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:

%d	Целое число
%f	Число с точкой
%s	Строка
%c	Символ
%e	Число в научном формате

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

>>> 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.