個(gè)數(shù)字，由Python默認(rèn)類型 
number1 = input('請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：')

輸出結(jié)果：

請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：1

# 輸入一個(gè)str，由Python默認(rèn)類型 
str1 = input('請(qǐng)輸入一個(gè)字符串：')

輸出結(jié)果：

請(qǐng)輸入一個(gè)字符串：1

# 輸入一個(gè)數(shù)字，并將其轉(zhuǎn)換為int類型 
number2 = int(input('請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：'))

輸出結(jié)果：

請(qǐng)輸入一個(gè)數(shù)字：123

# 查看以上輸入的輸出結(jié)果類型 
print('number1、str1和number2的類型分別為：\n', 
    type(number1), type(str1), type(number2))

輸出結(jié)果：

number1、str1和number2的類型分別為： 
<class 'str'> <class 'str'> <class 'int'>

從輸出結(jié)果可知，在str1變量中，盡管輸入的不是str，也被默認(rèn)為str。要得到需要的數(shù)據(jù)類型，必須做類型轉(zhuǎn)換。

2. print

給一個(gè)變量賦值后，如需查詢變量的內(nèi)容，只需要鍵入變量名并按回車鍵即可，稱為表達(dá)式語句的輸出。使用print函數(shù)是更受歡迎的輸出方式，可以實(shí)現(xiàn)多樣化的輸出操作。

使用print函數(shù)進(jìn)行輸出操作時(shí)，可以在函數(shù)的括號(hào)中插入str以向屏幕上輸出指定的文字，比如打印“hello,world!”的程序;要輸出被賦值的變量，則在print函數(shù)的括號(hào)中插入變量名即可。

print函數(shù)也可以接收多個(gè)str，需要用逗號(hào)隔開，print函數(shù)會(huì)依次打印每個(gè)str，遇到逗號(hào)則輸出一個(gè)空格，因此輸出的str是拼起來的。print函數(shù)也可以自動(dòng)計(jì)算結(jié)果，運(yùn)行“print(number1+number2)”語句，解釋器會(huì)自動(dòng)計(jì)算出相加的結(jié)果后輸出。print函數(shù)的應(yīng)用代碼如下所示。

print函數(shù)應(yīng)用

# print函數(shù)接收多個(gè)str 
print('我', '愛', '中華')

輸出結(jié)果：

我 愛 中華

# print函數(shù)在打印前計(jì)算結(jié)果 
print('100+200 =', 100 + 200)

輸出結(jié)果：

100+200 = 300

格式化輸出是計(jì)算機(jī)輸出中的一個(gè)重要概念，主要針對(duì)str。其運(yùn)行機(jī)制為：使用占位符在str中進(jìn)行占位，再用數(shù)值或字符替換占位符，重組str后輸出。

這種輸出方法主要是為了方便修改語句，減少編寫代碼的工作量，并且包含自動(dòng)取位、轉(zhuǎn)換進(jìn)制等功能。Python中的格式化輸出方法有兩種，即“%+格式符”的方法和format函數(shù)方法。

“%+格式符”的方法是一種較早的格式化輸出方法，使用方式是在百分號(hào)(%)后加上相應(yīng)的格式符以占位，再進(jìn)行替換和輸出。Python中的格式符如下所示。

Python格式符
str
%s：字符串(采用str函數(shù)的顯示)
%r：字符串(采用repr函數(shù)的顯示)
%c：?jiǎn)蝹€(gè)字符
整數(shù)
%b：二進(jìn)制整數(shù)
%d：十進(jìn)制整數(shù)
%i：十進(jìn)制整數(shù)
%o：八進(jìn)制整數(shù)
%x：十六進(jìn)制整數(shù)
float
%e：指數(shù)(基底寫為e)
%E：指數(shù)(基底寫為E)
%f：浮點(diǎn)數(shù)
%F：浮點(diǎn)數(shù)

%g：指數(shù)(e)或浮點(diǎn)數(shù)(根據(jù)顯示長(zhǎng)度)

由此可知，Python中的格式符可分別用于str、整數(shù)和float輸出。使用“%+格式符”的方法進(jìn)行格式化輸出，如下所示。

“%+格式符”格式化輸出

# 用%s、%d分別格式化字符串'Zara'和整數(shù)20 
print("我的名字叫作%s，已經(jīng)%d歲了！"%('Zara',20))

輸出結(jié)果：

我的名字叫作Zara，已經(jīng)20歲了！

# 用%d格式化16，用%o將十進(jìn)制整數(shù)16用八進(jìn)制數(shù)表示 
print("%d 的八進(jìn)制是 %o"%(16,16))

輸出結(jié)果：

16 的八進(jìn)制是 20

# 用%.3f將整數(shù)轉(zhuǎn)化為保留小數(shù)點(diǎn)后3位的float 
print("23 轉(zhuǎn)化為保留3位小數(shù)的浮點(diǎn)數(shù)%.3f"%(23))

輸出結(jié)果：

23轉(zhuǎn)化為保留3位小數(shù)的浮點(diǎn)數(shù)23.000

format函數(shù)是更為強(qiáng)大的格式化輸出工具，format函數(shù)收集位置參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)的任意集合，使用它們的值替換str中的占位符。該方法使用大括號(hào)({})作為特殊字符代替%，{}中可以不帶參數(shù)、帶數(shù)字編號(hào)或帶關(guān)鍵字編號(hào)進(jìn)行占位和替換，前兩種屬于位置替換方法，后一種屬于關(guān)鍵字替換方法。

format函數(shù)也支持格式符，如下所示。

format函數(shù)格式符
'c'：字符。打印前將整數(shù)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的Unicode字符串
'b'：二進(jìn)制。將數(shù)字以2為基數(shù)進(jìn)行輸出
'o'：八進(jìn)制。將數(shù)字以8為基數(shù)進(jìn)行輸出
'd'：十進(jìn)制。將數(shù)字以10為基數(shù)進(jìn)行輸出
'x'：十六進(jìn)制。將數(shù)字以16為基數(shù)進(jìn)行輸出，9以上的位數(shù)用小寫字母表示
'e'：冪符號(hào)。用科學(xué)計(jì)數(shù)法打印數(shù)字。用'e'表示冪
'g'：一般格式。將數(shù)值以fixed-point格式輸出，數(shù)值特別大時(shí)用冪形式打印
'n'：數(shù)字。值為整數(shù)則等效于'd'，為float則等效于'g'。
'%'：百分?jǐn)?shù)。數(shù)值乘以100后以fixed-point('f')格式打印，值后有一個(gè)百分號(hào)

使用format函數(shù)進(jìn)行格式化輸出的基本操作，如下所示。

format函數(shù)格式化輸出

# format函數(shù)不帶參數(shù)情況下的輸出 
print("我的名字叫作{}，已經(jīng){}歲了！".format('Zara', 18))

輸出結(jié)果：

我的名字叫作Zara，已經(jīng)20歲了！

# format函數(shù)帶數(shù)字編號(hào)并打亂順序 
print("我的名字叫作{1}，已經(jīng){0}歲了！".format(18, 'Zara'))

輸出結(jié)果：

我的名字叫作Zara，已經(jīng)20歲了！

# foemat函數(shù)帶關(guān)鍵字參數(shù) 
print("我的名字叫作{name}，已經(jīng){age}歲了！".format(age=18,name='Zara'))

輸出結(jié)果：

我的名字叫作Zara，已經(jīng)20歲了！

# format函數(shù)格式化數(shù)字為二進(jìn)制數(shù) 
print("我的名字叫作{}，已經(jīng){:b}歲了！".format('Zara', 18))

輸出結(jié)果：

我的名字叫作Zara，已經(jīng)10010歲了！

02 文件I/O

1. open

內(nèi)置函數(shù)open的作用是打開一個(gè)文件，創(chuàng)建一個(gè)file對(duì)象以進(jìn)行調(diào)用。在打開文件的基礎(chǔ)上，后續(xù)的文件讀寫操作才可以實(shí)現(xiàn)。open函數(shù)的基本語法格式如下：

open(filename, mode)

open函數(shù)常用的參數(shù)及其說明如下所示。

open函數(shù)常用的參數(shù)及其說明
filename：接收文件名，表示文件名稱。無默認(rèn)值
mode：接收模式名，表示文件打開模式。默認(rèn)為只讀

filename表示包含要訪問的文件名稱。mode決定打開文件的模式，這個(gè)參數(shù)是非強(qiáng)制的，默認(rèn)的文件訪問模式為只讀(r)，其可取值如下所示。

文件訪問模式及其說明
r：以只讀方式打開文件。文件的指針將會(huì)放在文件的開頭。這是默認(rèn)模式
rb：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件用于只讀。文件指針將會(huì)放在文件的開頭。這是默認(rèn)模式
r+：打開一個(gè)文件用于讀寫。文件指針將會(huì)放在文件的開頭
rb+：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件用于讀寫。文件指針將會(huì)放在文件的開頭
w：打開一個(gè)文件只用于寫入。如果該文件已存在則將其覆蓋;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件
wb：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件只用于寫入。如果該文件已存在則將其覆蓋;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件
w+：打開一個(gè)文件用于讀寫。如果該文件已存在則將其覆蓋;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件
wb+：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件用于讀寫。如果該文件已存在則將其覆蓋;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件
a：打開一個(gè)文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會(huì)放在文件的結(jié)尾，也就是說，新的內(nèi)容將會(huì)被寫到已有內(nèi)容之后;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件進(jìn)行寫入
ab：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會(huì)放在文件的結(jié)尾，也就是說，新的內(nèi)容將會(huì)被寫到已有內(nèi)容之后;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件進(jìn)行寫入
a+：打開一個(gè)文件用于讀寫。如果該文件已存在，文件指針將會(huì)放在文件的結(jié)尾，文件打開時(shí)會(huì)是追加模式;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件用于讀寫
ab+：以二進(jìn)制格式打開一個(gè)文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會(huì)放在文件的結(jié)尾;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件用于讀寫

2. read

在Python中，讀取文件的內(nèi)容需要以只讀的模式先打開一個(gè)文件，可以用open函數(shù)傳入文件名和模式標(biāo)識(shí)符，再用read函數(shù)讀取文件中的內(nèi)容。read函數(shù)可以從打開的文件中一次性讀取全部?jī)?nèi)容，內(nèi)容被讀取到內(nèi)存并用一個(gè)str對(duì)象表示。read函數(shù)的基本語法格式如下：

f = open(filename, mode) 
f.read(size)

read函數(shù)常用的參數(shù)及其說明如下所示。

read函數(shù)常用的參數(shù)及其說明
size：接收number，表示讀取的字符數(shù)。默認(rèn)為文件中所有字符

size表示要從文件中讀取的字節(jié)數(shù)，該方法從文件的開頭開始讀入，每調(diào)用一次就讀取size個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。如果沒有傳入size，程序會(huì)嘗試盡可能多地讀取內(nèi)容，一直到文件的末尾。

使用read函數(shù)讀取test.txt文件，并打印，如下所示。

read函數(shù)讀取test.txt文件

# 以只讀模式打開test.txt文件 
data = open('../data/test.txt', 'r') 
# 讀取文件中的內(nèi)容，存到content變量中 
content = data.read() 
# 打印出content變量中包含的文本內(nèi)容 
print('該文本中的內(nèi)容是：', content)

輸出結(jié)果：

該文本中的內(nèi)容是：Hello World!

3. write

在Python中，寫入文件和讀出文件的操作方式是相似的：先調(diào)用open函數(shù)并傳入標(biāo)識(shí)符‘w’或‘wb’，再使用write函數(shù)進(jìn)行寫入。write函數(shù)的基本語法格式如下：

f = open(filename, mode) 
f.write(str)

write函數(shù)常用的參數(shù)及其說明如下所示。

write函數(shù)常用的參數(shù)及其說明
str：接收任意str，表示寫入的文本內(nèi)容。默認(rèn)為空

write函數(shù)可將任何str寫入打開的文件。需要注意，Python中的str可以是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，而不限于文字。要寫入str以外的內(nèi)容，要先將需寫入的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成str。

使用write函數(shù)寫入文件的操作如下所示。

write函數(shù)寫入文件

# 打開一個(gè)文件 
web = open('../tmp/web.txt', 'w') 
# 轉(zhuǎn)換內(nèi)容，寫入文件 
value = ('http://www.tipdm.org', 14) 
str_value = str(value) 
web.write(str_value) 
web.close() 
# 打開文本，讀取出寫入的內(nèi)容 
web = open('../tmp/web.txt', 'r') 
content = web.read() 
print('該文本中的內(nèi)容是：', content)

輸出結(jié)果：

該文本中的內(nèi)容是： ('http://www.tipdm.org', 14)

4. close

close函數(shù)可以刷新緩存里任何還沒寫入的信息并關(guān)閉文件，關(guān)閉之后的文件便不能再進(jìn)行寫入。使用完文件后應(yīng)該關(guān)閉，關(guān)閉文件的本質(zhì)是使文件指針與文件脫離，關(guān)閉后不再能通過該指針對(duì)原來與其聯(lián)系的文件進(jìn)行操作。

如果文件使用完后不關(guān)閉，文件對(duì)象會(huì)一直占用操作系統(tǒng)的資源，并且，操作系統(tǒng)同一時(shí)間能打開的文件數(shù)量是有限的。寫入文件時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)占用操作系統(tǒng)的內(nèi)存，待計(jì)算機(jī)空閑時(shí)再慢慢寫入，不調(diào)用close函數(shù)的后果是數(shù)據(jù)可能只寫一部分到磁盤中，其他的信息則丟失了。

close函數(shù)的基本語法格式如下：