[譯]The Python Tutorial#Input and Output

Python中有多種展示程序輸出的方式幕帆；數(shù)據(jù)可以以人類(lèi)可讀的方式打印出來(lái)，也可以輸出到文件中以后使用承匣。本章節(jié)將會(huì)詳細(xì)討論。

7.1 Fancier Output Formatting

目前為止已經(jīng)介紹過(guò)兩種輸出值的方式：表達(dá)式語(yǔ)句和print()函數(shù)飘言。（第三種方式是使用對(duì)象的write()方法斗忌；使用sys.stdout引用標(biāo)準(zhǔn)輸出文件能犯。詳細(xì)信息參考庫(kù)文件參考手冊(cè)。）

有時(shí)候需要對(duì)輸出有更多的控制沈贝，而不是簡(jiǎn)單的使用空格分開(kāi)值杠人。有兩種方式格式化輸出：第一種方式是手動(dòng)處理字符串，使用字符串的切片和連接操作宋下，創(chuàng)建任何可以想象到的輸出布局嗡善。字符串類(lèi)型提供了一些將字符串填充到指定列寬的有用方法，馬上會(huì)討論這點(diǎn)学歧。第二種方式是使用格式化字符串或者str.format()方法罩引。

string模塊包含Template類(lèi)，該類(lèi)提供向字符串代入值的方法枝笨。

當(dāng)然還有一個(gè)問(wèn)題：如何將值轉(zhuǎn)換為字符串蜒程？Python提供了將任何值轉(zhuǎn)換為字符串的方法：將值傳遞給repr()或者str()函數(shù)即可。

str()函數(shù)返回值的人類(lèi)可讀的形式伺帘，而repr()生成值的解釋器可讀形式（如果沒(méi)有等價(jià)語(yǔ)法昭躺，將會(huì)強(qiáng)制拋出SyntaxError）。對(duì)于沒(méi)有提供特定適應(yīng)人類(lèi)閱讀形式的對(duì)象伪嫁，str()函數(shù)會(huì)返回與repr()相同的值领炫。許多值使用str()和repr()函數(shù)將得到相同的返回值，如數(shù)字或者像列表和字典的結(jié)構(gòu)體张咳。特別地帝洪，字符串有兩種區(qū)別明顯的表示形式。

以下是一些示例：

>>> s = 'Hello, world.'
>>> str(s)
'Hello, world.'
>>> repr(s)
"'Hello, world.'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
The value of x is 32.5, and y is 40000...
>>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:
... hello = 'hello, world\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, world\n'
>>> # The argument to repr() may be any Python object:
... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"

有兩種方式輸出一個(gè)平方和立方表格：

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # Note use of 'end' on previous line
...     print(repr(x*x*x).rjust(4))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

>>> for x in range(1, 11):
...     print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

（第一個(gè)例子中脚猾，列之間的那個(gè)空格是由print()自動(dòng)添加的：該函數(shù)在輸出時(shí)總是在參數(shù)之間插入空格）

這個(gè)例子演示了string對(duì)象的str.rjust()方法葱峡，這個(gè)方法使字符串在給定寬度的列中向右對(duì)齊，在左邊添加空格龙助。str.ljust()和str.center()是相似的方法砰奕。這些方法并不會(huì)改變?cè)瓉?lái)的字符串，只是返回一個(gè)新的字符串提鸟。如果輸入的字符串太長(zhǎng)军援，這些方法并不會(huì)截?cái)嘧址遣桓淖冏址⒎祷爻蒲浑m然這樣會(huì)使得列布局混亂胸哥，但是總比輸出不真實(shí)的值好。（若實(shí)在想截?cái)嗫梢允褂们衅僮魃南剩纾?code>x.ljust(n)[:n]空厌。）

方法str.zfill()在數(shù)字字符串左側(cè)添加零庐船，可以識(shí)別正負(fù)號(hào)：

>>> '12'.zfill(5)
'00012'
>>> '-3.14'.zfill(7)
'-003.14'
>>> '3.14159265359'.zfill(5)
'3.14159265359'

str.format()的基礎(chǔ)使用方式是：

>>> print('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))
We are the knights who say "Ni!"

傳入str.format()中的對(duì)象會(huì)替換掉花括號(hào)和其中的字符（稱(chēng)作格式化域）〕案花括號(hào)中的數(shù)字可以用來(lái)匹配傳入str.format()的對(duì)象列表相應(yīng)位置的對(duì)象醉鳖。

>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))
spam and eggs
>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))
eggs and spam

在str.format()中可以使用關(guān)鍵字參數(shù)，使用參數(shù)名引用對(duì)應(yīng)的值：

>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(
...       food='spam', adjective='absolutely horrible'))
This spam is absolutely horrible.

可以結(jié)合位置參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
                                                       other='Georg'))
The story of Bill, Manfred, and Georg.

!a（對(duì)應(yīng)ascii()）哮内，!s（對(duì)應(yīng)str()）以及!r（對(duì)應(yīng)repr()）盗棵，用于在格式化之前轉(zhuǎn)換值：

>>> contents = 'eels'
>>> print('My hovercraft is full of {}.'.format(contents))
My hovercraft is full of eels.
>>> print('My hovercraft is full of {!r}.'.format(contents))
My hovercraft is full of 'eels'.

在格式化域后可以跟可選的:以及格式化命令，允許對(duì)值的格式化進(jìn)一步控制北发。以下示例指定PI的精度為3位：

>>> import math
>>> print('The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi))
The value of PI is approximately 3.142.

在:后跟一個(gè)整數(shù)可以指定格式化域的最小寬度纹因。在制作表格時(shí)這很有用：

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
>>> for name, phone in table.items():
...     print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone))
...
Jack       ==>       4098
Dcab       ==>       7678
Sjoerd     ==>       4127

如果有一個(gè)長(zhǎng)的字符串并不想做分離，可以使用名字而不是位置來(lái)引用變量琳拨。簡(jiǎn)單的傳遞一個(gè)字典瞭恰，并且使用中括號(hào)來(lái)訪問(wèn)鍵：

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
...       'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 863767

也可以使用**將字典拆包為關(guān)鍵字參數(shù)：

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

built-in函數(shù)vars()返回將當(dāng)前局部變量作為字典返回，結(jié)合vars()使用時(shí)狱庇，以上特別有用惊畏。

參考Format String Syntax，完全了解str.format()密任。

7.1.1 Old string formatting

可以使用%操作符格式化字符串颜启。這種方式像sprintf()風(fēng)格一樣解析%左邊的格式化參數(shù)，并將右邊的參數(shù)應(yīng)用到左邊浪讳，然后返回格式化后的字符串缰盏。示例：

>>> import math
>>> print('The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi)
The value of PI is approximately 3.142.

更多信息參見(jiàn)printf-style String Formatting 章節(jié)。

7.2 Reading and Writing Files

open()函數(shù)返回文件對(duì)象（file object）淹遵，通常使用兩個(gè)參數(shù)調(diào)用：open(filename, mode)口猜。

>>> f = open('workfile', 'w')

第一個(gè)參數(shù)是文件的字符串路徑。第二個(gè)參數(shù)是包含幾個(gè)字符的字符串透揣，描述文件的使用方式济炎。模式r用于讀；w只用于寫(xiě)（存在的同名文件將會(huì)被刪除）辐真；a打開(kāi)文件追加內(nèi)容须尚，所有寫(xiě)到文件中的內(nèi)容都會(huì)自動(dòng)添加到文件末尾；r+打開(kāi)文件可讀可寫(xiě)拆祈。模式參數(shù)是可選的恨闪，r是默認(rèn)模式參數(shù)倘感。

通常放坏，文件以文本模式打開(kāi)，意味著可以從文件中讀寫(xiě)字符串老玛，字符串以特定的格式編碼淤年。如果沒(méi)有指定字符編碼钧敞，那默認(rèn)值是平臺(tái)相關(guān)的編碼（參見(jiàn)open()）。追加到模式參數(shù)的b指定文件以二進(jìn)制模式打開(kāi)：數(shù)據(jù)以字節(jié)對(duì)象的形式讀寫(xiě)麸粮。這種模式用于不包含文本的文件溉苛。

文本模式中，讀文件時(shí)默認(rèn)將平臺(tái)特定的行尾結(jié)束符（Unix中的\n弄诲，Windows中的\r\n）轉(zhuǎn)換為\n愚战。以文本模式寫(xiě)文件時(shí)，默認(rèn)將所有出現(xiàn)的\n轉(zhuǎn)換為平臺(tái)特定的行尾結(jié)束符齐遵。這種暗地修改文件數(shù)據(jù)對(duì)于文本文件沒(méi)有影響寂玲，但是會(huì)損壞JPEG或者EXE之類(lèi)的文件的數(shù)據(jù)。使用二進(jìn)制模式讀寫(xiě)這類(lèi)文件是要謹(jǐn)慎梗摇。

處理文件對(duì)象時(shí)使用with是比較好的實(shí)踐拓哟。好處是當(dāng)操作完成后文件可以恰當(dāng)關(guān)閉，即使有異常發(fā)生伶授。使用with比使用與其等價(jià)的try-finally語(yǔ)句塊也簡(jiǎn)潔得多：

>>> with open('workfile') as f:
...     read_data = f.read()
>>> f.closed
True

如果沒(méi)有使用with關(guān)鍵字断序，必須手動(dòng)調(diào)用f.close()方法關(guān)閉文件，立即釋放占用的系統(tǒng)資源糜烹。如果沒(méi)有明確關(guān)閉文件违诗，Python的垃圾收集程序最終會(huì)銷(xiāo)毀對(duì)象并關(guān)閉文件，但是這之前文件會(huì)保持打開(kāi)狀態(tài)一段時(shí)間疮蹦。另一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)是不同的Python解釋器實(shí)現(xiàn)會(huì)在不同的時(shí)刻做回收操作较雕。

文件對(duì)象關(guān)閉后，無(wú)論通過(guò)with語(yǔ)句還是使用f.close()試圖使用文件對(duì)象都會(huì)失斨勘摇：

>>> f.close()
>>> f.read()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file

7.2.1 Methods of File Objects

這個(gè)章節(jié)以下的示例中亮蒋，假設(shè)已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)叫做f的文件對(duì)象。

使用f.read(size)讀取文件內(nèi)容妆毕，該方法讀取指定數(shù)量數(shù)據(jù)并作為字符串（文本模式）或者字節(jié)對(duì)象（二進(jìn)制模式）返回慎玖。size是可選的數(shù)字參數(shù)。size省略或者為負(fù)數(shù)時(shí)笛粘，會(huì)讀取整個(gè)文件內(nèi)容并且返回趁怔，如果文件大小比機(jī)器內(nèi)存要大時(shí)，全部讀取會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題薪前。若指定size润努，至多size大小的字節(jié)被讀取并返回。如果讀到了文件末尾示括，f.read()返回空字符串（''）铺浇。

>>> f.read()
'This is the entire file.\n'
>>> f.read()
''

f.readline()從文件中讀取單行，讀取到的字符串末尾會(huì)自動(dòng)加上換行符（\n）垛膝，只有當(dāng)文件不以換行符結(jié)尾時(shí)鳍侣，讀取到文件的最后一行才不會(huì)自動(dòng)加'\n'丁稀。這樣使得返回值不會(huì)含糊不清，如果f.readline()返回空字符串時(shí)倚聚，那么就讀到了文件末尾线衫，而空行則返回\n表示，這是一個(gè)只包含單個(gè)換行符的字符串惑折。

>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\n'
>>> f.readline()
'Second line of the file\n'
>>> f.readline()
''

使用迭代文件對(duì)象的方式授账，從文件中讀取行。這種方式內(nèi)存高效惨驶，快速矗积，代碼簡(jiǎn)潔：

>>> for line in f:
...     print(line, end='')
...
This is the first line of the file.
Second line of the file

如果需要讀取文件所有行到列表中，可以使用list(f)或者f.readlines()敞咧。

f.write(string)將內(nèi)容string寫(xiě)入文件棘捣，返回寫(xiě)入的字符串?dāng)?shù)。

>>> f.write('This is a test\n')
15

其他類(lèi)型的對(duì)象在寫(xiě)入之前對(duì)象需要轉(zhuǎn)換休建，要么轉(zhuǎn)換為字符串（文本模式）乍恐，要么轉(zhuǎn)換為字節(jié)對(duì)象（二進(jìn)制模式）：

>>> value = ('the answer', 42)
>>> s = str(value)  # convert the tuple to string
>>> f.write(s)
18

在二進(jìn)制模式中，f.tell()方法返回一個(gè)數(shù)字测砂，該數(shù)字指示文件對(duì)象在文件中的當(dāng)前位置茵烈，是相對(duì)于文件開(kāi)始的字節(jié)數(shù)目。在文本模式中砌些，該方法返回一個(gè)模糊的數(shù)字呜投。

使用f.seek(offset, from_what)改變文件對(duì)象的位置。offset（偏移量）加上from_what參數(shù)指定的參考點(diǎn)計(jì)算出要移動(dòng)到的位置存璃。from_what值為0時(shí)表示文件開(kāi)頭為參考點(diǎn)仑荐，1表示當(dāng)前文件位置為參考點(diǎn)，2表示文件末尾為參考點(diǎn)纵东。from_what可以省略粘招，默認(rèn)為0，指示文件開(kāi)頭為參考點(diǎn)偎球。

>>> f = open('workfile', 'rb+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5)      # Go to the 6th byte in the file
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2)  # Go to the 3rd byte before the end
13
>>> f.read(1)
b'd'

文本文件中（沒(méi)有使用b洒扎，以文本模式打開(kāi)），只允許使用相對(duì)于文件開(kāi)頭的seek()方法（使用seek(0, 2)尋找文件末尾例外）衰絮，并且有效的offset值（偏移量）只能是f.tell()的返回值或者0袍冷。任何其他的offset值（偏移量）都會(huì)發(fā)生未定義的行為。

文件對(duì)象有一些額外的方法猫牡，比如很少使用的isatty()和truncate()胡诗。查閱庫(kù)文件手冊(cè)獲取關(guān)于文件對(duì)象的完整信息。

7.2.2 Saving structured data with json

字符串可以很容易從文件中讀取或?qū)懭氲轿募小Ｓ捎?code>read()方法只返回字符串乃戈，數(shù)字需要額外轉(zhuǎn)換褂痰，使用如int()的函數(shù)亩进，輸入字符串'123'返回?cái)?shù)字值123症虑。當(dāng)希望保存更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，像嵌套列表或者字典之類(lèi)的归薛，手動(dòng)解析和序列化就變得復(fù)雜了谍憔。

不需要用戶(hù)不斷編寫(xiě)和調(diào)試保存復(fù)雜數(shù)據(jù)類(lèi)型到文件的代碼，Python提供了流行的數(shù)據(jù)交換格式JSON(JavaScript Object Notation)主籍。標(biāo)準(zhǔn)模塊json可以接收Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)习贫，并把它們轉(zhuǎn)換為字符串表示形式，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為序列化千元。從字符串形式重新構(gòu)造數(shù)據(jù)稱(chēng)為反序列化苫昌。在序列化合反序列換之間，字符串形式表示的對(duì)象可以存儲(chǔ)到文件或者數(shù)據(jù)中幸海，或者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送到遠(yuǎn)程目標(biāo)機(jī)器祟身。

注解：JSON格式普遍用于現(xiàn)代應(yīng)用程序中，用于數(shù)據(jù)交換物独。許多程序員已經(jīng)熟悉了袜硫，是一種不錯(cuò)的協(xié)作選擇

可以使用以下代碼查看對(duì)象x的JSON字符串表示形式：

>>> import json
>>> json.dumps([1, 'simple', 'list'])
'[1, "simple", "list"]'

另一種dumps()方法的變種，dump()挡篓，該方法簡(jiǎn)單將對(duì)象序列化到文本文件婉陷。如果f是已經(jīng)以寫(xiě)模式打開(kāi)的文本文件對(duì)象，可以使用如下代碼：

json.dump(x, f)

可以再次解碼對(duì)象官研，如果f是以讀模式打開(kāi)的文本文件對(duì)象：

x = json.load(f)

以上是可以處理列表和字典的簡(jiǎn)單序列化技術(shù)秽澳，但是要處理任意類(lèi)實(shí)例需要額外的操作。json模塊的參考內(nèi)容包含以下解釋?zhuān)?/p>

參見(jiàn)：pickle - pickle模塊

與JSON不同戏羽，pickle是一種協(xié)議肝集，允許任意復(fù)雜Python對(duì)象序列化。就這一點(diǎn)論蛛壳，它只能用于 Python杏瞻， 而不能用于與其他語(yǔ)言編寫(xiě)的應(yīng)用程序通信。默認(rèn)情況下它是不安全的：如果數(shù)據(jù)由熟練的攻擊者精心制作衙荐， 反序列化來(lái)自一個(gè)不受信任源的 pickle 數(shù)據(jù)可以執(zhí)行任意代碼捞挥。