3. Python 输出，读写文件

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3.1. print 函数输出

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Python 输出非常方便，用print()函数，小括号里面可以是数字、字符串、列表、字典等类型。

print([12, 45, 69])  # 列表

[12, 45, 69]

print({"name": "chen", "mark": 85})  # 字典

{'name': 'chen', 'mark': 85}

也可以把字符串跟变量一起放到print函数里面输出

a = [1, 2, 3]
b = 4
print("a = ", a, ",b = ", b)

a =  [1, 2, 3] ,b =  4

print 默认输出后光标换行：

a = "zhang"
age = 25
print("my name is %s" % a)  # 光标换行了
print("age is %d" % age)

my name is zhang
age is 25

若要更改 print 光标结尾的内容，可以通过end参数更改：

a = "zhang"
age = 25
print("my name is %s" % a, end="-")
print("age is %d" % age)

my name is zhang-age is 25

若要在一个 print 语句中输出多个变量，可以将多个变量放在一个元组 (tuple) 里：

a = "zhang"
age = 25
print("my name is %s and I am %d years old." % (a, age))

my name is zhang and I am 25 years old.

3.2. f 函数输出

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输出也可以用 f{expression}，大括号中的 exression 可以是一个变量名，例如，下面的代码打印出一个数组列表：

a = [1, 2, 3]
print(f"the array is {a}")  # 输出列表 a

the array is [1, 2, 3]

b = 3.2
print(f"the array is {a}, the numer is {b}")

the array is [1, 2, 3], the numer is 3.2

import math

b = 4.56
print(f"the numbers are {math.pi} and {b}")

the numbers are 3.141592653589793 and 4.56

也可以结合冒号:指定保留的小数位数，结合等号=实现等号赋值的表达。例如

冒号后面的格式具体为：

: <填充><对齐><宽度><.><精度><变量类型>

常见的对齐代码有：

代码	含义
>	右对齐，默认
<	左对齐
^	居中对齐

常见的变量类型代码有：

代码	含义
s	输出字符串形式，默认形式
d	输出整数的十进制
b	输出整数的二进制
f	输出浮点数的标准浮点形式
e	输出浮点数的科学表示形式
%	输出浮点数的百分形式

a = 1
b = 4.56
# 第一个数保留 3 位小数，浮点型，第二个数右对齐，宽度 20，保留 2 位小数，百分数显示
f"the numbers are {a:.3f} and {b = :>20.2%}"

'the numbers are 1.000 and b =              456.00%'

a = 5.6
print(f"{a = :+^10.2f}")  # 用+填充，居中对齐，宽度为 10，保留两位小数

a = +++5.60+++

Note

填充，对齐，宽度，精度，变量类型本身也可以作为变量

a = 5.6
fill = "*"
print(f"{a = :{fill}^10.2f}")  # 用+填充，居中对齐，宽度为 10，保留两位小数

a = ***5.60***

3.3. 用 format 格式化输出

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用format也可以实现多种格式化输出，它的基本用法为：

包含{}的string.format(value1, value2...)

在字符串 string 中，用大括号{}表示变量在输出时所在的位置。

a = 3
b = 4.56
print("the numbers are {} and {:.3f}".format(a, b))

the numbers are 3 and 4.560

大括号{}中可以跟一个表示变量的位置索引的数字。

a = 3
b = 4.56
print("the numbers are {1} and {0}".format(a, b))  # 指定了变量的 print 位置
print("the numbers are {0} and {1}".format(a, b))
print("the numbers are {0} and {1} and {0}".format(a, b))

the numbers are 4.56 and 3
the numbers are 3 and 4.56
the numbers are 3 and 4.56 and 3

要输出大括号符号，则用两个大括号表示：

print("the numbers are {{ {0} }} and {{ {1} }}".format(a, b))

the numbers are { 3 } and { 4.56 }

使用format时，在大括号{}中，可以通过冒号:以及其他参数，实现一些格式化输出。具体为：

<变量位置索引> : <填充><对齐><宽度><.><精度><变量类型>}

a = 3
b = 4.56
print("the numbers are {0:10.2f} and {0:.3%}".format(a, b))  # print 小数和百分数

the numbers are       3.00 and 300.000%

a = 123456
print("the numer is {:e}".format(a))  # print 科学计数格式

the numer is 1.234560e+05

一些例子：

a = 5
print("a = {:0>5d}".format(a))  # 用零填充左边, 宽度为5

a = 00005

a = 5
print("a = {:<4d}".format(a))  # 填充右边, 默认采用空格填充，宽度为 4

a = 5   

a = 5.6
print("a = {:+^10.2f}".format(a))  # 用+填充，居中对齐，宽度为 10，保留两位小数

a = +++5.60+++

宽度值以及精读值可以作为变量，用大括号 {} 结合参数传递的形式赋值，例如：

a = 5.6
print("a = {:^{width}.{precision}f}".format(a, width=10, precision=3))  # 宽度与精度值作为变量

a =   5.600   

3.4. 用 % 格式化输出

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若要格式化输出，要用到百分号 %，语法规则类似 c 语言，具体参考下面的例子。

import math

print("the number is %d" % math.pi)  # 按照整数 print

the number is 3

print("the number is %.2f" % math.pi)  # 按照浮点数 print，并保留 2 位小数

the number is 3.14

print("the number is %.2f\n" % math.pi)  # \n 表示 print 后光标换行

the number is 3.14

b = 4.56
print("the numbers are %.2f and %d" % (math.pi, b))  # 同时 print 多个数据

the numbers are 3.14 and 4

print("the number is %5.2f" % math.pi)  # 按照浮点数 print，保留 2 位小数，并且输出内容的宽度为5个字符

the number is  3.14

print("the number is %s" % 321)  # 按照字符串 print

the number is 321

print("%.1f%%" % b)  # 百分比输出，并保留一位小数

4.6%

引号里面的百分号 % 定义了输出数据的格式，%d 表示按整数类型输出， %.2f 表示按浮点型输出，其中小数点后的数字表示保留几位小数，小数点前的数字表示输出变量所占的字符宽度，%s 表示按字符串输出,%.1f%% 表示按百分比输出，并保留一位小数。同时 print()函数里面还用一个百分号 % 分割 print 内容与数据变量，多个数据变量可以在小括号里面。

3.5. 读写文件

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Python 对文本文件的操作步骤为打开——操作——关闭：打开计算机存储位置的一个文件，进行一些读写操作，然后关闭这个文件。打开后的文件处于占用状态，此时计算机的其他进程不能操作这个文件；文件关闭后，其他进程才能操作这个文件。

Python 用open()函数打开一个文件对象，常用的语法规则为：

open 语句的一般模式
filename	字符串，文件地址及文件名，默认地址为当前的项目文件夹
mode	文件读写模式，默认模式为只读(r)

常见的文件读写模式（mode）有：

r	以只读方式打开文件，从文件内容开头读取，这是默认模式
w	打开一个文件只用于写入，从文件内容开头写入，即原有内容会被删除；
	如果该文件不存在，创建新文件
w+	打开一个文件用于读写，从文件内容开头写入，即原有内容会被删除；
	如果该文件不存在，创建新文件
r+	打开一个文件用于读写。文件指针将会放在文件的开头
a	打开一个文件用于追加写入，如果该文件已存在，从文件结尾写入；
	如果该文件不存在，创建新文件进行写入
a+	打开一个文件用于追加读写，如果该文件已存在，从文件结尾写；
	如果该文件不存在，创建新文件进行写入

上面几个读写模式的详细比较如下面的表格所示：

模式	r	r+	w	w+	a	a+
读	✓	✓		✓		✓
写		✓	✓	✓	✓	✓
创建			✓	✓	✓	✓
覆盖			✓	✓
从文件开始操作	✓	✓	✓	✓
在文件末尾操作					✓	✓

举例：

f = open(
    "test.txt", "w"
)  # 在当前文件夹下新建文件，若要在指定位置 E 盘 files 文件夹下打开文件 f = open('E:\\files\\test.txt', 'r')
f.write("my name is zhang san\nhis name is li si")  # 书写内容，用 \n 换行
f.close()  # 关闭打开的文件

上面的程序在当前目录新建了一个 txt 文件。 通过write()函数在文件里面写内容，其中，\n 表示换行。若要在指定地址内创建和修改文件，可以进一步在 filename 中添加文件地址字符串。

下面通过read()函数读取文件里的全部内容，并返回一个字符串：

f = open("test.txt", "r")
str = f.read()  # 读取文件内容
print(str)  # 将内容输出到屏幕
f.close()  # 关闭打开的文件

my name is zhang san
his name is li si

如果只读取一行，可以用readline()函数，另外可以用readlines()函数读取所有行，并返回一个每行作为元素的列表。

在实际的 python 读写文件中，经常用到的是with-open语句。由于文件读写时可能产生读写 IOError，一旦出错，后面的 f.close() 就不会调用，导致文件在后台一直没有关闭，用 with-open语句可以省略 f.close() 语句。上面的读写代码也可以变为：

# 写文件
with open("test.txt", "w") as f:
    f.write("my name is zhang san\nhis name is li si")

# 读文件
with open("test.txt", "r") as f:
    str = f.read()  # 读取文件内容
    print(str)  # 将内容输出到屏幕

my name is zhang san
his name is li si

读写数据格式的文件，例如 txt, xls, xlsx, csv 文件等，一般使用工具包Pandas读取文件并处理数据，读者可以在本书的Pandas章节查阅。读写 word 格式文件，可以使用工具包textract，docx2txt等，本书不再赘述，感兴趣的读者可以在网上查阅相关资料。

3.6. os, sys 模块

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3.6.1. os 模块

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Python 中的 os 模块是用于与操作系统交互的标准库，提供了处理文件、目录、进程和环境变量等功能。以下是 os 模块的一些主要功能和用法：

import os

print(os.name)  # 获取操作系统名称，'posix' (Linux/macOS) 或 'nt' (Windows)
print(os.getcwd())  # 获取当前工作目录
print(os.listdir())  # 获取当前目录下的文件和文件夹列表

• 切换目录

os.chdir('/path/to/directory')  # 更改当前工作目录到新地址 '/path/to/directory'

• 创建和删除目录

import os

os.mkdir('new_dir')  # 创建一个新目录
os.makedirs('parent/child/grandchild')  # 递归创建目录
os.rmdir('new_dir')  # 删除目录（目录必须为空）
os.removedirs('parent/child/grandchild')  # 递归删除空目录

• 文件操作

import os

file_path = "new_file.txt"  # 新建文件
with open(file_path, "w") as f:
    f.write("Hello, this is a new file!")  # 写入内容

os.rename('new_file.txt', 'new_file2.txt')  # 重命名文件或目录
os.remove('new_file2.txt')  # 删除文件

• 环境变量

print(os.environ)  # 获取所有环境变量
print(os.environ.get('HOME'))  # 获取特定环境变量
os.environ['NEW_VAR'] = 'Hello'  # 设置新的环境变量

• 路径处理

import os.path

print(os.path.abspath('file.txt'))  # 获取文件的绝对路径
print(os.path.dirname('file.txt'))  # 获取文件所在目录名
print(os.path.join('dir', 'file.txt'))  # 组合路径
print(os.path.exists('file.txt'))  # 检查路径是否存在
print(os.path.isfile('file.txt'))  # 检查是否是文件
print(os.path.isdir('dir'))  # 检查是否是目录
print(os.path.splitext('file.txt'))  # 拆分文件扩展名
print(os.path.basename('/path/to/file.txt'))  # 获取文件名

• 得到当前 .py 文件的名字

import os

# 获取当前文件的路径
current_file_path = __file__

# 提取文件名
current_file_name = os.path.basename(current_file_path)

如果脚本文件名为 example.py，那么输出将会是

当前文件名: example.py

Note

Python 可以使用__file__属性来获取当前 .py 文件的路径。

• 进程管理

import os

print(os.getpid())  # 获取当前进程ID
print(os.getppid())  # 获取父进程ID

7254
7165

• 跨平台操作

import os

if os.name == 'nt':  # Windows
    print("Running on Windows")
elif os.name == 'posix':  # Linux/macOS
    print("Running on Linux or macOS")

Running on Linux or macOS

3.6.2. sys 模块

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sys 模块提供了一些与 Python 解释器及其环境相关的变量和函数，适用于处理命令行参数、运行时环境、标准输入输出等。

• 获取 Python 版本

import sys

print(sys.version)  # 获取 Python 版本
print(sys.version_info)  # 获取详细的版本信息

3.12.2 | packaged by conda-forge | (main, Feb 16 2024, 20:54:21) [Clang 16.0.6 ]
sys.version_info(major=3, minor=12, micro=2, releaselevel='final', serial=0)

• 获取当前系统信息

print(sys.platform)  # 获取操作系统类型 ('win32', 'linux', 'darwin' 等)

darwin

• 获取 Python 模块搜索路径

print(sys.path)  # 获取模块搜索路径
sys.path.append("/my/custom/path")  # 添加自定义路径

3.7. 练习

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Exercise 3.1

格式化输出 0.0003278 对应的科学计数形式，保留4位有效数字，并且为百分形式。

Solution to Exercise 3.1

print("{:.4%}".format(0.0003278))

Exercise 3.2

将下面文字输入到电脑的一个 txt 文件中，并读取将内容显示在屏幕上：

话说天下大势，分久必合，合久必分：周末七国分争，并入于秦；及秦灭之后，楚、汉分争，又并入于汉；汉朝自高祖斩白蛇而起义，一统天下，后来光武中兴，传至献帝，遂分为三国。

Solution to Exercise 3.2

with open("./text.txt", "w") as f:
     f.write('话说天下大势，分久必合，合久必分：周末七国分争，并入于秦；及秦灭之后，楚、汉分争，又并入于汉；\
     汉朝自高祖斩白蛇而起义，一统天下，后来光武中兴，传至献帝，遂分为三国。')

# 读文件
with open ("./text.txt", "r") as f:
     str = f.read()  # 读取文件内容
     print(str)  # 将内容输出到屏幕