从零开始学习人工智能Day5-Python3 输入和输出

九、Python3 函数

十、Python3 数据结构

十一、Python3 模块

十二、Python3 输入和输出

1.输出格式美化

Python两种输出值的方式: 表达式语句和 print() 函数。

第三种方式是使用文件对象的 write() 方法，标准输出文件可以用 sys.stdout 引用。

如果你希望输出的形式更加多样，可以使用 str.format() 函数来格式化输出值。

如果你希望将输出的值转成字符串，可以使用 repr() 或 str() 函数来实现。

• str()： 函数返回一个用户易读的表达形式。
• repr()： 产生一个解释器易读的表达形式。

#输出一个平方与立方的表
for i in range(1,11):print(i, i**2, i**3)
#输出：
# 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 1000for i in range(1,11):print(repr(i).rjust(2), repr(i**2).rjust(3), repr(i**3).rjust(4))#rjust()函数可以将字符串靠右对齐，并用空格填充。
#输出
#  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 1000for i in range(1,11):print("{0:2d} {1:3d} {2:4d}".format(i, i**2, i**3))#format()函数可以格式化字符串，并用{}括起来。
#输出
#  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：

• 这个例子展示了字符串对象的 rjust() 方法, 它可以将字符串靠右, 并在左边填充空格。
• 还有类似的方法, 如 ljust() 和 center()。 这些方法并不会写任何东西, 它们仅仅返回新的字符串。
• 另一个方法 zfill(), 它会在数字的左边填充 0，如下所示：

#zfill()函数可以将字符串左边填充0。
num='123'
print(num.zfill(5))  #输出：'00123'

str.format() 的基本使用如下:

# str.format()方法可以格式化字符串，并用{}括起来。
print("{} is a {}".format("Python", "programming language"))    # 输出：Python is a programming language

括号及其里面的字符 (称作格式化字段) 将会被 format() 中的参数替换。

在括号中的数字用于指向传入对象在 format() 中的位置，如下所示：

print("{0} and {1}".format('apple', 'banana'))  # 输出：apple and banana
print("{1} and {0}".format('apple', 'banana'))  # 输出：banana and apple

如果在 format() 中使用了关键字参数, 那么它们的值会指向使用该名字的参数。

print("{name} wants to eat {food}".format(name="Alice", food="apple"))   
# 输出：Alice wants to eat apple

!a (使用 ascii()), !s (使用 str()) 和 !r (使用 repr()) 可以用于在格式化某个值之前对其进行转化:

import math
print("pi近似值为{}".format(math.pi))   # 输出：pi近似值为3.141592653589793#!r表示用repr()函数来格式化字符串。
print("e近似值为{!r}".format(math.e))   # 输出：e近似值为2.718281828459045# !a表示用ascii()函数来格式化字符串。
# ascii() 函数返回的是字符的 ASCII 字符串表示
# 在输出时，字符 'h' 被单引号括起来
print("h的ASCII码为{!a}".format('h'))   # 输出：h的ASCII码为'h'# !s表示用str()函数来格式化字符串。
print("123的字符串表示为{!s}".format(123))   # 输出：123的字符串表示为123

 可选项 : 和格式标识符可以跟着字段名。 这就允许对值进行更好的格式化。 下面的例子将 Pi 保留到小数点后三位：

import math
# {0}：表示引用传递给format方法的第一个参数。这里的0是参数的位置索引，从0开始计数。
# :.3f：这是格式说明符，用于指定该参数的格式。具体来说：
# .：表示格式说明的开始。
# 3：表示要保留的小数位数。
# f：表示该参数是一个浮点数，并按照浮点数格式进行格式化。
print("pi 保留三位小数为{0:.3f}".format(math.pi))

在 : 后传入一个整数, 可以保证该域至少有这么多的宽度。

#:后整数为宽度
table = {'apple': 2.5, 'banana': 3.0, 'orange': 1.8}
for name, price in table.items():print("{0:10}: {1:5.2f}".format(name, price))
# 输出：
# apple     :  2.50
# banana    :  3.00
# orange    :  1.80

如果你有一个很长的格式化字符串, 而你不想将它们分开, 那么在格式化时通过变量名而非位置会是很好的事情。

最简单的就是传入一个字典, 然后使用方括号 [] 来访问键值 :        

table={"book":1,"pen":2,"pencil":3}
print('pen:{0[pen]},book:{0[book]},pencil:{0[pencil]}'.format(table))# {0[pen]:d}: 这是一个格式化占位符，用于从传递给 format() 方法的第一个参数（即 table 字典）中提取键为 "pen" 的值，
# 并将其格式化为十进制整数（:d 表示整数格式）。由于 "pen" 对应的值是 2，这里将会被替换为 2。
#必须要有0[pen]这样的格式，否则会报错。

也可以通过在 table 变量前使用 ** 来实现相同的功能：

table={"book":1,"pen":2,"pencil":3}
# {0[pen]:d}: 这是一个格式化占位符，用于从传递给 format() 方法的第一个参数（即 table 字典）中提取键为 "pen" 的值，
# 并将其格式化为十进制整数（:d 表示整数格式）。由于 "pen" 对应的值是 2，这里将会被替换为 2。
#必须要有0[pen]这样的格式，否则会报错。
print('pen:{0[pen]:d},book:{0[book]:d},pencil:{0[pencil]:d}'.format(table)) 
# 输出：
# pen:2,book:1,pencil:3# **table：这是一个字典推导式，用于将 table 字典的所有键值对作为关键字参数传递给 format() 方法。
print('pen:{pen:d},book:{book:d},pencil:{pencil:d}'.format(**table))
# 由于 "pen" 对应的值是 2，这里将会被替换为 2。  
#输出：pen:2,book:1,pencil:3

2.旧式字符串格式化

% 操作符也可以实现字符串格式化。

import math
print('常量 PI 的值近似为：%5.3f。' % math.pi)

因为 str.format() 是比较新的函数， 大多数的 Python 代码仍然使用 % 操作符。但是因为这种旧式的格式化最终会从该语言中移除, 应该更多的使用 str.format().

3.读取键盘输入

Python 提供了 input() 内置函数从标准输入读入一行文本，默认的标准输入是键盘。

str=input('请输入一个字符串：')
print('\n')
print('输入为：',str)    # 输出：  输入为：123
print('你输入的是{}'.format(str))  # 输出：你输入的是：123

4.读和写文件

open() 将会返回一个 file 对象，基本语法格式如下:

open(filename, mode)

• filename：包含了你要访问的文件名称的字符串值。
• mode：决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等。所有可取值见如下的完全列表。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读(r)。

不同模式打开文件的完全列表：

#打开文件
#w:打开一个文件只用于写入。如果该文件已存在则打开文件，并从开头开始编辑，即原有内容会被删除。如果该文件不存在，创建新文件。
f=open('test.txt','w')
f.write('Hello, world!\n')
f.close()

• 第一个参数为要打开的文件名。
• 第二个参数描述文件如何使用的字符。 mode 可以是 'r' 如果文件只读, 'w' 只用于写 (如果存在同名文件则将被删除), 和 'a' 用于追加文件内容; 所写的任何数据都会被自动增加到末尾. 'r+' 同时用于读写。 mode 参数是可选的; 'r' 将是默认值。

5.文件对象的方法

5.1 f.read()

为了读取一个文件的内容，调用 f.read(size), 这将读取一定数目的数据, 然后作为字符串或字节对象返回。

size 是一个可选的数字类型的参数。 当 size 被忽略了或者为负, 那么该文件的所有内容都将被读取并且返回。

以下实例假定文件 text.txt 已存在（上面实例中已创建）：

f=open('test.txt','r')   #打开一个文件用于读取。
print(f.read())   # 输出：Hello, world!\n
f.close()    # 关闭文件。#追加内容到文件末尾
f=open('test.txt','a')   #打开一个文件用于追加内容。
f.write('This is a test file.\n')
f.close()    # 关闭文件。f=open('test.txt','r')   #打开一个文件用于读取。
print(f.read())   
# 输出：Hello, world!\n
# This is a test file.\n
f.close()    # 关闭文件。

5.2 f.readline()

f.readline() 会从文件中读取单独的一行。换行符为 '\n'。f.readline() 如果返回一个空字符串, 说明已经已经读取到最后一行。

f=open('test.txt','r')   #打开一个文件用于读取。
print(f.readline())   # 输出：Hello, world!\n
print(f.readline())   # 输出：This is a test file.\n

5.3 f.readlines()

f.readlines() 将返回该文件中包含的所有行。

如果设置可选参数 sizehint, 则读取指定长度的字节, 并且将这些字节按行分割。

f=open('test.txt','r')   #打开一个文件用于读取。
lines=f.readlines()
print(lines)   # 输出：['Hello, world!\n', 'This is a test file.\n']
f.close()    # 关闭文件。

5.4 f.write()

f.write(string) 将 string 写入到文件中, 然后返回写入的字符数。

f=open('test.txt','w')   #打开一个文件用于写入。
num1=f.write('Hello, world!\n')
print(num1)   # 输出：14
f.close()    # 关闭文件。

如果要写入一些不是字符串的东西, 那么将需要先进行转换: 

5.5 f.tell()

f.tell() 用于返回文件当前的读/写位置（即文件指针的位置）。文件指针表示从文件开头开始的字节数偏移量。f.tell() 返回一个整数，表示文件指针的当前位置

5.6 f.seek()

如果要改变文件指针当前的位置, 可以使用 f.seek(offset, from_what) 函数。

f.seek(offset, whence) 用于移动文件指针到指定位置。

offset 表示相对于 whence 参数的偏移量，from_what 的值, 如果是 0 表示开头, 如果是 1 表示当前位置, 2 表示文件的结尾，例如：

• seek(x,0) ： 从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字符
• seek(x,1) ： 表示从当前位置往后移动x个字符
• seek(-x,2)：表示从文件的结尾往前移动x个字符

from_what 值为默认为0，即文件开头。下面给出一个完整的例子：

f=open('test.txt','r')   #打开一个文件用于读取。
f.seek(0)   # 移动文件读取指针到文件开头。
print(f.tell())   # 输出：0
f.seek(7)   # 移动文件读取指针到第8个字节处。
print(f.tell())   # 输出：7
f.seek(0,2)   # 移动文件读取指针到文件末尾。
print(f.tell())   # 输出：15
f.close()    # 关闭文件。

5.7 f.close()

在文本文件中 (那些打开文件的模式下没有 b 的), 只会相对于文件起始位置进行定位。

当你处理完一个文件后, 调用 f.close() 来关闭文件并释放系统的资源，如果尝试再调用该文件，则会抛出异常。

当处理一个文件对象时, 使用 with 关键字是非常好的方式。在结束后, 它会帮你正确的关闭文件。 而且写起来也比 try - finally 语句块要简短:

6.pickle 模块

python的pickle模块实现了基本的数据序列和反序列化。

通过pickle模块的序列化操作我们能够将程序中运行的对象信息保存到文件中去，永久存储。

通过pickle模块的反序列化操作，我们能够从文件中创建上一次程序保存的对象。

基本接口：

pickle.dump(obj, file, [,protocol])

有了 pickle 这个对象, 就能对 file 以读取的形式打开: 

x = pickle.load(file)

注解：从 file 中读取一个字符串，并将它重构为原来的python对象。

file: 类文件对象，有read()和readline()接口。

#prickle模块可以将Python对象序列化到文件中，并在需要时反序列化。
import pickle#将列表序列化到文件中
data=[1,2,3,4,5]
with open('data.pkl','wb') as f:pickle.dump(data,f)#反序列化文件中的对象
with open('data.pkl','rb') as f:data=pickle.load(f)
print(data)   # 输出：[1, 2, 3, 4, 5]