inputoutput.md
1> **Источник:** https://python-all.ru/3.0/tutorial/inputoutput.html2>3> «Документация Python на русском» – неофициальный перевод официальной документации Python: версии от 2.6 до 3.16, полнотекстовый поиск, английский оригинал рядом с переводом. Эта Markdown-версия страницы предназначена для работы с LLM: вставьте её в ChatGPT, Claude или Cursor.45---67# Ввод и вывод89Есть несколько способов отображения вывода программы: данные можно выводить в удобочитаемой форме или записывать в файл для последующего использования. В этой главе рассматриваются некоторые из возможностей.1011## Расширенное форматирование вывода1213До сих пор мы встречались с двумя способами вывода значений: *выражения-инструкции* и функция [`print()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#print). (Третий способ – использовать метод `write()` файловых объектов; стандартный файл вывода можно указать как `sys.stdout`. Подробнее об этом см. в Справочнике по библиотеке.)1415Часто возникает потребность в более тонком контроле форматирования вывода, а не просто в печати значений через пробел. Есть два способа форматировать вывод: первый – полностью обрабатывать строки самостоятельно; используя операции среза и конкатенации, можно создать любой макет, какой только можно вообразить. Стандартный модуль [`string`](https://python-all.ru/3.0/library/string.html#module-string) содержит полезные функции для дополнения строк до заданной ширины столбца; о них речь пойдет ниже. Второй способ – использовать метод [`str.format()`](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#str.format).1617Модуль [`string`](https://python-all.ru/3.0/library/string.html#module-string) содержит класс Template, предоставляющий ещё один способ подстановки значений в строки.1819Остаётся, конечно, один вопрос: как преобразовать значения в строки? К счастью, в Python есть способы преобразовать любое значение в строку: передать его функции [`repr()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#repr) или [`str()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#str).2021Функция [`str()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#str) предназначена для возврата представлений значений, которые достаточно удобочитаемы, в то время как [`repr()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#repr) предназначена для генерации представлений, которые могут быть прочитаны интерпретатором (или вызовет [`SyntaxError`](https://python-all.ru/3.0/library/exceptions.html#exceptions.SyntaxError), если нет эквивалентного синтаксиса). Для объектов, у которых нет специального представления для человеческого восприятия, [`str()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#str) вернёт то же значение, что и [`repr()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#repr). Многие значения, такие как числа или структуры, например списки и словари, имеют одинаковое представление при использовании любой функции. Строки и числа с плавающей запятой, в частности, имеют два различных представления.2223Несколько примеров:2425```python26>>> s = 'Hello, world.'27>>> str(s)28'Hello, world.'29>>> repr(s)30"'Hello, world.'"31>>> str(0.1)32'0.1'33>>> repr(0.1)34'0.10000000000000001'35>>> x = 10 * 3.2536>>> y = 200 * 20037>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'38>>> print(s)39The value of x is 32.5, and y is 40000...40>>> # repr() строки добавляет кавычки и обратную косую черту:41... hello = 'hello, world\n'42>>> hellos = repr(hello)43>>> print(hellos)44'hello, world\n'45>>> # Аргументом repr() может быть любой объект Python:46... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))47"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"48```4950Вот два способа вывести таблицу квадратов и кубов:5152```python53>>> for x in range(1, 11):54... print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')55... # Обратите внимание на использование 'end' в предыдущей строке56... print(repr(x*x*x).rjust(4))57...58 1 1 159 2 4 860 3 9 2761 4 16 6462 5 25 12563 6 36 21664 7 49 34365 8 64 51266 9 81 7296710 100 10006869>>> for x in range(1, 11):70... print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))71...72 1 1 173 2 4 874 3 9 2775 4 16 6476 5 25 12577 6 36 21678 7 49 34379 8 64 51280 9 81 7298110 100 100082```8384(Обратите внимание, что в первом примере один пробел между столбцами добавляется из-за того, как работает [`print()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#print): она всегда добавляет пробелы между своими аргументами.)8586Этот пример демонстрирует метод `rjust()` строковых объектов, который выравнивает строку по правому краю в поле заданной ширины, дополняя её пробелами слева. Существуют аналогичные методы `ljust()` и `center()`. Эти методы ничего не выводят, а лишь возвращают новую строку. Если входная строка слишком длинная, они не обрезают её, а возвращают как есть; это нарушит выравнивание столбцов, но обычно это лучше, чем альтернатива с искажением значения. (Если обрезка действительно нужна, всегда можно добавить операцию среза, например `x.ljust(n)[:n]`.)8788Существует ещё один метод `zfill()`, который дополняет числовую строку слева нулями. Он учитывает знаки плюс и минус:8990```python91>>> '12'.zfill(5)92'00012'93>>> '-3.14'.zfill(7)94'-003.14'95>>> '3.14159265359'.zfill(5)96'3.14159265359'97```9899Базовое использование метода [`str.format()`](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#str.format) выглядит так:100101```python102>>> print('We are the {0} who say "{1}!"'.format('knights', 'Ni'))103We are the knights who say "Ni!"104```105106Фигурные скобки и символы внутри них (называемые полями формата) заменяются объектами, переданными в метод format. Число в скобках указывает позицию объекта, переданного в метод format.107108```python109>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))110spam and eggs111>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))112eggs and spam113```114115Если в методе format используются именованные аргументы, на их значения ссылаются по имени аргумента.116117```python118>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(119... food='spam', adjective='absolutely horrible'))120This spam is absolutely horrible.121```122123Позиционные и именованные аргументы можно произвольно комбинировать:124125```python126>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',127 other='Georg'))128The story of Bill, Manfred, and Georg.129```130131После имени поля может следовать необязательный `':'` и спецификатор формата. Это также даёт больший контроль над форматированием значения. В следующем примере число Пи усекается до трёх знаков после запятой.132133```python134>>> import math135>>> print('The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi))136The value of PI is approximately 3.142.137```138139Если после `':'` указать целое число, это поле будет иметь минимальную ширину в указанное количество символов. Это удобно для создания красивых таблиц.:140141```python142>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}143>>> for name, phone in table.items():144... print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone))145...146Jack ==> 4098147Dcab ==> 7678148Sjoerd ==> 4127149```150151Если у вас очень длинная строка форматирования, которую не хочется разбивать, было бы удобно ссылаться на переменные по имени, а не по позиции. Это можно сделать, просто передав словарь и используя квадратные скобки `'[]'` для доступа к ключам.152153```python154>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}155>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '156 'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))157Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678158```159160Это можно сделать также, передав таблицу в виде именованных аргументов с помощью нотации ‘\*\*’.:161162```python163>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}164>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))165Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678166```167168Это особенно полезно в сочетании с новой встроенной функцией [`vars()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#vars), которая возвращает словарь, содержащий все локальные переменные.169170Полный обзор форматирования строк с помощью [`str.format()`](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#str.format) см. в разделе [*Синтаксис строк формата*](https://python-all.ru/3.0/library/string.html#formatstrings).171172### Старое форматирование строк173174Оператор `%` также можно использовать для форматирования строк. Он интерпретирует левый аргумент как строку формата в стиле `sprintf`, которая применяется к правому аргументу, и возвращает строку, полученную в результате этой операции форматирования. Например:175176```python177>>> import math178>>> print('The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi)179The value of PI is approximately 3.142.180```181182Поскольку [`str.format()`](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#str.format) появился относительно недавно, множество кода на Python всё ещё использует оператор `%`. Однако, поскольку старый стиль форматирования со временем будет удалён из языка, предпочтительнее использовать [`str.format()`](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#str.format).183184Дополнительную информацию можно найти в разделе [*Старые операции форматирования строк*](https://python-all.ru/3.0/library/stdtypes.html#old-string-formatting).185186## Чтение и запись файлов187188Функция [`open()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#open) возвращает файловый объект и чаще всего используется с двумя аргументами: `open(filename, mode)`.189190```python191>>> f = open('/tmp/workfile', 'w')192```193194Первый аргумент – строка с именем файла. Второй аргумент – ещё одна строка из нескольких символов, описывающая способ использования файла. *mode* может быть `'r'` для чтения, `'w'` для записи (существующий файл с таким именем будет стёрт), `'a'` открывает файл для добавления; любые записанные данные автоматически добавляются в конец. `'r+'` открывает файл для чтения и записи. Аргумент *mode* необязателен; если он опущен, используется `'r'`.195196Обычно файлы открываются в *текстовом режиме*, то есть вы читаете и записываете строки в файл и из файла, которые закодированы в определённой кодировке (по умолчанию UTF-8). Добавление `'b'` к режиму открывает файл в *двоичном режиме*: теперь данные читаются и записываются в виде объектов bytes. Этот режим следует использовать для всех файлов, которые не содержат текст.197198В текстовом режиме по умолчанию зависимые от платформы окончания строк (`\n` в Unix, `\r\n` в Windows) преобразуются в просто `\n` при чтении и `\n` обратно в зависимые от платформы окончания строк при записи. Это неявное изменение данных файла подходит для текстовых файлов, но испортит двоичные данные, такие как в файлах `JPEG` или `EXE`. При чтении и записи таких файлов следует обязательно использовать двоичный режим.199200### Методы файловых объектов201202В остальных примерах этого раздела предполагается, что файловый объект с именем `f` уже создан.203204Чтобы прочитать содержимое файла, вызовите `f.read(size)`, которая читает некоторое количество данных и возвращает их в виде строки или объекта bytes. *size* – необязательный числовой аргумент. Если *size* опущен или отрицателен, будет прочитано и возвращено всё содержимое файла; это ваша проблема, если файл вдвое больше памяти вашей машины. В противном случае читается и возвращается не более *size* байтов. Если достигнут конец файла, `f.read()` вернёт пустую строку (`''`).205206```python207>>> f.read()208'This is the entire file.\n'209>>> f.read()210''211```212213`f.readline()` читает одну строку из файла; символ новой строки (``) остаётся в конце строки и опускается только для последней строки файла, если файл не заканчивается символом новой строки. Это делает возвращаемое значение однозначным: если `f.readline()` возвращает пустую строку, достигнут конец файла, а пустая строка представляется как `'\n'` – строка, содержащая только один символ новой строки.214215```python216>>> f.readline()217'This is the first line of the file.\n'218>>> f.readline()219'Second line of the file\n'220>>> f.readline()221''222```223224`f.readlines()` возвращает список, содержащий все строки данных из файла. Если указан необязательный параметр *sizehint*, он читает указанное количество байт из файла, а также ещё некоторое количество, достаточное для завершения строки, и возвращает строки из этого. Это часто используется для эффективного построчного чтения больших файлов без необходимости загружать весь файл в память. Возвращаются только полные строки.225226```python227>>> f.readlines()228['This is the first line of the file.\n', 'Second line of the file\n']229```230231Альтернативный подход к чтению строк – это организация цикла по файловому объекту. Он эффективен по памяти, быстр и ведёт к более простому коду:232233```python234>>> for line in f:235... print(line, end='')236...237This is the first line of the file.238Second line of the file239```240241Альтернативный подход проще, но не обеспечивает такого же детального управления. Поскольку эти два подхода по-разному управляют буферизацией строк, их не следует смешивать.242243`f.write(string)` записывает содержимое *string* в файл, возвращая количество записанных символов.244245```python246>>> f.write('This is a test\n')24715248```249250Чтобы записать что-то, отличное от строки, его сначала нужно преобразовать в строку:251252```python253>>> value = ('the answer', 42)254>>> s = str(value)255>>> f.write(s)25618257```258259`f.tell()` возвращает целое число, представляющее текущую позицию файлового объекта в файле, измеряемую в байтах от начала файла. Чтобы изменить позицию файлового объекта, используйте `f.seek(offset, from_what)`. Позиция вычисляется как сумма *offset* и опорной точки; опорная точка выбирается аргументом *from\_what*. Значение *from\_what*, равное 0, задаёт начало файла, 1 – текущую позицию, а 2 – конец файла в качестве опорной точки. Значение *from\_what* может быть опущено; по умолчанию оно равно 0, что соответствует началу файла.260261```python262>>> f = open('/tmp/workfile', 'rb+')263>>> f.write(b'0123456789abcdef')26416265>>> f.seek(5) # Перейти к 6-му байту в файле2665267>>> f.read(1)268b'5'269>>> f.seek(-3, 2) # Перейти к 3-му байту от конца27013271>>> f.read(1)272b'd'273```274275В текстовых файлах (открытых без `b` в строке режима) разрешён только поиск относительно начала файла (исключение составляет поиск до самого конца файла с помощью `seek(0, 2)`).276277Когда работа с файлом завершена, вызовите `f.close()`, чтобы закрыть его и освободить системные ресурсы, занятые открытым файлом. После вызова `f.close()` попытки использовать файловый объект будут автоматически завершаться неудачей.278279```python280>>> f.close()281>>> f.read()282Traceback (most recent call last):283 File "<stdin>", line 1, in ?284ValueError: I/O operation on closed file285```286287Хорошей практикой является использование ключевого слова [`with`](https://python-all.ru/3.0/reference/compound_stmts.html#with) при работе с файловыми объектами. Его преимущество в том, что файл корректно закрывается после завершения блока, даже если в процессе возникло исключение. Кроме того, это гораздо короче, чем писать эквивалентные блоки [`try`](https://python-all.ru/3.0/reference/compound_stmts.html#try)-[`finally`](https://python-all.ru/3.0/reference/compound_stmts.html#finally):288289```python290>>> with open('/tmp/workfile', 'r') as f:291... read_data = f.read()292>>> f.closed293True294```295296Файловые объекты имеют некоторые дополнительные методы, такие как `isatty()` и `truncate()`, которые используются реже; обратитесь к справочнику по библиотеке для полного руководства по файловым объектам.297298### Модуль [`pickle`](https://python-all.ru/3.0/library/pickle.html#module-pickle)299300Строки легко записываются и читаются из файла. С числами немного сложнее, поскольку метод `read()` возвращает только строки, которые нужно передать такой функции, как [`int()`](https://python-all.ru/3.0/library/functions.html#int), которая принимает строку вида `'123'` и возвращает её числовое значение 123. Однако, когда нужно сохранить более сложные типы данных, такие как списки, словари или экземпляры классов, всё становится гораздо сложнее.301302Вместо того чтобы постоянно писать и отлаживать код для сохранения сложных типов данных, Python предлагает стандартный модуль [`pickle`](https://python-all.ru/3.0/library/pickle.html#module-pickle). Это удивительный модуль, который может взять почти любой объект Python (даже некоторые формы кода Python!) и преобразовать его в строковое представление; этот процесс называется *упаковкой в pickle (pickling)*. Восстановление объекта из строкового представления называется *распаковкой из pickle (unpickling)*. Между упаковкой и распаковкой строковое представление объекта может быть сохранено в файл или данные, или передано по сетевому соединению на удалённую машину.303304Если есть объект `x` и файловый объект `f`, открытый для записи, самый простой способ упаковать объект с помощью pickle занимает всего одну строку кода:305306```python307pickle.dump(x, f)308```309310Чтобы снова распаковать объект, если `f` – это файловый объект, открытый для чтения:311312```python313x = pickle.load(f)314```315316(Существуют и другие варианты, используемые при упаковке множества объектов или когда не хочется записывать упакованные данные в файл; обратитесь к полной dокументации модуля [`pickle`](https://python-all.ru/3.0/library/pickle.html#module-pickle) в Python Library Reference.)317318[`pickle`](https://python-all.ru/3.0/library/pickle.html#module-pickle) – это стандартный способ создания объектов Python, которые могут быть сохранены и повторно использованы другими программами или при будущих запусках той же программы; технический термин для этого – *постоянный объект (persistent object)*. Так как [`pickle`](https://python-all.ru/3.0/library/pickle.html#module-pickle) так широко используется, многие авторы, пишущие расширения Python, заботятся о том, чтобы новые типы данных, такие как матрицы, могли быть правильно упакованы и распакованы с помощью pickle.319