零基礎入門Python I/O：從Print函數開始
計算機程序用于執行任務，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，統稱為Input/Output，簡寫為I/O。
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函數可以接納多種數據類型，包括number、str等基礎類型，及list、tuple、dict、set等復合類型。使用input函數時，可以在括號內添加str以提示輸入。需要注意的是，Python 3.x中的input函數將所有接收的數據都默認為str，如下所示。
- 輸入不同數據類型
- # 輸入一個數字，由Python默認類型
- number1 = input('請輸入一個數字：')
輸出結果：
- 請輸入一個數字：1
- # 輸入一個str，由Python默認類型
- str1 = input('請輸入一個字符串：')
輸出結果：
- 請輸入一個字符串：1
- # 輸入一個數字，并將其轉換為int類型
- number2 = int(input('請輸入一個數字：'))
輸出結果：
- 請輸入一個數字：123
- # 查看以上輸入的輸出結果類型
- print('number1、str1和number2的類型分別為：\n',
- type(number1), type(str1), type(number2))
輸出結果：
- number1、str1和number2的類型分別為：
- <class 'str'> <class 'str'> <class 'int'>
從輸出結果可知，在str1變量中，盡管輸入的不是str，也被默認為str。要得到需要的數據類型，必須做類型轉換。
2. print
給一個變量賦值后，如需查詢變量的內容，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函數是更受歡迎的輸出方式，可以實現多樣化的輸出操作。
使用print函數進行輸出操作時，可以在函數的括號中插入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函數的括號中插入變量名即可。
print函數也可以接收多個str，需要用逗號隔開，print函數會依次打印每個str，遇到逗號則輸出一個空格，因此輸出的str是拼起來的。print函數也可以自動計算結果，運行“print(number1+number2)”語句，解釋器會自動計算出相加的結果后輸出。print函數的應用代碼如下所示。
- print函數應用
- # print函數接收多個str
- print('我', '愛', '中華')
輸出結果：
- 我 愛 中華
- # print函數在打印前計算結果
- print('100+200 =', 100 + 200)
輸出結果：
- 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函數的顯示)
- %r：字符串(采用repr函數的顯示)
- %c：單個字符
- 整數
- %b：二進制整數
- %d：十進制整數
- %i：十進制整數
- %o：八進制整數
- %x：十六進制整數
- float
- %e：指數(基底寫為e)
- %E：指數(基底寫為E)
- %f：浮點數
- %F：浮點數
%g：指數(e)或浮點數(根據顯示長度)
由此可知，Python中的格式符可分別用于str、整數和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20
- print("我的名字叫作%s，已經%d歲了！"%('Zara',20))
輸出結果：
- 我的名字叫作Zara，已經20歲了！
- # 用%d格式化16，用%o將十進制整數16用八進制數表示
- print("%d 的八進制是 %o"%(16,16))
輸出結果：
- 16 的八進制是 20
- # 用%.3f將整數轉化為保留小數點后3位的float
- print("23 轉化為保留3位小數的浮點數%.3f"%(23))
輸出結果：
- 23轉化為保留3位小數的浮點數23.000
format函數是更為強大的格式化輸出工具，format函數收集位置參數和關鍵字參數的任意集合，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、帶數字編號或帶關鍵字編號進行占位和替換，前兩種屬于位置替換方法，后一種屬于關鍵字替換方法。
format函數也支持格式符，如下所示。
- format函數格式符
- 'c'：字符。打印前將整數轉換成對應的Unicode字符串
- 'b'：二進制。將數字以2為基數進行輸出
- 'o'：八進制。將數字以8為基數進行輸出
- 'd'：十進制。將數字以10為基數進行輸出
- 'x'：十六進制。將數字以16為基數進行輸出，9以上的位數用小寫字母表示
- 'e'：冪符號。用科學計數法打印數字。用'e'表示冪
- 'g'：一般格式。將數值以fixed-point格式輸出，數值特別大時用冪形式打印
- 'n'：數字。值為整數則等效于'd'，為float則等效于'g'。
- '%'：百分數。數值乘以100后以fixed-point('f')格式打印，值后有一個百分號
使用format函數進行格式化輸出的基本操作，如下所示。
- format函數格式化輸出
- # format函數不帶參數情況下的輸出
- print("我的名字叫作{}，已經{}歲了！".format('Zara', 18))
輸出結果：
- 我的名字叫作Zara，已經20歲了！
- # format函數帶數字編號并打亂順序
- print("我的名字叫作{1}，已經{0}歲了！".format(18, 'Zara'))
輸出結果：
- 我的名字叫作Zara，已經20歲了！
- # foemat函數帶關鍵字參數
- print("我的名字叫作{name}，已經{age}歲了！".format(age=18,name='Zara'))
輸出結果：
- 我的名字叫作Zara，已經20歲了！
- # format函數格式化數字為二進制數
- print("我的名字叫作{}，已經{:b}歲了！".format('Zara', 18))
輸出結果：
- 我的名字叫作Zara，已經10010歲了！
02 文件I/O
1. open
內置函數open的作用是打開一個文件，創建一個file對象以進行調用。在打開文件的基礎上，后續的文件讀寫操作才可以實現。open函數的基本語法格式如下：
open(filename, mode)
open函數常用的參數及其說明如下所示。
- open函數常用的參數及其說明
- 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尾，也就是說，新的內容將會被寫到已有內容之后;如果該文件不存在，則創建新文件進行寫入
- 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尾，也就是說，新的內容將會被寫到已有內容之后;如果該文件不存在，則創建新文件進行寫入
- 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尾，文件打開時會是追加模式;如果該文件不存在，則創建新文件用于讀寫
- 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尾;如果該文件不存在，則創建新文件用于讀寫
2. read
在Python中，讀取文件的內容需要以只讀的模式先打開一個文件，可以用open函數傳入文件名和模式標識符，再用read函數讀取文件中的內容。read函數可以從打開的文件中一次性讀取全部內容，內容被讀取到內存并用一個str對象表示。read函數的基本語法格式如下：
- f = open(filename, mode)
- f.read(size)
read函數常用的參數及其說明如下所示。
- read函數常用的參數及其說明
- size：接收number，表示讀取的字符數。默認為文件中所有字符
size表示要從文件中讀取的字節數，該方法從文件的開頭開始讀入，每調用一次就讀取size個字節的內容。如果沒有傳入size，程序會嘗試盡可能多地讀取內容，一直到文件的末尾。
使用read函數讀取test.txt文件，并打印，如下所示。
- read函數讀取test.txt文件
- # 以只讀模式打開test.txt文件
- data = open('../data/test.txt', 'r')
- # 讀取文件中的內容，存到content變量中
- content = data.read()
- # 打印出content變量中包含的文本內容
- print('該文本中的內容是：', content)
輸出結果：
- 該文本中的內容是：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：先調用open函數并傳入標識符‘w’或‘wb’，再使用write函數進行寫入。write函數的基本語法格式如下：
- f = open(filename, mode)
- f.write(str)
write函數常用的參數及其說明如下所示。
- write函數常用的參數及其說明
- str：接收任意str，表示寫入的文本內容。默認為空
write函數可將任何str寫入打開的文件。需要注意，Python中的str可以是二進制數據，而不限于文字。要寫入str以外的內容，要先將需寫入的內容轉換成str。
使用write函數寫入文件的操作如下所示。
- write函數寫入文件
- # 打開一個文件
- web = open('../tmp/web.txt', 'w')
- # 轉換內容，寫入文件
- value = ('http://www.tipdm.org', 14)
- str_value = str(value)
- web.write(str_value)
- web.close()
- # 打開文本，讀取出寫入的內容
- web = open('../tmp/web.txt', 'r')
- content = web.read()
- print('該文本中的內容是：', content)
輸出結果：
- 該文本中的內容是： ('http://www.tipdm.org', 14)
4. close
close函數可以刷新緩存里任何還沒寫入的信息并關閉文件，關閉之后的文件便不能再進行寫入。使用完文件后應該關閉，關閉文件的本質是使文件指針與文件脫離，關閉后不再能通過該指針對原來與其聯系的文件進行操作。
如果文件使用完后不關閉，文件對象會一直占用操作系統的資源，并且，操作系統同一時間能打開的文件數量是有限的。寫入文件時，數據會占用操作系統的內存，待計算機空閑時再慢慢寫入，不調用close函數的后果是數據可能只寫一部分到磁盤中，其他的信息則丟失了。
close函數的基本語法格式如下：
- fileObject.close()
close函數常用的參數及其說明如下所示。
- close函數常用的參數及其說明
- 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函數關閉文件，以保證信息的完整。
