7. 輸入與輸出?

7.1.1. 格式化字符串字面值?

格式化字符串字面值 （簡稱為 f-字符串）在字符串前加前綴 f 或 F，通過 {expression} 表達(dá)式，把 Python 表達(dá)式的值添加到字符串內(nèi)。

格式說明符是可選的，寫在表達(dá)式后面，可以更好地控制格式化值的方式。下例將 pi 舍入到小數(shù)點(diǎn)后三位：

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

在 ':' 后傳遞整數(shù)，為該字段設(shè)置最小字符寬度，常用于列對齊：

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

還有一些修飾符可以在格式化前轉(zhuǎn)換值。 '!a' 應(yīng)用 ascii() ，'!s' 應(yīng)用 str()，'!r' 應(yīng)用 repr()：

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

格式規(guī)范參考詳見參考指南 格式規(guī)格迷你語言。

7.1.2. 字符串 format() 方法?

str.format() 方法的基本用法如下所示：

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

花括號及之內(nèi)的字符（稱為格式字段）被替換為傳遞給 str.format() 方法的對象。花括號中的數(shù)字表示傳遞給 str.format() 方法的對象所在的位置。

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

str.format() 方法中使用關(guān)鍵字參數(shù)名引用值。

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

位置參數(shù)和關(guān)鍵字參數(shù)可以任意組合：

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

如果不想分拆較長的格式字符串，最好按名稱引用變量進(jìn)行格式化，不要按位置。這項(xiàng)操作可以通過傳遞字典，并用方括號 '[]' 訪問鍵來完成。

>>> 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: 8637678

也可以用 '**' 符號，把 table 當(dāng)作傳遞的關(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

與內(nèi)置函數(shù) vars() 結(jié)合使用時(shí)，這種方式非常實(shí)用，可以返回包含所有局部變量的字典。

例如，下面的代碼生成一組整齊的列，包含給定整數(shù)及其平方與立方：

>>> 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

str.format() 進(jìn)行字符串格式化的完整概述詳見 格式字符串語法 。

7.1.3. 手動(dòng)格式化字符串?

下面是使用手動(dòng)格式化方式實(shí)現(xiàn)的同一個(gè)平方和立方的表：

>>> 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

（注意，每列之間的空格是通過使用 print() 添加的：它總在其參數(shù)間添加空格。）

字符串對象的 str.rjust() 方法通過在左側(cè)填充空格，對給定寬度字段中的字符串進(jìn)行右對齊。同類方法還有 str.ljust() 和 str.center() 。這些方法不寫入任何內(nèi)容，只返回一個(gè)新字符串，如果輸入的字符串太長，它們不會截?cái)嘧址?，而是原樣返回；雖然這種方式會弄亂列布局，但也比另一種方法好，后者在顯示值時(shí)可能不準(zhǔn)確（如果真的想截?cái)嘧址?，可以使?x.ljust(n)[:n] 這樣的切片操作 。）

另一種方法是 str.zfill() ，該方法在數(shù)字字符串左邊填充零，且能識別正負(fù)號：

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

7.1.4. 舊式字符串格式化方法?

% 運(yùn)算符（求余符）也可用于字符串格式化。給定 'string' % values，則 string 中的 % 實(shí)例會以零個(gè)或多個(gè) values 元素替換。此操作被稱為字符串插值。例如：

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

printf 風(fēng)格的字符串格式化 小節(jié)介紹更多相關(guān)內(nèi)容。

7.2.1. 文件對象的方法?

本節(jié)下文中的例子假定已創(chuàng)建 f 文件對象。

f.read(size) 可用于讀取文件內(nèi)容，它會讀取一些數(shù)據(jù)，并返回字符串（文本模式），或字節(jié)串對象（在二進(jìn)制模式下）。 size 是可選的數(shù)值參數(shù)。省略 size 或 size 為負(fù)數(shù)時(shí)，讀取并返回整個(gè)文件的內(nèi)容；文件大小是內(nèi)存的兩倍時(shí)，會出現(xiàn)問題。size 取其他值時(shí)，讀取并返回最多 size 個(gè)字符（文本模式）或 size 個(gè)字節(jié)（二進(jìn)制模式）。如已到達(dá)文件末尾，f.read() 返回空字符串（''）。

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

f.readline() 從文件中讀取單行數(shù)據(jù)；字符串末尾保留換行符（\n），只有在文件不以換行符結(jié)尾時(shí)，文件的最后一行才會省略換行符。這種方式讓返回值清晰明確；只要 f.readline() 返回空字符串，就表示已經(jīng)到達(dá)了文件末尾，空行使用 '\n' 表示，該字符串只包含一個(gè)換行符。

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

從文件中讀取多行時(shí)，可以用循環(huán)遍歷整個(gè)文件對象。這種操作能高效利用內(nèi)存，快速，且代碼簡單：

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

如需以列表形式讀取文件中的所有行，可以用 list(f) 或 f.readlines()。

f.write(string) 把 string 的內(nèi)容寫入文件，并返回寫入的字符數(shù)。

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

寫入其他類型的對象前，要先把它們轉(zhuǎn)化為字符串（文本模式）或字節(jié)對象（二進(jìn)制模式）：

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

f.tell() 返回整數(shù)，給出文件對象在文件中的當(dāng)前位置，表示為二進(jìn)制模式下時(shí)從文件開始的字節(jié)數(shù)，以及文本模式下的意義不明的數(shù)字。

f.seek(offset, whence) 可以改變文件對象的位置。通過向參考點(diǎn)添加 offset 計(jì)算位置；參考點(diǎn)由 whence 參數(shù)指定。 whence 值為 0 時(shí)，表示從文件開頭計(jì)算，1 表示使用當(dāng)前文件位置，2 表示使用文件末尾作為參考點(diǎn)。省略 whence 時(shí)，其默認(rèn)值為 0，即使用文件開頭作為參考點(diǎn)。

>>> 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'

在文本文件（模式字符串未使用 b 時(shí)打開的文件）中，只允許相對于文件開頭搜索（使用 seek(0, 2) 搜索到文件末尾是個(gè)例外），唯一有效的 offset 值是能從 f.tell() 中返回的，或 0。其他 offset 值都會產(chǎn)生未定義的行為。

文件對象還支持 isatty() 和 truncate() 等方法，但不常用；文件對象的完整指南詳見庫參考。

7.2.2. 使用 json 保存結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)?

從文件寫入或讀取字符串很簡單，數(shù)字則稍顯麻煩，因?yàn)?read() 方法只返回字符串，這些字符串必須傳遞給 int() 這樣的函數(shù)，接受 '123' 這樣的字符串，并返回?cái)?shù)字值 123。保存嵌套列表、字典等復(fù)雜數(shù)據(jù)類型時(shí)，手動(dòng)解析和序列化的操作非常復(fù)雜。

Python 支持 JSON (JavaScript Object Notation) 這種流行數(shù)據(jù)交換格式，用戶無需沒完沒了地編寫、調(diào)試代碼，才能把復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型保存到文件。json 標(biāo)準(zhǔn)模塊采用 Python 數(shù)據(jù)層次結(jié)構(gòu)，并將之轉(zhuǎn)換為字符串表示形式；這個(gè)過程稱為 serializing （序列化）。從字符串表示中重建數(shù)據(jù)稱為 deserializing （解序化）。在序列化和解序化之間，表示對象的字符串可能已經(jīng)存儲在文件或數(shù)據(jù)中，或通過網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)送到遠(yuǎn)方 的機(jī)器。

只需一行簡單的代碼即可查看某個(gè)對象的 JSON 字符串表現(xiàn)形式：

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

dumps() 函數(shù)還有一個(gè)變體， dump() ，它只將對象序列化為 text file 。因此，如果 f 是 text file 對象，可以這樣做：

json.dump(x, f)

To decode the object again, if f is a binary file or text file object which has been opened for reading:

x = json.load(f)

這種簡單的序列化技術(shù)可以處理列表和字典，但在 JSON 中序列化任意類的實(shí)例，則需要付出額外努力。json 模塊的參考包含對此的解釋。