Python中有多种展示程序输出的方式;数据可以以人类可读的方式打印出来,也可以输出到文件中以后使用。本章节将会详细讨论。
目前为止已经介绍过两种输出值的方式:表达式语句和print()
函数。(第三种方式是使用对象的write()
方法;使用sys.stdout
引用标准输出文件。详细信息参考库文件参考手册。)
有时候需要对输出有更多的控制,而不是简单的使用空格分开值。有两种方式格式化输出:第一种方式是手动处理字符串,使用字符串的切片和连接操作,创建任何可以想象到的输出布局。字符串类型提供了一些将字符串填充到指定列宽的有用方法,马上会讨论这点。第二种方式是使用格式化字符串或者str.format()
方法。
string
模块包含Template
类,该类提供向字符串代入值的方法。
当然还有一个问题:如何将值转换为字符串?Python提供了将任何值转换为字符串的方法:将值传递给repr()
或者str()
函数即可。
str()
函数返回值的人类可读的形式,而repr()
生成值的解释器可读形式(如果没有等价语法,将会强制抛出SyntaxError
)。对于没有提供特定适应人类阅读形式的对象,str()
函数会返回与repr()
相同的值。许多值使用str()
和repr()
函数将得到相同的返回值,如数字或者像列表和字典的结构体。特别地,字符串有两种区别明显的表示形式。
以下是一些示例:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> s <span class="op">=</span> <span class="st">'Hello, world.'</span> <span class="op">>>></span> <span class="bu">str</span>(s) <span class="co">'Hello, world.'</span> <span class="op">>>></span> <span class="bu">repr</span>(s) <span class="co">"'Hello, world.'"</span> <span class="op">>>></span> <span class="bu">str</span>(<span class="dv">1</span><span class="op">/</span><span class="dv">7</span>) <span class="co">'0.14285714285714285'</span> <span class="op">>>></span> x <span class="op">=</span> <span class="dv">10</span> <span class="op">*</span> <span class="fl">3.25</span> <span class="op">>>></span> y <span class="op">=</span> <span class="dv">200</span> <span class="op">*</span> <span class="dv">200</span> <span class="op">>>></span> s <span class="op">=</span> <span class="st">'The value of x is '</span> <span class="op">+</span> <span class="bu">repr</span>(x) <span class="op">+</span> <span class="st">', and y is '</span> <span class="op">+</span> <span class="bu">repr</span>(y) <span class="op">+</span> <span class="st">'...'</span> <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(s) The value of x <span class="op">is</span> <span class="fl">32.5</span>, <span class="op">and</span> y <span class="op">is</span> <span class="dv">40000</span>... <span class="op">>>></span> <span class="co"># The repr() of a string adds string quotes and backslashes:</span> ... hello <span class="op">=</span> <span class="st">'hello, world</span><span class="ch">\n</span><span class="st">'</span> <span class="op">>>></span> hellos <span class="op">=</span> <span class="bu">repr</span>(hello) <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(hellos) <span class="co">'hello, world\n'</span> <span class="op">>>></span> <span class="co"># The argument to repr() may be any Python object:</span> ... <span class="bu">repr</span>((x, y, (<span class="st">'spam'</span>, <span class="st">'eggs'</span>))) <span class="co">"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"</span></code>
有两种方式输出一个平方和立方表格:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="cf">for</span> x <span class="op">in</span> <span class="bu">range</span>(<span class="dv">1</span>, <span class="dv">11</span>): ... <span class="bu">print</span>(<span class="bu">repr</span>(x).rjust(<span class="dv">2</span>), <span class="bu">repr</span>(x<span class="op">*</span>x).rjust(<span class="dv">3</span>), end<span class="op">=</span><span class="st">' '</span>) ... <span class="co"># Note use of 'end' on previous line</span> ... <span class="bu">print</span>(<span class="bu">repr</span>(x<span class="op">*</span>x<span class="op">*</span>x).rjust(<span class="dv">4</span>)) ... <span class="dv">1</span> <span class="dv">1</span> <span class="dv">1</span> <span class="dv">2</span> <span class="dv">4</span> <span class="dv">8</span> <span class="dv">3</span> <span class="dv">9</span> <span class="dv">27</span> <span class="dv">4</span> <span class="dv">16</span> <span class="dv">64</span> <span class="dv">5</span> <span class="dv">25</span> <span class="dv">125</span> <span class="dv">6</span> <span class="dv">36</span> <span class="dv">216</span> <span class="dv">7</span> <span class="dv">49</span> <span class="dv">343</span> <span class="dv">8</span> <span class="dv">64</span> <span class="dv">512</span> <span class="dv">9</span> <span class="dv">81</span> <span class="dv">729</span> <span class="dv">10</span> <span class="dv">100</span> <span class="dv">1000</span> <span class="op">>>></span> <span class="cf">for</span> x <span class="op">in</span> <span class="bu">range</span>(<span class="dv">1</span>, <span class="dv">11</span>): ... <span class="bu">print</span>(<span class="st">'</span><span class="sc">{0:2d}</span><span class="st"> </span><span class="sc">{1:3d}</span><span class="st"> </span><span class="sc">{2:4d}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(x, x<span class="op">*</span>x, x<span class="op">*</span>x<span class="op">*</span>x)) ... <span class="dv">1</span> <span class="dv">1</span> <span class="dv">1</span> <span class="dv">2</span> <span class="dv">4</span> <span class="dv">8</span> <span class="dv">3</span> <span class="dv">9</span> <span class="dv">27</span> <span class="dv">4</span> <span class="dv">16</span> <span class="dv">64</span> <span class="dv">5</span> <span class="dv">25</span> <span class="dv">125</span> <span class="dv">6</span> <span class="dv">36</span> <span class="dv">216</span> <span class="dv">7</span> <span class="dv">49</span> <span class="dv">343</span> <span class="dv">8</span> <span class="dv">64</span> <span class="dv">512</span> <span class="dv">9</span> <span class="dv">81</span> <span class="dv">729</span> <span class="dv">10</span> <span class="dv">100</span> <span class="dv">1000</span></code>
(第一个例子中,列之间的那个空格是由print()
自动添加的:该函数在输出时总是在参数之间插入空格)
这个例子演示了string对象的str.rjust()
方法,这个方法使字符串在给定宽度的列中向右对齐,在左边添加空格。str.ljust()
和str.center()
是相似的方法。这些方法并不会改变原来的字符串,只是返回一个新的字符串。如果输入的字符串太长,这些方法并不会截断字符串,而是不改变字符串并返回;虽然这样会使得列布局混乱,但是总比输出不真实的值好。(若实在想截断可以使用切片操作,如:x.ljust(n)[:n]
。)
方法str.zfill()
在数字字符串左侧添加零,可以识别正负号:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="st">'12'</span>.zfill(<span class="dv">5</span>) <span class="co">'00012'</span> <span class="op">>>></span> <span class="st">'-3.14'</span>.zfill(<span class="dv">7</span>) <span class="co">'-003.14'</span> <span class="op">>>></span> <span class="st">'3.14159265359'</span>.zfill(<span class="dv">5</span>) <span class="co">'3.14159265359'</span></code>
str.format()
的基础使用方式是:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'We are the {} who say "{}!"'</span>.<span class="bu">format</span>(<span class="st">'knights'</span>, <span class="st">'Ni'</span>)) We are the knights who say <span class="st">"Ni!"</span></code>
传入str.format()
中的对象会替换掉花括号和其中的字符(称作格式化域)。花括号中的数字可以用来匹配传入str.format()
的对象列表相应位置的对象。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'</span><span class="sc">{0}</span><span class="st"> and </span><span class="sc">{1}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(<span class="st">'spam'</span>, <span class="st">'eggs'</span>)) spam <span class="op">and</span> eggs <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'</span><span class="sc">{1}</span><span class="st"> and </span><span class="sc">{0}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(<span class="st">'spam'</span>, <span class="st">'eggs'</span>)) eggs <span class="op">and</span> spam</code>
在str.format()
中可以使用关键字参数,使用参数名引用对应的值:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'This </span><span class="sc">{food}</span><span class="st"> is </span><span class="sc">{adjective}</span><span class="st">.'</span>.<span class="bu">format</span>( ... food<span class="op">=</span><span class="st">'spam'</span>, adjective<span class="op">=</span><span class="st">'absolutely horrible'</span>)) This spam <span class="op">is</span> absolutely horrible.</code>
可以结合位置参数和关键字参数:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'The story of </span><span class="sc">{0}</span><span class="st">, </span><span class="sc">{1}</span><span class="st">, and </span><span class="sc">{other}</span><span class="st">.'</span>.<span class="bu">format</span>(<span class="st">'Bill'</span>, <span class="st">'Manfred'</span>, other<span class="op">=</span><span class="st">'Georg'</span>)) The story of Bill, Manfred, <span class="op">and</span> Georg.</code>
!a
(对应ascii()
),!s
(对应str()
)以及!r
(对应repr()
),用于在格式化之前转换值:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> contents <span class="op">=</span> <span class="st">'eels'</span> <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'My hovercraft is full of {}.'</span>.<span class="bu">format</span>(contents)) My hovercraft <span class="op">is</span> full of eels. <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'My hovercraft is full of {!r}.'</span>.<span class="bu">format</span>(contents)) My hovercraft <span class="op">is</span> full of <span class="st">'eels'</span>.</code>
在格式化域后可以跟可选的:
以及格式化命令,允许对值的格式化进一步控制。以下示例指定PI
的精度为3位:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="im">import</span> math <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'The value of PI is approximately </span><span class="sc">{0:.3f}</span><span class="st">.'</span>.<span class="bu">format</span>(math.pi)) The value of PI <span class="op">is</span> approximately <span class="fl">3.142</span>.</code>
在:
后跟一个整数可以指定格式化域的最小宽度。在制作表格时这很有用:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> table <span class="op">=</span> {<span class="st">'Sjoerd'</span>: <span class="dv">4127</span>, <span class="st">'Jack'</span>: <span class="dv">4098</span>, <span class="st">'Dcab'</span>: <span class="dv">7678</span>} <span class="op">>>></span> <span class="cf">for</span> name, phone <span class="op">in</span> table.items(): ... <span class="bu">print</span>(<span class="st">'</span><span class="sc">{0:10}</span><span class="st"> ==> </span><span class="sc">{1:10d}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(name, phone)) ... Jack <span class="op">==></span> <span class="dv">4098</span> Dcab <span class="op">==></span> <span class="dv">7678</span> Sjoerd <span class="op">==></span> <span class="dv">4127</span></code>
如果有一个长的字符串并不想做分离,可以使用名字而不是位置来引用变量。简单的传递一个字典,并且使用中括号来访问键:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> table <span class="op">=</span> {<span class="st">'Sjoerd'</span>: <span class="dv">4127</span>, <span class="st">'Jack'</span>: <span class="dv">4098</span>, <span class="st">'Dcab'</span>: <span class="dv">8637678</span>} <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'Jack: </span><span class="sc">{0[Jack]:d}</span><span class="st">; Sjoerd: </span><span class="sc">{0[Sjoerd]:d}</span><span class="st">; '</span> ... <span class="st">'Dcab: </span><span class="sc">{0[Dcab]:d}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(table)) Jack: <span class="dv">4098</span><span class="op">;</span> Sjoerd: <span class="dv">4127</span><span class="op">;</span> Dcab: <span class="dv">863767</span></code>
也可以使用**
将字典拆包为关键字参数:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> table <span class="op">=</span> {<span class="st">'Sjoerd'</span>: <span class="dv">4127</span>, <span class="st">'Jack'</span>: <span class="dv">4098</span>, <span class="st">'Dcab'</span>: <span class="dv">8637678</span>} <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'Jack: </span><span class="sc">{Jack:d}</span><span class="st">; Sjoerd: </span><span class="sc">{Sjoerd:d}</span><span class="st">; Dcab: </span><span class="sc">{Dcab:d}</span><span class="st">'</span>.<span class="bu">format</span>(<span class="op">**</span>table)) Jack: <span class="dv">4098</span><span class="op">;</span> Sjoerd: <span class="dv">4127</span><span class="op">;</span> Dcab: <span class="dv">8637678</span></code>
built-in函数vars()
返回将当前局部变量作为字典返回,结合vars()
使用时,以上特别有用。
参考Format String Syntax,完全了解str.format()
。
可以使用%
操作符格式化字符串。这种方式像sprintf()
风格一样解析%
左边的格式化参数,并将右边的参数应用到左边,然后返回格式化后的字符串。示例:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="im">import</span> math <span class="op">>>></span> <span class="bu">print</span>(<span class="st">'The value of PI is approximately </span><span class="sc">%5.3f</span><span class="st">.'</span> <span class="op">%</span> math.pi) The value of PI <span class="op">is</span> approximately <span class="fl">3.142</span>.</code>
更多信息参见printf-style String Formatting 章节。
open()
函数返回文件对象(file object),通常使用两个参数调用:open(filename, mode)
。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f <span class="op">=</span> <span class="bu">open</span>(<span class="st">'workfile'</span>, <span class="st">'w'</span>)</code>
第一个参数是文件的字符串路径。第二个参数是包含几个字符的字符串,描述文件的使用方式。模式r
用于读;w
只用于写(存在的同名文件将会被删除);a
打开文件追加内容,所有写到文件中的内容都会自动添加到文件末尾;r+
打开文件可读可写。模式参数是可选的,r
是默认模式参数。
通常,文件以文本模式打开,意味着可以从文件中读写字符串,字符串以特定的格式编码。如果没有指定字符编码,那默认值是平台相关的编码(参见open()
)。追加到模式参数的b
指定文件以二进制模式打开:数据以字节对象的形式读写。这种模式用于不包含文本的文件。
文本模式中,读文件时默认将平台特定的行尾结束符(Unix中的\n
,Windows中的\r\n
)转换为\n
。以文本模式写文件时,默认将所有出现的\n
转换为平台特定的行尾结束符。这种暗地修改文件数据对于文本文件没有影响,但是会损坏JPEG
或者EXE
之类的文件的数据。使用二进制模式读写这类文件是要谨慎。
处理文件对象时使用with
是比较好的实践。好处是当操作完成后文件可以恰当关闭,即使有异常发生。使用with
比使用与其等价的try
-finally
语句块也简洁得多:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="cf">with</span> <span class="bu">open</span>(<span class="st">'workfile'</span>) <span class="im">as</span> f: ... read_data <span class="op">=</span> f.read() <span class="op">>>></span> f.closed <span class="va">True</span></code>
如果没有使用with
关键字,必须手动调用f.close()
方法关闭文件,立即释放占用的系统资源。如果没有明确关闭文件,Python的垃圾收集程序最终会销毁对象并关闭文件,但是这之前文件会保持打开状态一段时间。另一个风险是不同的Python解释器实现会在不同的时刻做回收操作。
文件对象关闭后,无论通过with
语句还是使用f.close()
试图使用文件对象都会失败:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f.close() <span class="op">>>></span> f.read() Traceback (most recent call last): File <span class="st">"<stdin>"</span>, line <span class="dv">1</span>, <span class="op">in</span> <span class="op"><</span>module<span class="op">></span> <span class="pp">ValueError</span>: I<span class="op">/</span>O operation on closed <span class="bu">file</span></code>
这个章节以下的示例中,假设已经创建了一个叫做f
的文件对象。
使用f.read(size)
读取文件内容,该方法读取指定数量数据并作为字符串(文本模式)或者字节对象(二进制模式)返回。size是可选的数字参数。size省略或者为负数时,会读取整个文件内容并且返回,如果文件大小比机器内存要大时,全部读取会产生问题。若指定size,至多size大小的字节被读取并返回。如果读到了文件末尾,f.read()
返回空字符串(''
)。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f.read() <span class="co">'This is the entire file.\n'</span> <span class="op">>>></span> f.read() <span class="co">''</span></code>
f.readline()
从文件中读取单行,读取到的字符串末尾会自动加上换行符(\n
),只有当文件不以换行符结尾时,读取到文件的最后一行才不会自动加'\n'。这样使得返回值不会含糊不清,如果f.readline()
返回空字符串时,那么就读到了文件末尾,而空行则返回\n
表示,这是一个只包含单个换行符的字符串。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f.readline() <span class="co">'This is the first line of the file.\n'</span> <span class="op">>>></span> f.readline() <span class="co">'Second line of the file\n'</span> <span class="op">>>></span> f.readline() <span class="co">''</span></code>
使用迭代文件对象的方式,从文件中读取行。这种方式内存高效,快速,代码简洁:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="cf">for</span> line <span class="op">in</span> f: ... <span class="bu">print</span>(line, end<span class="op">=</span><span class="st">''</span>) ... This <span class="op">is</span> the first line of the <span class="bu">file</span>. Second line of the <span class="bu">file</span></code>
如果需要读取文件所有行到列表中,可以使用list(f)
或者f.readlines()
。
f.write(string)
将内容string写入文件,返回写入的字符串数。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f.write(<span class="st">'This is a test</span><span class="ch">\n</span><span class="st">'</span>) <span class="dv">15</span></code>
其他类型的对象在写入之前对象需要转换,要么转换为字符串(文本模式),要么转换为字节对象(二进制模式):
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> value <span class="op">=</span> (<span class="st">'the answer'</span>, <span class="dv">42</span>) <span class="op">>>></span> s <span class="op">=</span> <span class="bu">str</span>(value) <span class="co"># convert the tuple to string</span> <span class="op">>>></span> f.write(s) <span class="dv">18</span></code>
在二进制模式中,f.tell()
方法返回一个数字,该数字指示文件对象在文件中的当前位置,是相对于文件开始的字节数目。在文本模式中,该方法返回一个模糊的数字。
使用f.seek(offset, from_what)
改变文件对象的位置。offset(偏移量)加上from_what参数指定的参考点计算出要移动到的位置。from_what值为0时表示文件开头为参考点,1表示当前文件位置为参考点,2表示文件末尾为参考点。from_what可以省略,默认为0,指示文件开头为参考点。
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> f <span class="op">=</span> <span class="bu">open</span>(<span class="st">'workfile'</span>, <span class="st">'rb+'</span>) <span class="op">>>></span> f.write(b<span class="st">'0123456789abcdef'</span>) <span class="dv">16</span> <span class="op">>>></span> f.seek(<span class="dv">5</span>) <span class="co"># Go to the 6th byte in the file</span> <span class="dv">5</span> <span class="op">>>></span> f.read(<span class="dv">1</span>) b<span class="st">'5'</span> <span class="op">>>></span> f.seek(<span class="op">-</span><span class="dv">3</span>, <span class="dv">2</span>) <span class="co"># Go to the 3rd byte before the end</span> <span class="dv">13</span> <span class="op">>>></span> f.read(<span class="dv">1</span>) b<span class="st">'d'</span></code>
文本文件中(没有使用b
,以文本模式打开),只允许使用相对于文件开头的seek()
方法(使用seek(0, 2)
寻找文件末尾例外),并且有效的offset值(偏移量)只能是f.tell()
的返回值或者0。任何其他的offset值(偏移量)都会发生未定义的行为。
文件对象有一些额外的方法,比如很少使用的isatty()
和truncate()
。查阅库文件手册获取关于文件对象的完整信息。
字符串可以很容易从文件中读取或写入到文件中。由于read()
方法只返回字符串,数字需要额外转换,使用如int()
的函数,输入字符串'123'
返回数字值123。当希望保存更为复杂的数据类型,像嵌套列表或者字典之类的,手动解析和序列化就变得复杂了。
不需要用户不断编写和调试保存复杂数据类型到文件的代码,Python提供了流行的数据交换格式JSON(JavaScript Object Notation)。标准模块json
可以接收Python数据结构,并把它们转换为字符串表示形式,这个过程称为序列化。从字符串形式重新构造数据称为反序列化。在序列化合反序列换之间,字符串形式表示的对象可以存储到文件或者数据中,或者通过网络连接发送到远程目标机器。
注解:JSON格式普遍用于现代应用程序中,用于数据交换。许多程序员已经熟悉了,是一种不错的协作选择
可以使用以下代码查看对象x
的JSON字符串表示形式:
<code class="sourceCode python"><span class="op">>>></span> <span class="im">import</span> json <span class="op">>>></span> json.dumps([<span class="dv">1</span>, <span class="st">'simple'</span>, <span class="st">'list'</span>]) <span class="co">'[1, "simple", "list"]'</span></code>
另一种dumps()
方法的变种,dump()
,该方法简单将对象序列化到文本文件。如果f
是已经以写模式打开的文本文件对象,可以使用如下代码:
<code class="sourceCode python">json.dump(x, f)</code>
可以再次解码对象,如果f
是以读模式打开的文本文件对象:
<code class="sourceCode python">x <span class="op">=</span> json.load(f)</code>
以上是可以处理列表和字典的简单序列化技术,但是要处理任意类实例需要额外的操作。json
模块的参考内容包含以下解释:
参见:
pickle
- pickle模块与JSON不同,pickle是一种协议,允许任意复杂Python对象序列化。就这一点论,它只能用于 Python, 而不能用于与其他语言编写的应用程序通信。默认情况下它是不安全的:如果数据由熟练的攻击者精心制作, 反序列化来自一个不受信任源的 pickle 数据可以执行任意代码。
Atas ialah kandungan terperinci [译]The Python Tutorial#Input and Output. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!