第七章 輸入輸出
有幾種辦法可以從程序輸出；數(shù)據(jù)可以用可讀的形式顯示，或保存到文件中以備日后使用。本章討論一些輸入輸出的辦法。

7.1 輸出格式控制
到現(xiàn)在為止我們已經(jīng)看到了兩種輸出值的方法：表達(dá)式語句和print語句。（第三種方法是使用文件對象的write()方法，標(biāo)準(zhǔn)輸出文件可以用sys.stdout引用。參見庫參考手冊）。

我們常常需要控制輸出格式，而不僅僅是顯示空格分開的值。有兩種辦法控制輸出格式：一種辦法是自己進(jìn)行字符串處理，用字符串的片斷和合并操作可以產(chǎn)生任何可以想象的格式。標(biāo)準(zhǔn)模塊string包含了諸如把字符串填充到指定的列寬這樣的有用操作，后面會(huì)有提及。

另一種辦法是使用%運(yùn)算符，此運(yùn)算符以一個(gè)字符串為左運(yùn)算元，它按C的sprintf()函數(shù)格式把右運(yùn)算元轉(zhuǎn)換為字符串，返回轉(zhuǎn)換結(jié)果。

　問題是：如何把值轉(zhuǎn)換為字符串？ 

幸運(yùn)的是，Python有一種辦法可以把任何值轉(zhuǎn)換為字符串：使用repr()函數(shù)，或把值寫在兩個(gè)反向引號(hào)（``）之間。例如：

>>> x = 10 * 3.14
>>> y = 200*200
>>> s = 'The value of x is ' + `x` + ', and y is ' + `y` + '...'
>>> print s
The value of x is 31.4, and y is 40000...
>>> # 反向引號(hào)也適用于非數(shù)值型
... p = [x, y]
>>> ps = repr(p)
>>> ps
'[31.4, 40000]'
>>> # 轉(zhuǎn)換字符串對字符串加字符串引號(hào)和反斜杠
... hello = 'hello, world\n'
>>> hellos = `hello`
>>> print hellos
'hello, world\012'
>>> # 反向引號(hào)內(nèi)可以是一個(gè)序表
... `x, y, ('spam', 'eggs')`
"(31.4, 40000, ('spam', 'eggs'))"


下面是兩種寫出平方、立方表的方法：

>>> import string
>>> for x in range(1, 11):
...     print string.rjust(`x`, 2), string.rjust(`x*x`, 3),
...     # 前一行的結(jié)尾逗號(hào)表示不換行
...     print string.rjust(`x*x*x`, 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'%2d %3d %4d' % (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


注意print輸出的各項(xiàng)之間額外加了一個(gè)空格，這是print的規(guī)定?！?nbsp;

此例顯示了函數(shù)string.rjust()的用法，此函數(shù)可以把一個(gè)字符串放進(jìn)指定寬度右對齊，左邊用空格填充。類似函數(shù)還有string.ljust()和string.center()。這些函數(shù)不向外輸出，只是返回轉(zhuǎn)換后的字符串。如果輸入字符串太長也不會(huì)被截?cái)喽潜辉瓨臃祷?。這樣的處理可能會(huì)使你的列對齊失效，但這可能比截?cái)嘁靡恍?，截?cái)嗟慕Y(jié)果是我們看到一個(gè)錯(cuò)誤的值。（如果你確實(shí)需要截?cái)嗟脑捒偪梢栽偌右粚悠瑪啵鐂tring.ljust(x,n)[0:n]）。

　還有一個(gè)函數(shù)string.zfill()，可以在數(shù)值左邊填零。此函數(shù)可以處理帶有加減號(hào)的情況： 

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


%操作符的用法如下例：

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


如果有多個(gè)值可以用一個(gè)序表給出，這時(shí)格式字符串中要有多個(gè)格式，如：

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> for name, phone in table.items():
...     print'%-10s ==> %10d' % (name, phone)
... 
Jack       ==>       4098
Dcab       ==>    8637678
Sjoerd     ==>       4127


大多數(shù)格式與C用法相同，要求要輸出的值的類型符合格式的需要。但是，如果你沒有引發(fā)例外錯(cuò)誤的話也不會(huì)產(chǎn)生內(nèi)核堆列。Python的%s格式要寬得多：如果相應(yīng)的輸出項(xiàng)不是字符串對象，就先用str()內(nèi)置函數(shù)把它變成字符串。在格式指定中寬度指定為*號(hào)表示后面的輸出項(xiàng)中多出一個(gè)指定寬度的整數(shù)。C格式%n和%p未被支持。

如果你有一個(gè)長格式串不想把它分開，可以在指定格式的地方指定名字，這樣就不需要按次序去把格式和名字對應(yīng)起來，這種格式為“%(變量名)格式”，例如：

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


這里輸出項(xiàng)總是一個(gè)字典，字典的各項(xiàng)值是要輸出的值，字典的鍵值是各值的名字。這種輸出格式經(jīng)常與內(nèi)置函數(shù)var()配合使用，var()返回包含所有局部變量的字典。

7.2 讀寫文件
　 open()打開一個(gè)文件對象，經(jīng)常使用兩個(gè)參數(shù)：“open(文件名，模式)”。例如： 

>>> f=open('/tmp/workfile', 'w')
>>> print f
<open file '/tmp/workfile', mode 'w' at 80a0960>


第一自變量是一個(gè)包含了文件名的字符串，第二自變量是文件打開方式的字符串。模式‘r '表示讀取，‘w'表示只寫（已有的同名文件被清除），‘a(chǎn)'表示打開文件在尾部添加， ‘r+'表示打開文件既可以讀也可以寫。打開方式參數(shù)可選，缺省為‘r'模式。

在Windows和Macintosh中在模式中加入‘b'表示以二進(jìn)制格式打開文件，如‘rb'、‘wb '、‘r+b'。Windows對文本文件和二進(jìn)制文件有不同的處理，文本文件中的換行字符在讀寫時(shí)有變化。這種對文件數(shù)據(jù)的幕后的修改不影響ASCII文本文件，但是會(huì)破壞二進(jìn)制數(shù)據(jù)如JPEG 或“.EXE”文件的數(shù)據(jù)。讀寫這樣的文件一定要使用二進(jìn)制格式。（Macintosh中文本模式的精確描述依賴于使用的C庫）。

7.2.1 文件對象的方法
　本節(jié)后面的例子假設(shè)已經(jīng)建立了一個(gè)名為f的文件對象。 

為了讀取文件內(nèi)容，調(diào)用f.read(size)，可以讀入一定字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)返回為一個(gè)字符串。size 是一個(gè)可選數(shù)值參數(shù)，省略size或size取負(fù)值時(shí)讀入整個(gè)文件并返回為一個(gè)字符串；如果文件比你的機(jī)器內(nèi)存大一倍，那是你的問題。指定了正的size的時(shí)候之多讀入并返回size字節(jié)。如果讀到了文件尾，f.read()返回一個(gè)空串（""）。如：

　
>>> f.read()
'This is the entire file.\012'
>>> f.read()
''
　


f.readline()從文件中讀入一行，返回的字符串中將包括結(jié)尾的一個(gè)換行符（\n），如果文件的最后一行沒有換行符則由該行讀入的字符串也沒有結(jié)尾的換行符。這樣，由readline() 返回的結(jié)果不會(huì)有歧義，讀入結(jié)果為空串時(shí)一定是到了文件尾，讀入一個(gè)'\n'時(shí)為空行。

>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\012'
>>> f.readline()
'Second line of the file\012'
>>> f.readline()
''


f.readlines()反復(fù)調(diào)用f.readline()，返回一個(gè)包含文件所有行的列表。

>>> f.readlines()
['This is the first line of the file.\012', 'Second line of the file\012']


f.write(string)把string的內(nèi)容寫入到文件中，返回None。
　
>>> f.write('This is a test\n')
　


f.tell()返回文件對象的當(dāng)前讀寫為止，按從文件開始的字節(jié)數(shù)算。為了改變讀寫位置，使用“f.seek(位移，從哪里)”。讀寫位置按一個(gè)參考點(diǎn)加上位移來計(jì)算，參考點(diǎn)用“從那里”參數(shù)指定，取0時(shí)從文件頭開始算，取1時(shí)按當(dāng)前位置算，取2時(shí)從文件尾算。缺省值是0 ，從文件開始算。

>>> f=open('/tmp/workfile', 'r+')
>>> f.write('0123456789abcdef')
>>> f.seek(5)     # 從文件頭前進(jìn)5個(gè)字節(jié)，到達(dá)第6個(gè)字符
>>> f.read(1)        
'5'
>>> f.seek(-3, 2) # 轉(zhuǎn)到結(jié)尾前3個(gè)字符
>>> f.read(1)
'd'


用外一個(gè)文件后調(diào)用f.close()關(guān)閉文件，釋放打開文件所占用的系統(tǒng)資源。文件關(guān)閉后再使用此文件對象就無效了。

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


文件對象還有其它一些不太常用的方法，例如isatty()和truncate()，參見庫參考手冊。　 

7.2.2 pickle模塊
字符串可以很容易地從文件讀入或向文件寫出。讀入數(shù)值要麻煩一些，因?yàn)閞ead()方法總是返回字符串，要把讀入的字符串傳給象string.atoi()這樣的函數(shù)，把象‘123'這樣的字符串轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的整數(shù)值123。但是，當(dāng)你想保存更復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型如列表、字典或類實(shí)例時(shí)，讀寫就要復(fù)雜得多。

Python的設(shè)計(jì)使程序員可以不必反復(fù)編寫調(diào)試保存復(fù)雜數(shù)據(jù)類型的代碼，它提供了一個(gè)叫做pickle的標(biāo)準(zhǔn)模塊。這個(gè)令人驚異的模塊可以把幾乎任何Python對象轉(zhuǎn)換為字符串表示，這個(gè)過程叫做腌制，從對象的字符串表示恢復(fù)對象叫做恢復(fù)。在腌制和反腌制之間，對象的字符串表示可以保存在文件或數(shù)據(jù)中，甚至于通過網(wǎng)絡(luò)連接傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上。

　如果你有一個(gè)對象x，有一個(gè)可寫的文件對象f，最簡單的腌制對象的辦法是下面一行代碼： 

pickle.dump(x, f)

為了恢復(fù)對象，如果剛才的文件已打開用于讀取，文件對象名仍為f，則：

x = pickle.load(f)

(腌制和恢復(fù)還有其它用法，可以腌制多個(gè)對象，可以不把數(shù)據(jù)寫入文件，詳見庫參考手冊)。 

pickle是保存Python對象并被其它程序或同一程序以后再運(yùn)行時(shí)調(diào)用的標(biāo)準(zhǔn)辦法，這種做法的專用術(shù)語叫做“持久對象”。因?yàn)閜ickle使用廣泛，許多Python擴(kuò)展模塊的作者都留意使新增加的數(shù)據(jù)類型如矩陣可以正確地腌制和恢復(fù)。

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