Python学习之输入输出

当初学Python编程时，其中一个最基础、也是最重要的部分就是如何处理输入和输出。无论是简单的用户输入，还是程序输出结果，都是很重要。现在，我们将一起学习Python输入输出的各种技巧和方法，让你在编写代码时得心应手。

在Python中，输入Input/输出Output（简称：I/O ）是指程序与外部世界之间的数据交换。掌握输入输出 (I/O) 是必不可少的。 

一、Python 中的 I/O 类型

类型	描述
标准输入输出	程序与键盘、显示器等标准设备之间的数据交换
文件 I/O	程序与文件之间的数据交换
网络 I/O	程序与网络之间的数据交换

二、标准输入输出

标准输入输出是指程序与键盘、显示器等标准设备之间的数据交换。在 Python 中，可以使用 input() 函数获取用户输入，可以使用 print() 函数输出数据。标准输入输出通常使用以下三个文件对象：

类型	对象	描述	默认指向
标准输入	sys.stdin	从键盘输入的数据	键盘
标准输出	sys.stdout	输出到显示器	显示器
标准错误输出	sys.stderr	输出到显示器	显示器

示例代码：

获取用户输入并输出到显示器。

#🌾 获取用户输入
name = input("请输入您的姓名：")

#🌾 输出数据
print("欢迎使用，", name)

有上面的代码铺垫，下面我们开始逐个讲解：

1. 标准输入

标准输入有input函数、sys.stdin模块两部分。

🌾 input函数：

input(prompt) 函数允许你从键盘读取用户的输入。它会显示一个提示，然后等待用户输入，并返回用户输入的字符串。比如：

#🌾 获取用户输入
name = input("请输入您的姓名：")

#🌾 输出数据
print("欢迎使用，", name)  

🌾 sys.stdin：

sys 模块中的 stdin 对象允许你从标准输入中读取数据。你可以使用 sys.stdin.readline() 方法来读取一行输入。要使用这种方式，前提，你需要导入 sys 模块：

#🌾 引入sys模块
import sys

#🌾 调用sys模块
line = sys.stdin.readline()
print("你输入的是：", line)

2. 标准输出

🌾 print函数：

print() 函数是最常见的输出方式。它将字符串表示的值打印到标准输出（通常是屏幕）。你可以传递多个参数给 print()，它们会以空格分隔，并在末尾默认添加换行符。比如，我们最初的代码“Hello, world!”：

#🌾 输出
print("Hello, world!")

#🌾 end 参数来更改末尾的字符
print("Hello", end="")
print(", world!")

🌾 sys.stdout：

你可以直接通过 sys.stdout.write() 方法写入标准输出。这对于需要更多控制输出格式的情况很有用：

#🌾 引入模块
import sys

#🌾 调用模块
sys.stdout.write("Hello, world!\n")

三、文件 I/O

文件 I/O 使用 open() 函数打开文件，并使用 read()、write() 等方法进行读写操作。

操作	函数	描述
打开文件	open()	打开文件
读文件	read()	读取文件内容
写文件	write()	写入文件内容

示例代码：将文本写入到文件。

#🌾 打开文件
with open("my_file.txt", "w") as f:
    
    #🌾 写入文本
    f.write("This is a test.")

上面示例代码，你可能看到了w，会有所疑惑，下面来看看这张表格，它解释了‘w’是什么。下面的这些模式允许你以不同的方式打开文件，进行读取、写入或追加操作。

模式	解释	描述
'r'	读取模式（Read）	打开文件用于读取。文件的指针将会放在文件的开头。这是默认模式。
'w'	写入模式（Write）	打开文件用于写入。如果文件存在，则覆盖文件。如果文件不存在，则创建新文件。
'a'	追加模式（Append）	打开文件用于追加内容。文件的指针将会放在文件的末尾。如果文件不存在，则创建新文件。
'rb'	二进制读取模式（Read Binary）	以二进制格式打开一个文件用于只读。文件的指针将会放在文件的开头。这个模式通常用于非文本文件，比如图像、音频等。
'wb'	二进制写入模式（Write Binary）	以二进制格式打开一个文件用于写入。如果文件存在，则覆盖文件。如果文件不存在，则创建新文件。这个模式也通常用于非文本文件的写入，比如图像、音频等。
'ab'	二进制追加模式（Append Binary）	以二进制格式打开一个文件用于追加内容。文件的指针将会放在文件的末尾。如果文件不存在，则创建新文件。这个模式也通常用于非文本文件的追加，比如图像、音频等。
'r+'	读写模式（Read/Write）	打开一个文件用于读写操作。文件的指针将会放在文件的开头。
'w+'	写读模式（Write/Read）	打开一个文件用于读写操作。如果文件存在，则覆盖文件。如果文件不存在，则创建新文件。文件的指针将会放在文件的开头。
'a+'	追加读模式（Append/Read）	打开一个文件用于读写操作。文件的指针将会放在文件的末尾。如果文件不存在，则创建新文件。
'rb+'	二进制读写模式（Read/Write Binary）	以二进制格式打开一个文件用于读写操作。文件的指针将会放在文件的开头。这个模式通常用于非文本文件的读写，比如图像、音频等。
'wb+'	二进制写读模式（Write/Read Binary）	以二进制格式打开一个文件用于读写操作。如果文件存在，则覆盖文件。如果文件不存在，则创建新文件。这个模式也通常用于非文本文件的读写，比如图像、音频等。
'ab+'	二进制追加读模式（Append/Read Binary）	以二进制格式打开一个文件用于读写操作。文件的指针将会放在文件的末尾。如果文件不存在，则创建新文件。这个模式也通常用于非文本文件的读写，比如图像、音频等。

根据你的需求和文件的类型，选择合适的模式非常重要，以确保文件被正确地读取或写入。

下面这张图是清晰的展示了文件的读写模式：

 

那么，我们通过下面的代码具体来学习一下：

1. 文件读取

🌾 使用 open() 函数：

使用 open() 函数可以打开一个文件，并返回一个文件对象，你可以对这个对象进行读取操作。基本的语法如下：

#🌾 打开文件并读取内容
with open('filename.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)

• open() 函数的第一个参数是文件名，第二个参数是模式。常见的模式就是上面的表格介绍的，这里简单写几个：
• 'r'：只读模式
• 'w'：写入模式，会覆盖文件中已有的内容
• 'a'：追加模式，会在文件末尾添加内容
• 'b'：二进制模式，用于处理非文本文件

🌾 逐行读取

使用 readline() 方法可以逐行读取文件内容，假设我们有一个文件名为filename.txt：

#🌾 打开文件逐行读取内容
with open('filename.txt', 'r') as f:
    for line in f:
        print(line.strip())  # strip() 用于移除行尾的换行符

2. 文件写入

🌾 使用 open() 函数：

使用 open() 函数以写入模式 'w' 打开文件，可以写入内容到文件中：

#🌾 写入内容到文件
with open('output.txt', 'w') as f:
    f.write("Hello, world!\n")
    f.write("This is a new line.\n")

🌾 使用 print() 函数：

你也可以使用 print() 函数将内容写入文件，通过指定 file 参数为打开的文件对象：

#🌾 写入内容到文件
with open('output.txt', 'w') as f:
    print("Hello, world!", file=f)
    print("This is a new line.", file=f)

3. 使用 with 语句

你可能也发现了，在上面的例子中，使用with 语句来打开文件。with 语句会在代码块执行完毕后自动关闭文件，这样可以确保在操作完成后正确地关闭文件并释放资源。

#🌾 使用 with 打开文集
with open('filename.txt', 'r') as f:
    content = f.read()
    print(content)
#🌾 在这里，文件已经自动关闭 

4. 异常处理

其实，很多时候，打开文件并不是那么顺利的，最好在处理文件时加上适当的异常处理（关于异常处理，后续我们会详细讲，这里只是展示给大家看，可以跳过），以应对文件不存在或无法读写等情况：

#🌾 异常处理
try:
    with open('filename.txt', 'r') as f:
        content = f.read()
        print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在！")
except IOError:
    print("无法读取文件！") 

那么，以上是一些常用的文件输入输出的方法，具体的选择取决于你的需求。 

四、网络 I/O

网络 I/O 使用 socket 模块进行网络连接，并使用 send()、recv() 等方法进行数据发送和接收。

操作	模块	函数	描述
网络连接	socket	socket()	建立网络连接
数据发送	send()	发送数据
数据接收	recv()	接收数据

🌾 示例代码：

创建一个简单的 HTTP 服务器 server.py，一般本机的地址都是127.0.0.1。

import socket

# 创建一个 socket 对象
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 绑定到本地地址和端口
s.bind(("127.0.0.1", 8310))

# 监听连接
s.listen(5)

# 接受连接
conn, addr = s.accept()

# b开头，发送数据
conn.send(b"This is Server: Hello, world!")

# 接收数据
data = conn.recv(1024)

# 在屏幕上输出收到的数据
print(data)

# 关闭连接
conn.close()
s.close()

🌾 客户端代码client.py：

import socket

# 创建一个 socket 对象
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 连接到服务器端
s.connect(("127.0.0.1", 8310))

# b开头，发送数据
s.send(b"This is Client: Hello, world!")

# 接收数据
data = s.recv(1024)

# 在屏幕上输出收到的数据
print(data)

# 关闭连接
s.close()

这时，我们将两个代码，分别保存。

然后，我们打开两个终端，第一个终端执行 server.py 文件：

$python server.py

第二个终端执行 server.py 文件：

$python client.py 

# 会输出如下：
b'This is Server: Hello, world!'

回到服务器，会输出：

b‘This is Client: Hello, world!’

网络的内容还有很多，包括后期会讲的Requests库、urllib库、Asyncio库等等，这里关于网络的输入输出就简单讲这么多。