計算機程序用于執(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，簡寫為I/O。

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相比其他語言，Python中的I/O操作更加簡單方便，通過簡單的指令就可以實現(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，相當于一個容器，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等復合類型。使用input函數(shù)時，可以在括號內(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)都默認為str，如下所示。

• 輸入不同數(shù)據(jù)類型

# 輸入一個數(shù)字，由Python默認類型 
number1 = input('請輸入一個數(shù)字：') 

輸出結(jié)果：

請輸入一個數(shù)字：1 

# 輸入一個str，由Python默認類型 
str1 = input('請輸入一個字符串：') 

輸出結(jié)果：

請輸入一個字符串：1 

# 輸入一個數(shù)字，并將其轉(zhuǎn)換為int類型 
number2 = int(input('請輸入一個數(shù)字：')) 

輸出結(jié)果：

請輸入一個數(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，可以實現(xiàn)多樣化的輸出操作。

使用print函數(shù)進行輸出操作時，可以在函數(shù)的括號中插入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)的括號中插入變量名即可。

print函數(shù)也可以接收多個str，需要用逗號隔開，print函數(shù)會依次打印每個str，遇到逗號則輸出一個空格，因此輸出的str是拼起來的。print函數(shù)也可以自動計算結(jié)果，運行“print(number1+number2)”語句，解釋器會自動計算出相加的結(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str 
print('我', '愛', '中華')  

輸出結(jié)果：

我 愛 中華 

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

輸出結(jié)果：

100+200 = 300 

格式化輸出是計算機輸出中的一個重要概念，主要針對str。其運行機制為：使用占位符在str中進行占位，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，并且包含自動取位、轉(zhuǎn)換進制等功能。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(%)后加上相應(yīng)的格式符以占位，再進行替換和輸出。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：單個字符
• 整數(shù)
• %b：二進制整數(shù)
• %d：十進制整數(shù)
• %i：十進制整數(shù)
• %o：八進制整數(shù)
• %x：十六進制整數(shù)
• float
• %e：指數(shù)(基底寫為e)
• %E：指數(shù)(基底寫為E)
• %f：浮點數(shù)
• %F：浮點數(shù)

%g：指數(shù)(e)或浮點數(shù)(根據(jù)顯示長度)

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將十進制整數(shù)16用八進制數(shù)表示 
print("%d 的八進制是 %o"%(16,16)) 

輸出結(jié)果：

16 的八進制是 20 

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

輸出結(jié)果：

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

format函數(shù)是更為強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({})作為特殊字符代替%，{}中可以不帶參數(shù)、帶數(shù)字編號或帶關(guān)鍵字編號進行占位和替換，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)換成對應(yīng)的Unicode字符串
• 'b'：二進制。將數(shù)字以2為基數(shù)進行輸出
• 'o'：八進制。將數(shù)字以8為基數(shù)進行輸出
• 'd'：十進制。將數(shù)字以10為基數(shù)進行輸出
• 'x'：十六進制。將數(shù)字以16為基數(shù)進行輸出，9以上的位數(shù)用小寫字母表示
• 'e'：冪符號。用科學計數(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'。
• '%'：百分數(shù)。數(shù)值乘以100后以fixed-point('f')格式打印，值后有一個百分號

使用format函數(shù)進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的作用是打開一個文件，創(chuàng)建一個file對象以進行調(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。無默認值
• mode：接收模式名，表示文件打開模式。默認為只讀

filename表示包含要訪問的文件名稱。mode決定打開文件的模式，這個參數(shù)是非強制的，默認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。文件的指針將會放在文件的開頭。這是默認模式
• rb：以二進制格式打開一個文件用于只讀。文件指針將會放在文件的開頭。這是默認模式
• r+：打開一個文件用于讀寫。文件指針將會放在文件的開頭
• rb+：以二進制格式打開一個文件用于讀寫。文件指針將會放在文件的開頭
• w：打開一個文件只用于寫入。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：以二進制格式打開一個文件只用于寫入。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+：以二進制格式打開一個文件用于讀寫。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：打開一個文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結(jié)尾，也就是說，新的內(nèi)容將會被寫到已有內(nèi)容之后;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件進行寫入
• ab：以二進制格式打開一個文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結(jié)尾，也就是說，新的內(nèi)容將會被寫到已有內(nèi)容之后;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件進行寫入
• a+：打開一個文件用于讀寫。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結(jié)尾，文件打開時會是追加模式;如果該文件不存在，則創(chuàng)建新文件用于讀寫
• ab+：以二進制格式打開一個文件用于追加。如果該文件已存在，文件指針將會放在文件的結(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文件，可以用open函數(shù)傳入文件名和模式標識符，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內(nèi)容，內(nèi)容被讀取到內(nèi)存并用一個str對象表示。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個字節(jié)的內(nèi)容。如果沒有傳入size，程序會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)并傳入標識符‘w’或‘wb’，再使用write函數(shù)進行寫入。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原來與其聯(lián)系的文件進行操作。

如果文件使用完后不關(guān)閉，文件對象會一直占用操作系統(tǒng)的資源，并且，操作系統(tǒng)同一時間能打開的文件數(shù)量是有限的。寫入文件時，數(shù)據(jù)會占用操作系統(tǒng)的內(nèi)存，待計算機空閑時再慢慢寫入，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：

fileObject.close() 

close函數(shù)常用的參數(shù)及其說明如下所示。

• close函數(shù)常用的參數(shù)及其說明
• fileObject：接收文件名，表示正在使用的文件對象。無默認值

本文代碼中，都需要在末尾使用close函數(shù)關(guān)閉文件，以保證信息的完整。