零基础入门Python I/O：从print函数开始

导读：计算机程序用于执行任务，是满足人类需求的工具。有信息的输入，程序才能接收指令、理解需求；有信息的输出，运行结果才能被反馈给用户。在编程中，信息输入操作称为Input，输出操作称为Output，统称为Input/Output，简写为I/O。

相比其他语言，Python中的I/O操作更加简单方便，通过简单的指令就可以实现基本的输入输出。此外，I/O并不仅仅指信息键入和打印信息，还包括文件的输入输出。

作者：李明江 张良均 周东平 张尚佳

来源：大数据DT（ID：hzdashuju）

01 input与print

1. input

input函数在用于交互式的信息键入时，相当于一个容器，用户从键盘输入的信息先存放在容器中，再被变量引用。

input函数可以接纳多种数据类型，包括number、str等基础类型，及list、tuple、dict、set等复合类型。使用input函数时，可以在括号内添加str以提示输入。需要注意的是，Python 3.x中的input函数将所有接收的数据都默认为str，如下所示。

• 输入不同数据类型

# 输入一个数字，由Python默认类型
number1 = input('请输入一个数字：')

输出结果：

请输入一个数字：1

# 输入一个str，由Python默认类型
str1 = input('请输入一个字符串：')

输出结果：

请输入一个字符串：1

# 输入一个数字，并将其转换为int类型
number2 = int(input('请输入一个数字：'))

输出结果：

请输入一个数字：123

# 查看以上输入的输出结果类型
print('number1、str1和number2的类型分别为：\n',
    type(number1), type(str1), type(number2))    

输出结果：

number1、str1和number2的类型分别为：
<class 'str'> <class 'str'> <class 'int'>    

从输出结果可知，在str1变量中，尽管输入的不是str，也被默认为str。要得到需要的数据类型，必须做类型转换。

2. print

给一个变量赋值后，如需查询变量的内容，只需要键入变量名并按回车键即可，称为表达式语句的输出。使用print函数是更受欢迎的输出方式，可以实现多样化的输出操作。

使用print函数进行输出操作时，可以在函数的括号中插入str以向屏幕上输出指定的文字，比如打印“hello,world!”的程序；要输出被赋值的变量，则在print函数的括号中插入变量名即可。

print函数也可以接收多个str，需要用逗号隔开，print函数会依次打印每个str，遇到逗号则输出一个空格，因此输出的str是拼起来的。print函数也可以自动计算结果，运行“print(number1+number2)”语句，解释器会自动计算出相加的结果后输出。print函数的应用代码如下所示。

• print函数应用

# print函数接收多个str
print('我', '爱', '中华')    

输出结果：

我 爱 中华

# print函数在打印前计算结果
print('100+200 =', 100 + 200)

输出结果：

100+200 = 300

格式化输出是计算机输出中的一个重要概念，主要针对str。其运行机制为：使用占位符在str中进行占位，再用数值或字符替换占位符，重组str后输出。

这种输出方法主要是为了方便修改语句，减少编写代码的工作量，并且包含自动取位、转换进制等功能。Python中的格式化输出方法有两种，即“%+格式符”的方法和format函数方法。

“%+格式符”的方法是一种较早的格式化输出方法，使用方式是在百分号（%）后加上相应的格式符以占位，再进行替换和输出。Python中的格式符如下所示。

• Python格式符

• str

• %s：字符串（采用str函数的显示）
• %r：字符串（采用repr函数的显示）
  
• %c：单个字符

• 整数

• %b：二进制整数
• %d：十进制整数
• %i：十进制整数
• %o：八进制整数
• %x：十六进制整数

• float

• %e：指数（基底写为e）
• %E：指数（基底写为E）
  
• %f：浮点数
• %F：浮点数
• %g：指数（e）或浮点数（根据显示长度）

由此可知，Python中的格式符可分别用于str、整数和float输出。使用“%+格式符”的方法进行格式化输出，如下所示。

• “%+格式符”格式化输出

# 用%s、%d分别格式化字符串'Zara'和整数20
print("我的名字叫作%s，已经%d岁了！"%('Zara',20))

输出结果：

我的名字叫作Zara，已经20岁了！

# 用%d格式化16，用%o将十进制整数16用八进制数表示
print("%d 的八进制是 %o"%(16,16))

输出结果：

16 的八进制是 20

# 用%.3f将整数转化为保留小数点后3位的float
print("23 转化为保留3位小数的浮点数%.3f"%(23))

输出结果：

23转化为保留3位小数的浮点数23.000

format函数是更为强大的格式化输出工具，format函数收集位置参数和关键字参数的任意集合，使用它们的值替换str中的占位符。该方法使用大括号（{}）作为特殊字符代替%，{}中可以不带参数、带数字编号或带关键字编号进行占位和替换，前两种属于位置替换方法，后一种属于关键字替换方法。

format函数也支持格式符，如下所示。

• format函数格式符

• 'c'：字符。打印前将整数转换成对应的Unicode字符串
• 'b'：二进制。将数字以2为基数进行输出
• 'o'：八进制。将数字以8为基数进行输出
• 'd'：十进制。将数字以10为基数进行输出
• 'x'：十六进制。将数字以16为基数进行输出，9以上的位数用小写字母表示
• 'e'：幂符号。用科学计数法打印数字。用'e'表示幂
• 'g'：一般格式。将数值以fixed-point格式输出，数值特别大时用幂形式打印
• 'n'：数字。值为整数则等效于'd'，为float则等效于'g'。
• '%'：百分数。数值乘以100后以fixed-point('f')格式打印，值后有一个百分号

使用format函数进行格式化输出的基本操作，如下所示。

• format函数格式化输出

# format函数不带参数情况下的输出
print("我的名字叫作{}，已经{}岁了！".format('Zara', 18))

输出结果：

我的名字叫作Zara，已经20岁了！

# format函数带数字编号并打乱顺序
print("我的名字叫作{1}，已经{0}岁了！".format(18, 'Zara'))

输出结果：

我的名字叫作Zara，已经20岁了！

# foemat函数带关键字参数
print("我的名字叫作{name}，已经{age}岁了！".format(age=18,name='Zara'))

输出结果：

我的名字叫作Zara，已经20岁了！

# format函数格式化数字为二进制数
print("我的名字叫作{}，已经{:b}岁了！".format('Zara', 18))

输出结果：

我的名字叫作Zara，已经10010岁了！

02 文件I/O

1. open

内置函数open的作用是打开一个文件，创建一个file对象以进行调用。在打开文件的基础上，后续的文件读写操作才可以实现。open函数的基本语法格式如下：

open(filename, mode)

open函数常用的参数及其说明如下所示。

• open函数常用的参数及其说明

• filename：接收文件名，表示文件名称。无默认值
• mode：接收模式名，表示文件打开模式。默认为只读

filename表示包含要访问的文件名称。mode决定打开文件的模式，这个参数是非强制的，默认的文件访问模式为只读（r），其可取值如下所示。

• 文件访问模式及其说明

• r：以只读方式打开文件。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式
• rb：以二进制格式打开一个文件用于只读。文件指针将会放在文件的开头。这是默认模式
• r+：打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头
• rb+：以二进制格式打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头
• w：打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖；如果该文件不存在，则创建新文件
• wb：以二进制格式打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则将其覆盖；如果该文件不存在，则创建新文件
• w+：打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖；如果该文件不存在，则创建新文件
• wb+：以二进制格式打开一个文件用于读写。如果该文件已存在则将其覆盖；如果该文件不存在，则创建新文件
• a：打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾，也就是说，新的内容将会被写到已有内容之后；如果该文件不存在，则创建新文件进行写入
• ab：以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾，也就是说，新的内容将会被写到已有内容之后；如果该文件不存在，则创建新文件进行写入
• a+：打开一个文件用于读写。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾，文件打开时会是追加模式；如果该文件不存在，则创建新文件用于读写
• ab+：以二进制格式打开一个文件用于追加。如果该文件已存在，文件指针将会放在文件的结尾；如果该文件不存在，则创建新文件用于读写

2. read

在Python中，读取文件的内容需要以只读的模式先打开一个文件，可以用open函数传入文件名和模式标识符，再用read函数读取文件中的内容。read函数可以从打开的文件中一次性读取全部内容，内容被读取到内存并用一个str对象表示。read函数的基本语法格式如下：

f = open(filename, mode)
f.read(size)

read函数常用的参数及其说明如下所示。

• read函数常用的参数及其说明

• size：接收number，表示读取的字符数。默认为文件中所有字符

size表示要从文件中读取的字节数，该方法从文件的开头开始读入，每调用一次就读取size个字节的内容。如果没有传入size，程序会尝试尽可能多地读取内容，一直到文件的末尾。

使用read函数读取test.txt文件，并打印，如下所示。

• read函数读取test.txt文件

# 以只读模式打开test.txt文件
data = open('../data/test.txt', 'r')
# 读取文件中的内容，存到content变量中
content = data.read()
# 打印出content变量中包含的文本内容
print('该文本中的内容是：', content)

输出结果：

该文本中的内容是：Hello World!

3. write

在Python中，写入文件和读出文件的操作方式是相似的：先调用open函数并传入标识符‘w’或‘wb’，再使用write函数进行写入。write函数的基本语法格式如下：

f = open(filename, mode)
f.write(str)

write函数常用的参数及其说明如下所示。

• write函数常用的参数及其说明

• str：接收任意str，表示写入的文本内容。默认为空

write函数可将任何str写入打开的文件。需要注意，Python中的str可以是二进制数据，而不限于文字。要写入str以外的内容，要先将需写入的内容转换成str。

使用write函数写入文件的操作如下所示。

• write函数写入文件

# 打开一个文件
web = open('../tmp/web.txt', 'w')
# 转换内容，写入文件
value = ('http://www.tipdm.org', 14)
str_value = str(value)
web.write(str_value)
web.close()
# 打开文本，读取出写入的内容
web = open('../tmp/web.txt', 'r')
content = web.read()
print('该文本中的内容是：', content)

输出结果：

该文本中的内容是： ('http://www.tipdm.org', 14)

4. close

close函数可以刷新缓存里任何还没写入的信息并关闭文件，关闭之后的文件便不能再进行写入。使用完文件后应该关闭，关闭文件的本质是使文件指针与文件脱离，关闭后不再能通过该指针对原来与其联系的文件进行操作。

如果文件使用完后不关闭，文件对象会一直占用操作系统的资源，并且，操作系统同一时间能打开的文件数量是有限的。写入文件时，数据会占用操作系统的内存，待计算机空闲时再慢慢写入，不调用close函数的后果是数据可能只写一部分到磁盘中，其他的信息则丢失了。

close函数的基本语法格式如下：

fileObject.close()

close函数常用的参数及其说明如下所示。

• close函数常用的参数及其说明

• fileObject：接收文件名，表示正在使用的文件对象。无默认值

本文代码中，都需要在末尾使用close函数关闭文件，以保证信息的完整。

关于作者：李明江，资深大数据专家，贵州省计算机学会常务理事，黔南州大数据专家委员会委员，黔南州计算机学会会长，黔南州教育信息化建设专家库专家，黔南民族师范学院计算机与信息学院院长，全国高校大数据教育联盟理事。张良均，资深大数据挖掘与分析专家、模式识别专家、AI技术专家。有10余年大数据挖掘与分析经验，擅长Python、R、Hadoop、Matlab等技术实现的数据挖掘与分析，对机器学习等AI技术驱动的数据分析也有深入研究。
本文摘编自《Python3智能数据分析快速入门》，经出版方授权发布。延伸阅读《Python3智能数据分析快速入门》

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