IO: 输入与输出

2025-02-17

程序要能够运行，需要与外界进行通信，需要与用户交互，读写文件，访问网页等。这些，我们通常称之为输入和输出（简称 I/O）
基本的控制台I/O，包括打印消息，使用函数input读取用户输入的字符串
主要介绍一些设置字符串格式的方法，能够通过控制台I/O输出美观的字符串

读写文件

文件I/O，即读写文件
主要介绍使用文本文件，二进制文件以及功能强大的pickle模块

设置字符串格式

主要有较老的字符串插入
新的格式字符串

字符串插入

字符串 插入是一种设置字符串格式的简单方法

# 案例：如何控制小数位数 用 f 表示浮点数 前面加上数字表示的是： 留小数点后的几位数
x = 1/81
print(x)
print('value: %.2f' % x)
print('value: %.5f' % x)

转换说明符

说明符	含义
d	整数
o	八进制（基数为8的）值
x	小写十六进制（基数为16的）数
X	大写十六进制（基数为16的）数
e	小写科学记数法表示的浮点数
E	大写科学记数法表示的浮点数
F	浮点数
s	字符串
%	%字符

x
print('x = %f' % x)
print('x = %e' % x)
print('x = %E' % x)

a , b, c = 'cat', 3.14, 6
s = 'There\'s %d %ss older than %.2f years' % (c,a,b)

格式字符串

创建美观字符串的方式是结合使用格式字符串和字符串函数 format(value,format_spec)
模块包
在字符串插入和格式字符串都不够强大或灵活时，可能需要使用模块包
如：Cheetah 或 Django 提供的模块包
在需要创建大量动态生成的网页是，上面的模块包很有用

# format 案例
ss = 'My {pet} has {prob}'.format(pet = 'dog',prob = 'fleas')

# 按位置替换值
sss = 'My {0} has {1}'.format('dog','fleas')

# 像字符串插入 转换说明符
a1 = '1/18 = {x}'.format(x=1/18)
a2 = '1/18 = {x:f}'.format(x=1/18)
a3 = '1/18 = {x:.3f}'.format(x=1/18)

# 指定格式设置参数
a4 = 'num = {x:.{d}f}'.format(x=1/81,d=3)
a5 = 'num = {x:.{d}f}'.format(x=1/80,d=4)

读写文件

文件是一个命令的比特集合，存储在硬盘，U盘,闪存条等辅助存储设备中
文件有：二进制文件文本文件
本质上是存储在磁盘中的字符串
文本文件具有如下特点：
- 基本上是磁盘中的字符串。python源代码文件和HTML文件都属于文本文件
- 可使用任何文本编辑器进行编辑
- 每种文本文件都需要使用相应的分析程序（parser）来阅读。
- 通常比等价的二进制文件大。需要通过网络发送大型文本文件时，这是一个问题
二进制文件具有如下特点
- 通常是人类无法阅读，使用常规文本编辑器无法查看，需要使用特殊查看器显示其内容
- 占据的空间比等价的文本文件小
如果要在python字符串中包含'' 必须使用'\' 才可以
- 'c:\home\tjd\Desktop\python'
- 想避免使用两个放斜杠，可以使用原始字符串
- r'c:\home\tjd\Desktop\python'

检查文件和文件夹

使用os.listdir(os.getcwd())查看当前的工作目录或者文件夹

函数名	作用
os.getcwd()	返回当前工作目录的名称
os.listdir(p)	返回一个字符串列表，其中包含路径P指定的文件夹和所有文件和文件夹的名称
os.chdir(p)	将当前工作目录设置为路径p
os.path.isfile(p)	当路径p指定的是一个文件的名称时，返回True，否则返回False # 布尔值判断
os.path.isdir(p)	当路径p制定的是一个文件夹的名称是，返回True，否则返回False # 布尔值判断
os.stat(fname)	返回有关fname的信息。如大小和最后一次修改的时间

# 获取当前目录路径
def list_cwd():
    return os.listdir(os.getcwd())

# 下面的两个相关的辅助函数，使用列表解析分别返回当前工作目录中的文件
def files_cwd():
    return [p for p in list_cwd() if os.path.isfile(p)]
def folders_cwd():
    return [p for p in list_cwd() if os.path.isdir(p)]

# 只想获取当前工作目录中的.py文件
def list_py(path = None):
    if path == None:
        path = os.getcwd()
        return [fname for fname in os.listdir(path) if os.path.isfile(fname) if fname.endswith('.py')]

def cwd_size_in_bytes2():
    return sum(size_in_bytes(s) for f in files_cwd())


# 返回当前工作目录中所有文件的大小总和
def size_in_bytes(fname):
    return os.stat(fname).st_size
def cwd_size_in_bytes():
    total = 0
    for name in files_cwd():
        total += size_in_bytes(name)
    return total

处理文本文件

在python中处理文本文件相对容易
打开文件 ----> 处理文件 ------> 关闭文件

逐行读取文本文件

读取文本文件的最常见方式可能是每次读取一行。
python文件打开模式
字符含义
'r' 只读模式（默认）
'w' 写入模式
'a' 在文件末尾附加
'b' 二进制模式
't' 文本模式（默认模式）
'+' 为读写打开文件
如果只想读取文本文件，可在调用函数open时值只传递文件名：比如： f = open(filename)
如果为指定模式，python默认为只读模式

字符	含义
'r'	只读模式（默认）
'w'	写入模式
'a'	在文件末尾附加
'b'	二进制模式
't'	文本模式（默认模式）
'+'	为读写打开文件

# 逐行读取文件
def print_file(fname):
    with open(fname, 'r') as f:  # 使用with语句自动关闭文件
        for line in f:
            print(line, end='')  # 设置end=''以避免额外的空行

将整个文本文件作为一个字符串进行获取

另一种读取文本文件的最常见方式是：将其作为一个大型字符串进行读取
下面的案例中，函数比 print_file 短小，简单。
但如果文件很大，将占用大量内存。导致降低计算机的运行速度

# 案例
def print_file2(fname):
    f = open(fname,'r')
    print(f.read())
    f.close()
    
# 改进
def print_file2(fname):
    print(open(fname,'r').read())

写入文本文件

写入文本文件只比读取文本文件复杂一些

# 案例
def make_story1():
    f = open('story.txt','w')
    f.write('Marh hand a little lamb,\n')
    f.write('and then she some more,\n')
    f.close()
    return None

# 将文本写入文件需要调用 f.write()，并将要写入的字符串传递给它。字符串将以指定的顺序写入文件
# 当story.txt 存在，调用open('story.txt','w') 将删除原有文件

# 案例改进
import os
def make_story2():
    if os.path.isfile('story.txt'):
        print('story.txt already exists')
    else:
        open('story.txt','w').write('Many had a little lamb,\n and then she had some more.\n')

附加到文件文件末尾

附加的这种模式是不会删除文件既有的内容，也就是不会删除文件

# 案例
def add_to_story(line,fname = 'story.txt'):
    # 使用 'a' 模式打开文件，准备在文件末尾追加内容
    with open(fname, 'a') as f:
        # 将内容追加到文件末尾
        f.write(line)

将字符串插入到文件开头

将字符串插入到文件的开头，由于操作系统没有为这样提供直接支持，要将文本插入到文件开头，最简单的额方式是：
将文件读取到一个字符串中，将新文本插入到该字符串，再将这个字符串写入原来的文件

# 案例
def insert_title(title,fname = 'story.txt'):
    # 使用 'r+' 模式打开文件，准备读取和写入文件
    with open(fname, 'r+') as f:
        # 读取整个文件到字符串变量 temp 中
        temp = f.read()
        # 在字符串变量 temp 的开头插入标题（title）
        temp = title + '\n\n' + temp
        # 将文件指针重新指向开头
        f.seek(0)
        # 将修改后的字符串写入文件
        f.write(temp)

处理二进制文件

如果文件不是文本文件，将被视为二进制文件

二进制文件是以模式'b'打开，可访问其各个字节

def is_gif(fname):
    # 使用 'br' 模式打开文件，准备读取二进制数据
    with open(fname, 'br') as f:
        # 读取文件的前4个字节
        first4 = tuple(f.read(4))
        # 检查是否为GIF图像文件的标志
        return first4 == (0x47, 0x49, 0x46, 0x38)

上面的函数是检查fname是不是GIF图像文件。
方法是检查其前4个字节是不是（0x47, 0x49, 0x46, 0x38）
所有GIF图像文件都以这4个字节开头
在python，类似与0x47是十六进制数，十六进制适合用于处理字节，每个十六进制位对应4个比特，两个十六进制位(0x47)可描述一个字节
文件的模式是以'br'打开，表示二进制读取模式
调用f.read(n) 来读取接下来的n个字节。
与文本文件对象一样，二进制文件对象也使用文件指针来记录接下来应读取的那个字节

pickle

Python模块pickle执行的操作通常被称为对象串行化（简称串行化），其基本思想是将复杂的数据结构转换为字节流，即创建数据结构的串行化表示。
在处理二进制文件方面，通常会使用pickle这个模块，除了数据结构外，还可以用它来存储函数。
重要注意：pickle不能用于读写特殊格式的二进制文件，如GIF文件，这种文件只能逐字节处理。

# pickle 模块案例
import pickle

def make_pickled_file():
    # 定义一个字典，用于存储姓名和分数
    grade = {
        'alan': [4, 8, 10, 10],
        'tom': [7, 7, 7, 8],
        'dan': [5, 6, 9, None],
        'may': [10, 8, 10, 8]
    }
    # 使用 'wb' 模式打开文件，准备写入二进制数据
    with open('grades.date', 'wb') as outfile:
        # 使用 pickle.dump() 将数据结构存储到磁盘
        pickle.dump(grade, outfile)

def get_pickles_data():
    # 使用 'rb' 模式打开文件，准备读取二进制数据
    with open('grades.date', 'rb') as infile:
        # 使用 pickle.load() 从磁盘获取数据结构
        grades = pickle.load(infile)
    return grades

shelve 模块

提供了一个简单的持久化存储方式，可以将Python对象存储到一个文件中，并在需要时从文件中读取出来。
shelve 模块使用了dbm模块来存储数据，dbm模块提供了一个简单的键值对存储方式。
shelve 模块的优点是可以直接存储Python对象，不需要进行序列化和反序列化操作，非常方便。

import shelve

# 创建一个shelve对象
with shelve.open('example.shelve') as shelf:
    # 存储数据
    shelf['data'] = {'name': 'example', 'version': '1.0'}
    # 检索数据
    data = shelf['data']
    print(data)

sqlite3 模块

sqlite3 模块提供了一个轻量级的数据库引擎，可以直接访问SQLite数据库。
它允许你编写SQL命令来查询和检索数据，还可以执行事务和管理数据库连接。

import sqlite3

# 连接到数据库，如果数据库不存在，则会创建一个新的数据库
conn = sqlite3.connect('example.db')

# 创建一个游标对象
cursor = conn.cursor()

# 创建表
cursor.execute('''CREATE TABLE IF NOT EXISTS users
               (id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT NOT NULL, email TEXT UNIQUE NOT NULL)''')

# 插入数据
cursor.execute("INSERT INTO users (name,email) VALUES ('John Doe','john.doe@example.com')")

# 保存更改
conn.commit()

# 查询数据
cursor.execute("SELECT * FROM users")
rows = cursor.fetchall()
for row in rows:
    print(row)

# 关闭连接
conn.close()

读取网页

Python访问网络的常见任务是自动读取网页内容
可以使用urllib模块或webbrowser模块

urllib模块

使用urllib.request.urlopen()打开网页
使用read()方法读取网页内容
打印网页内容的前25个字符

import urllib.request

# 读取 www.example.tk 网页案例
with urllib.request.urlopen('https://www.example.tk') as page:
    html = page.read()
    print(html[:25])

webbrowser模块

使用webbrowser.open()函数直接在浏览器中显示网页
注意：webbrowser.open()函数会直接打开浏览器显示网页，而不是返回网页内容
如果需要读取网页内容，需要使用urllib.request.urlopen()或其他方法

import webbrowser

# 使用webbrowser模块打开网页
webbrowser.open('http://www.yahoo.com')
# 注意：webbrowser.open()函数会直接打开浏览器显示网页，而不是返回网页内容
# 如果需要读取网页内容，需要使用urllib.request.urlopen()或其他方法

版权所有

本文链接：/python/mv9zltch/

许可证：署名 4.0 国际 (CC-BY-4.0)

function

library

statement

chapter-01：Django框架认识

chapter-02：开发环境配置

chapter-03：项目框架搭建

chapter-04：ORM应用与原理剖析

chapter-05：Django管理后台

chapter-06：视图

chapter-07：模板系统

chapter-10：Django路由系统

chapter-08：表单系统

chapter-09：用户认证系统

chapter-11：Django中间件

IO: 输入与输出

读写文件

设置字符串格式

字符串插入

转换说明符

格式字符串

读写文件

检查文件和文件夹

处理文本文件

逐行读取文本文件

将整个文本文件作为一个字符串进行获取

写入文本文件

附加到文件文件末尾

将字符串插入到文件开头

处理二进制文件

pickle

shelve 模块

sqlite3 模块

读取网页

urllib模块

webbrowser模块

版权所有