Форматированный ввод/вывод.

В Питоне вы можете считывать данные либо с клавиатуры, либо с файла и выводить на монитор или также в файл. Разницы для программиста между файлом и дисплеем нет никакой(они представлены в виде потока байт). В файле обычно нужно сохранять те значения, которые можно впоследствие вновь использовать.

Форматированный ввод/вывод – это совокупность операций, обеспечивающая ввод/вывод высокого уровня переменных с применением определённого формата ввода/вывода.

В Питоне имеется несколько способов форматированного ввода/вывода. Самый простой из них – оператор print, печатающий переменные и строковые константы, применяя формат по умолчанию. Другой простой способ вывода данных на дисплей – функция str(), которая выводит любую переменную, используя также формат по умолчанию. Есть также функция repr(), которая выводит данные в машинном(неформатированном) виде. Некоторые типы переменных, которые не могут должным образом отформатироваться функцией str(), обрабатываются схоже с repr(). Пример использования функций str() и repr():

>>> s = 'Hello, world.'

>>> str(s)

'Hello, world.'

>>> `s`#Такое выражение значит то же, что и repr(s)

"'Hello, world.'"#Машинный формат

>>> str(0.1)#Переменная с точкой

'0.1'

>>> `0.1`# repr(0.1)

'0.10000000000000001'#Ошибка округления чисел с точкой

>>> x = 10 * 3.25

>>> y = 200 * 200

>>> s = 'Значение x равно' + `x` + ', а y равен ' + `y` + '...'#Использование операций склеивания

... #строк для форматирования

>>> print s

Значение x равно 32.5, а y равен 40000...

>>> #Заключение переменных в кавычки работает для всех типов данных

... p = [x, y]

>>> ps = repr(p)

>>> ps

'[32.5, 40000]'

>>> # Окружение строки дополнительными кавычками

... hello = 'hello, world\n'

>>> hellos = `hello`

>>> print hellos

'hello, world\n'

>>> # Можно заключать в кавычки и константные списки

... `x, y, ('Linux', 'BSD')`

"(32.5, 40000, ('Linux', 'BSD'))"

Для форматированного вывода удобно использовать выравнивание по краю. Для этой цели в Питоне предусмотрены следующие функции модуля string: string.rjust(), string.ljust() и string.center(). Эти функции возвращают выровненную строку по правому и левому краю, а также по центру до определённого количества символов. Они принимают два параметра: саму строку и количество символов, зарезервированных под строку(если строка длинее, то она выводится как есть, а для удаления лишних символов воспользуйтесь “string.ljust(x, n)[0:n]#”). На примере это выглядит так:

>>> import string

>>> for x in range(1, 11):

... print string.rjust(`x`, 2), string.rjust(`x*x`, 3),

... # В предыдущем операторе print была поставлена в конце запятая, перевода строки нет:

... 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

Для этой же цели можно использовать оператор print со строкой формата, аналогичной Си:

>>> for x in range(1,11):

... print '%2d %3d %4d' % (x, x*x, x*x*x)# %d означает целое число

...

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

Очевидно, что число после символа процента определяет количество символов для выравнивания. Спецификатор после процента обозначает тип числа:

Функция string.zfill() возвращает строку, дополненную нулями слева, если её длина меньше заданной. string.zfill(строка, заданная_ширина):

>>> import string

>>> string.zfill('12', 5)

'00012'

>>> string.zfill('-3.14', 7)

'-003.14'

>>> string.zfill('3.14159265359', 5)

'3.14159265359'

Если использовать оператор print, то можно для той же цели использовать конструкцию “%ширина_поля.число_знаков_после_запятой”:

>>> import math

>>> print 'Значение числа Пи приблизительно %5.3f.' % math.pi

Значение числа Пи приблизительно 3.142.

Форматировать можно не только строки, но и другие объекты, например, списки, константные списки, заметьте, что в качестве спецификаций форматирования необходимо использовать только константные списки:

>>> table = {'Иван': 4127, 'Жека': 4098, 'Илья': 7678}

>>> for name, phone in table.items():

... print '%-10s ==> %10d' % (name, phone)

...

Иван ==> 4098

Жека ==> 7678

Илья ==> 4127

Для оператора print можно передавать аргументы не по порядку в строке формата, а по именам переменных, описанных в строке формата следующим образом “%(имя_переменной)тип_переменной”:

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}

>>> print 'Jack: %(Jack)d; Sjoerd: %(Sjoerd)d; Dcab: %(Dcab)d' % table

Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

Операции с файлами.

В Питоне широко используются файлы, для операции с данными, которые предполагается хранить длительное время. Для работы с файлами используется специальный объект файла, который содержит в себе функции для открытия, закрытия файлов, чтения и записи данных.

• Метод open(имя, режим). Открывает файловый объект для последующего оперирования с ним. Функция принимает два параметра: строку, содержащую путь к файлу(может быть абсолютным или относительным текущего каталога или переменной окружения PATH) и режимом открытия файла. Режим открытия файла определяет допустимые операции доступа к файлу:

Двоичные файлы обеспечивают более быстрый доступ к данным, но бывают не переносимы и, к тому же, их сложно редактировать и просматривать. Текстовые файлы применимы в большинстве случаев, так как они переносимы, легко просматриваются и редактируются, но они медленнее двоичных и могут отображать корректно только символы набора ASCII.

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

>>> print f

<open file '/tmp/workfile', mode 'w' at 80a0960>

• Метод read([число_байт]). Данный метод читает из файла, открытого для чтения число байтов, указанных в качестве аргумента. Если метод вызывается без параметров, то читается весь файл, если файл был прочитан до конца(встретился символ EOF), то метод read() возвращает пустую строку:

  >>> f.read()

  'This is the entire file.\n'

  >>> f.read()

  ''

• Метод readline() читает одну строку файла до символа перевода строки(включая сам символ \n). Если строка состоит только из символа перевода строки, то метод readline() возвращает пустую строку. Если в конце файла нет пустой строки с символом \n, то возвращаемый результат неопределён(этого допускать нельзя):

  >>> f.readline()

  'This is the first line of the file.\n'

  >>> f.readline()

  'Second line of the file\n'

  >>> f.readline()

  ''

• Метод readlines([размер_строки]) читает все строки файла в список. Читаются только законченные строки. Необязательный параметр размер_строки дополняет читает строку, и если она меньше указанной длины читает дальше, до достижения указанного числа символов, такой приём эффективен для чтения очень больших файлов построчно без необходимости размещения его в памяти:

  >>> f.readlines()

  ['This is the first line of the file.\n', 'Second line of the file\n']

• Метод write(строка) пишет в файл указанную строку, ничего при этом не возвращая:

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

• Метод seek(на_сколько_байт[, откуда]) перемещает указатель текущего положения файла на заданное количество байт от позиции, указанной вторым аргументом:

При этом, число байт для перемещения может быть как положительным, так и отрицательным(назад).

• Метод tell() возвращает текущую позицию в файле:

  >>> f=open('/tmp/workfile', 'r+')

  >>> f.write('0123456789abcdef')

  >>> f.seek(5) # Переход к шестому байту от начала

  >>> f.read(1)

  '5'

  >>> f.seek(-3, 2) # Переход к третьему байту до конца файла

  >>> f.read(1)

  'd'

• Метод close() закрывает объект файла, перенося все сделанные в нём изменения на диск, возвращая ресурсы операционной системе. Обязательно закрывайте все файлы, сто больше не используете, т.к. не закрытый файл может привести к потере данных. После закрытия обращение к объекту файла автоматически вызывает ошибку

Модуль pickle.

Для чтения/записи в файл используются строки. То есть вам необходимо прежде чем записать что-либо в файл преобразовать это что-то в строку. С числовыми значениями всё легко: в модуле string есть множество функций для преобразования чисел в строки и строк в числа(например, строка в целое “string.atoi()”). Но как быть со сложными объектами: списками, например. Для этой цели в Питоне существует особый модуль: pickle, который может преобразовать в строку любой объект(даже некоторый формат кода самого Питона!) и записать его в файл. При этом при помощи модуля pickle можно выполнить обратную операцию из строки, генерированной pickle, в переменную(модуль сам распознает её тип). Причём, функционирование модуля pickle одинаково в любой реализации Питона, поэтому использование подобного механизма способствует переносимости кода и помогает повторно использовать какие-либо сложные объекты. Пример использования модуля pickle(полное описание я пока не перевёл):

pickle.dump(x, f)#Выгрузка содержимого x в файл f

x = pickle.load(f)#Загрузка x из файла f.