输入与输出

在某些情况下，你的程序需要与用户交互。例如，你可能想从用户那里获取输入，然后打印一些结果。我们可以分别使用 input() 函数和 print 函数来实现这一点。

对于输出，我们还可以使用 str（string，字符串）类的各种方法。例如，你可以使用 rjust 方法来获取一个右对齐到指定宽度的字符串。更多详情请参见 help(str)。

另一种常见的输入/输出类型是处理文件。创建、读取和写入文件的能力对于许多程序来说是必不可少的，我们将在本章中探索这一方面。

从用户获取输入

将此程序保存为 io_input.py：

def reverse(text):
    return text[::-1]


def is_palindrome(text):
    return text == reverse(text)


something = input("Enter text: ")
if is_palindrome(something):
    print("Yes, it is a palindrome")
else:
    print("No, it is not a palindrome")

输出：

$ python3 io_input.py
Enter text: sir
No, it is not a palindrome

$ python3 io_input.py
Enter text: madam
Yes, it is a palindrome

$ python3 io_input.py
Enter text: racecar
Yes, it is a palindrome

工作原理

我们使用切片功能来反转文本。我们已经见过如何使用 seq[a:b] 代码从位置 a 到位置 b 对序列进行切片。我们还可以提供第三个参数来确定切片的步长。默认步长是 1，因此它返回文本的连续部分。给定一个负步长，即 -1，将返回反转后的文本。

input() 函数接受一个字符串作为参数并将其显示给用户。然后它等待用户输入内容并按回车键。一旦用户输入并按下回车键，input() 函数就会返回用户输入的文本。

我们获取该文本并将其反转。如果原始文本和反转后的文本相等，那么该文本就是一个回文（palindrome）。

课后练习

检查文本是否为回文时还应该忽略标点符号、空格和大小写。例如，"Rise to vote, sir." 也是一个回文，但我们当前的程序不会这么说。你能改进上面的程序来识别这个回文吗？

如果你需要提示，思路是……¹

文件

你可以通过创建 file 类的对象并适当地使用其 read、readline 或 write 方法来打开和使用文件进行读取或写入。读取或写入文件的能力取决于你为文件打开指定的模式。最后，当你完成文件操作后，调用 close 方法告诉 Python 我们已经完成了对文件的使用。

示例（保存为 io_using_file.py）：

poem = '''\
Programming is fun
When the work is done
if you wanna make your work also fun:
    use Python!
'''

# Open for 'w'riting
f = open('poem.txt', 'w')
# Write text to file
f.write(poem)
# Close the file
f.close()

# If no mode is specified,
# 'r'ead mode is assumed by default
f = open('poem.txt')
while True:
    line = f.readline()
    # Zero length indicates EOF
    if len(line) == 0:
        break
    # The `line` already has a newline
    # at the end of each line
    # since it is reading from a file.
    print(line, end='')
# close the file
f.close()

输出：

$ python3 io_using_file.py
Programming is fun
When the work is done
if you wanna make your work also fun:
    use Python!

工作原理

注意我们可以简单地使用 open 方法创建一个新的文件对象。我们使用内置的 open 函数打开文件（如果文件不存在则创建它），并指定文件名和我们想要打开文件的模式。模式可以是读模式（'r'）、写模式（'w'）或追加模式（'a'）。我们还可以指定是以文本模式（'t'）还是二进制模式（'b'）进行读取、写入或追加。实际上还有更多可用的模式，help(open) 会给你更多关于它们的详细信息。默认情况下，open() 将文件视为文本文件并以读模式打开。

在我们的例子中，我们首先以写文本模式打开/创建文件，并使用文件对象的 write 方法将我们的字符串变量 poem 写入文件，然后我们最终 close 文件。

接下来，我们再次打开同一个文件进行读取。我们不需要指定模式，因为'读文本文件'是默认模式。我们使用 readline 方法在循环中逐行读取文件。这个方法返回一个完整的行，包括行末的换行符。当返回空字符串时，意味着我们已经到达文件末尾，我们 break 跳出循环。

最后，我们最终 close 文件。

从我们的 readline 输出中可以看到，这个程序确实已经写入并读取了我们的新 poem.txt 文件。

Pickle

Python 提供了一个名为 pickle 的标准模块，你可以用它将任何纯 Python 对象存储在文件中，然后稍后取回它。这被称为持久化（persistently）存储对象。

示例（保存为 io_pickle.py）：

import pickle

# The name of the file where we will store the object
shoplistfile = 'shoplist.data'
# The list of things to buy
shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot']

# Write to the file
f = open(shoplistfile, 'wb')
# Dump the object to a file
pickle.dump(shoplist, f)
f.close()

# Destroy the shoplist variable
del shoplist

# Read back from the storage
f = open(shoplistfile, 'rb')
# Load the object from the file
storedlist = pickle.load(f)
print(storedlist)
f.close()

输出：

$ python io_pickle.py
['apple', 'mango', 'carrot']

工作原理

要将对象存储在文件中，我们首先必须以写二进制模式（write binary）open 文件，然后调用 pickle 模块的 dump 函数。这个过程被称为序列化（pickling）。

接下来，我们使用 pickle 模块的 load 函数检索对象，该函数返回该对象。这个过程被称为反序列化（unpickling）。

Unicode

到目前为止，当我们编写和使用字符串，或读写文件时，我们只使用了简单的英文字符。英文和非英文字符都可以用 Unicode 表示（详情请参阅本节末尾的文章），Python 3 默认以 Unicode 存储字符串变量（想想我们用单引号、双引号或三引号写的所有文本）。

注意：如果你使用的是 Python 2，并且希望能够读写其他非英语语言，我们需要使用 unicode 类型，它以字符 u 开头，例如 u"hello world"

>>> "hello world"
'hello world'
>>> type("hello world")
<class 'str'>
>>> u"hello world"
'hello world'
>>> type(u"hello world")
<class 'str'>

当数据通过互联网发送时，我们需要以字节形式发送……这是你的计算机容易理解的形式。将 Unicode（Python 存储字符串时使用的格式）转换为字节的规则称为编码（encoding）。一种流行的编码是 UTF-8。我们可以通过在 open 函数中使用一个简单的关键字参数来进行 UTF-8 的读写。

# encoding=utf-8
import io

f = io.open("abc.txt", "wt", encoding="utf-8")
f.write(u"Imagine non-English language here")
f.close()

text = io.open("abc.txt", encoding="utf-8").read()
print(text)

工作原理

我们使用 io.open，然后在第一个 open 语句中使用 encoding 参数来编码消息，在第二个 open 语句中再次使用 encoding 参数来解码消息。注意，我们应该只在文本模式下的 open 语句中使用编码。

每当我们编写使用 Unicode 字面量（在字符串前加 u）的程序时，就像我们上面使用的那样，我们必须确保告诉 Python 本身我们的程序使用 UTF-8，我们必须在程序顶部放置 # encoding=utf-8 注释。

你应该通过阅读以下资料来了解更多关于这个主题的内容：

• "每个软件开发者绝对、肯定必须了解的 Unicode 和字符集的最基本知识"
• Python Unicode Howto
• Nat Batchelder 的实用 Unicode 演讲

小结

我们讨论了各种类型的输入/输出、文件处理、pickle 模块和 Unicode。

接下来，我们将探索异常的概念。

¹. 使用一个 tuple（你可以在这里找到所有标点符号的列表）来保存所有禁止的字符，然后使用成员测试来确定一个字符是否应该被删除，即 forbidden = (!, ?, ., ...)。 ↩