導讀：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。

作者：李明江 張良均 周東平 張尚佳

來源：大數據DT（ID：hzdashuju）

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。

關于作者：李明江，資深大數據專家，貴州省計算機學會常務理事，黔南州大數據專家委員會委員，黔南州計算機學會會長，黔南州教育信息化建設專家庫專家，黔南民族師范學院計算機與信息學院院長，全國高校大數據教育聯盟理事。

張良均，資深大數據挖掘與分析專家、模式識別專家、AI技術專家。有10余年大數據挖掘與分析經驗，擅長Python、R、Hadoop、Matlab等技術實現的數據挖掘與分析，對機器學習等AI技術驅動的數據分析也有深入研究。

本文摘編自《Python3智能數據分析快速入門》，經出版方授權發布。

延伸閱讀《Python3智能數據分析快速入門》

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總結

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