inputoutput.md
1> **Источник:** https://python-all.ru/3.11/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# 7. 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## 7.1. Более изощрённое форматирование вывода1213До сих пор мы встречали два способа записи значений: *инструкции-выражения* и функция [`print()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#print). (Третий способ – использовать метод [`write()`](https://python-all.ru/3.11/library/io.html#io.TextIOBase.write) файловых объектов; стандартный файл вывода можно указать как `sys.stdout`. Подробнее об этом см. в Справочнике по библиотеке.)1415Часто требуется более точный контроль форматирования вывода, чем просто вывод значений, разделённых пробелами. Существует несколько способов форматирования вывода.1617- Чтобы использовать [f-строки](https://python-all.ru/3.11/tutorial/inputoutput.html#tut-f-strings), начните строку с `f` или `F` перед открывающей кавычкой или тройной кавычкой. Внутри этой строки можно записать выражение Python между символами `{` и `}`, которые могут ссылаться на переменные или литеральные значения.1819 ```python20 >>> year = 201621 >>> event = 'Referendum'22 >>> f'Results of the {year} {event}'23 'Results of the 2016 Referendum'24 ```25- Метод [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format) строк требует больше ручных усилий. По-прежнему используются `{` и `}` для указания места подстановки переменной и можно задавать подробные директивы форматирования, но также необходимо предоставить форматируемую информацию.2627 ```python28 >>> yes_votes = 42_572_65429 >>> no_votes = 43_132_49530 >>> percentage = yes_votes / (yes_votes + no_votes)31 >>> '{:-9} YES votes {:2.2%}'.format(yes_votes, percentage)32 ' 42572654 YES votes 49.67%'33 ```34- Наконец, можно выполнять всю обработку строк самостоятельно, используя операции взятия среза и конкатенации, чтобы создать любой макет. Тип строка имеет несколько методов, которые выполняют полезные операции по дополнению строк до заданной ширины столбца.3536Если не требуется изощрённый вывод, а нужно лишь быстро отобразить некоторые переменные для отладки, любое значение можно преобразовать в строку с помощью функций [`repr()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#repr) или [`str()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str).3738Функция [`str()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str) предназначена для возврата представлений значений, которые достаточно удобочитаемы, тогда как [`repr()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#repr) предназначена для создания представлений, которые могут быть прочитаны интерпретатором (или вызовет [`SyntaxError`](https://python-all.ru/3.11/library/exceptions.html#SyntaxError), если нет эквивалентного синтаксиса). Для объектов, не имеющих специального представления для человека, [`str()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str) вернёт то же значение, что и [`repr()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#repr). Многие значения, такие как числа или структуры вроде списков и словарей, имеют одинаковое представление при использовании любой функции. Строки, в частности, имеют два различных представления.3940Несколько примеров:4142```python43>>> s = 'Hello, world.'44>>> str(s)45'Hello, world.'46>>> repr(s)47"'Hello, world.'"48>>> str(1/7)49'0.14285714285714285'50>>> x = 10 * 3.2551>>> y = 200 * 20052>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'53>>> print(s)54The value of x is 32.5, and y is 40000...55>>> # repr() строки добавляет кавычки и обратную косую черту:56... hello = 'hello, world\n'57>>> hellos = repr(hello)58>>> print(hellos)59'hello, world\n'60>>> # Аргументом repr() может быть любой объект Python:61... repr((x, y, ('spam', 'eggs')))62"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"63```6465Модуль [`string`](https://python-all.ru/3.11/library/string.html#module-string) содержит класс [`Template`](https://python-all.ru/3.11/library/string.html#string.Template), который предлагает eщё один способ подстановки значений в строки, используя плейсхолдеры, такие как `$x`, и заменяя их значениями из словаря, но даёт гораздо меньше контроля над форматированием.6667### 7.1.1. Форматированные строковые литералы6869[Форматированные строковые литералы](https://python-all.ru/3.11/reference/lexical_analysis.html#f-strings) (также называемые f-строками) позволяют включать значение выражений Python внутрь строки, добавляя префикс `f` или `F` и записывая выражения в виде `{expression}`.7071За выражением может следовать необязательный спецификатор формата. Это обеспечивает более точный контроль над форматированием значения. В следующем примере число π округляется до трёх знаков после запятой:7273```python74>>> import math75>>> print(f'The value of pi is approximately {math.pi:.3f}.')76The value of pi is approximately 3.142.77```7879Передача целого числа после `':'` устанавливает минимальную ширину поля в символах. Это полезно для выравнивания столбцов.8081```python82>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}83>>> for name, phone in table.items():84... print(f'{name:10} ==> {phone:10d}')85...86Sjoerd ==> 412787Jack ==> 409888Dcab ==> 767889```9091Другие модификаторы можно использовать для преобразования значения перед форматированием. `'!a'` применяет [`ascii()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#ascii), `'!s'` применяет [`str()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str), а `'!r'` применяет [`repr()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#repr):9293```python94>>> animals = 'eels'95>>> print(f'My hovercraft is full of {animals}.')96My hovercraft is full of eels.97>>> print(f'My hovercraft is full of {animals!r}.')98My hovercraft is full of 'eels'.99```100101Спецификатор `=` можно использовать для развёртывания выражения в текст выражения, знак равенства, а затем представление вычисленного выражения:102103```python104>>> bugs = 'roaches'105>>> count = 13106>>> area = 'living room'107>>> print(f'Debugging {bugs=} {count=} {area=}')108Debugging bugs='roaches' count=13 area='living room'109```110111См. [самодокументируемые выражения](https://python-all.ru/3.11/whatsnew/3.8.html#bpo-36817-whatsnew) для получения дополнительной информации о спецификаторе `=`. Справочную информацию по этим спецификациям форматирования см. в руководстве по [Мини-языку спецификаций форматирования](https://python-all.ru/3.11/library/string.html#formatspec).112113### 7.1.2. Метод format() строк114115Базовое использование метода [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format) выглядит так:116117```python118>>> print('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))119We are the knights who say "Ni!"120```121122Скобки и символы внутри них (называемые полями формата) заменяются на объекты, переданные методу [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format). Число в скобках можно использовать для указания позиции объекта, переданного методу [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format).123124```python125>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))126spam and eggs127>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))128eggs and spam129```130131Если в методе [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format) используются именованные аргументы, на их значения ссылаются по имени аргумента.132133```python134>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(135... food='spam', adjective='absolutely horrible'))136This spam is absolutely horrible.137```138139Позиционные и именованные аргументы можно произвольно комбинировать:140141```python142>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',143... other='Georg'))144The story of Bill, Manfred, and Georg.145```146147Если имеется очень длинная строка формата, которую не хочется разбивать, было бы удобно ссылаться на форматируемые переменные по имени, а не по позиции. Это можно сделать, просто передав словарь и используя квадратные скобки `'[]'` для доступа к ключам.148149```python150>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}151>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '152... 'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))153Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678154```155156Это можно сделать также, передав словарь `table` в качестве именованных аргументов с помощью нотации `**` .157158```python159>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}160>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))161Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678162```163164Это особенно полезно в сочетании со встроенной функцией [`vars()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#vars), которая возвращает словарь, содержащий все локальные переменные.165166Например, следующие строки создают аккуратно выровненный набор столбцов, показывающих целые числа, их квадраты и кубы:167168```python169>>> for x in range(1, 11):170... print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))171...172 1 1 1173 2 4 8174 3 9 27175 4 16 64176 5 25 125177 6 36 216178 7 49 343179 8 64 512180 9 81 72918110 100 1000182```183184Полный обзор форматирования строк с помощью [`str.format()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.format) см. в [Синтаксисе строк форматирования](https://python-all.ru/3.11/library/string.html#formatstrings).185186### 7.1.3. Ручное форматирование строк187188Вот та же таблица квадратов и кубов, отформатированная вручную:189190```python191>>> for x in range(1, 11):192... print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')193... # Обратите внимание на использование 'end' в предыдущей строке194... print(repr(x*x*x).rjust(4))195...196 1 1 1197 2 4 8198 3 9 27199 4 16 64200 5 25 125201 6 36 216202 7 49 343203 8 64 512204 9 81 72920510 100 1000206```207208(Обратите внимание, что один пробел между столбцами добавляется тем, как работает [`print()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#print): он всегда вставляет пробелы между своими аргументами.)209210Метод [`str.rjust()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.rjust) строковых объектов выравнивает строку по правому краю в поле заданной ширины, дополняя её пробелами слева. Существуют подобные методы [`str.ljust()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.ljust) и [`str.center()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.center). Эти методы ничего не выводят, они просто возвращают новую строку. Если входная строка слишком длинная, они не обрезают её, а возвращают без изменений; это нарушит выравнивание столбцов, но обычно это лучше, чем альтернатива, которая состоит в искажении значения. (Если действительно нужно обрезать, всегда можно добавить операцию среза, как в `x.ljust(n)[:n]`.)211212Существует ещё один метод, [`str.zfill()`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#str.zfill), который дополняет числовую строку слева нулями. Он учитывает знаки плюс и минус:213214```python215>>> '12'.zfill(5)216'00012'217>>> '-3.14'.zfill(7)218'-003.14'219>>> '3.14159265359'.zfill(5)220'3.14159265359'221```222223### 7.1.4. Старое форматирование строк224225Оператор % (модуль) также можно использовать для форматирования строк. При наличии `'string' % values` экземпляры `%` в `string` заменяются на ноль или более элементов из `values`. Эта операция обычно называется строковой интерполяцией. Например:226227```python228>>> import math229>>> print('The value of pi is approximately %5.3f.' % math.pi)230The value of pi is approximately 3.142.231```232233Дополнительную информацию можно найти в разделе [Форматирование строк в стиле printf](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#old-string-formatting).234235## 7.2. Чтение и запись файлов236237[`open()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#open) возвращает [файловый объект](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-file-object) и чаще всего используется с двумя позиционными аргументами и одним именованным аргументом: `open(filename, mode, encoding=None)`238239```python240>>> f = open('workfile', 'w', encoding="utf-8")241```242243Первый аргумент – строка, содержащая имя файла. Второй аргумент – ещё одна строка, содержащая несколько символов, описывающих способ использования файла. *mode* может быть `'r'` для чтения, `'w'` только для записи (существующий файл с таким же именем будет стёрт), а `'a'` открывает файл для дополнения; любые записанные данные автоматически добавляются в конец. `'r+'` открывает файл и для чтения, и для записи. Аргумент *mode* необязателен; если он опущен, предполагается `'r'`.244245Обычно файлы открываются в *текстовом режиме*, то есть вы читаете и записываете строки в файл и из файла, которые кодируются в определённой *кодировке*. Если *encoding* не указана, используется значение по умолчанию, зависящее от платформы (см. [`open()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#open)). Поскольку UTF-8 – современный де-факто стандарт, рекомендуется `encoding="utf-8"` если только вы не знаете, что вам нужна другая кодировка. Добавление `'b'` к режиму открывает файл в *двоичном режиме*. Данные в двоичном режиме читаются и записываются как объекты [`bytes`](https://python-all.ru/3.11/library/stdtypes.html#bytes). Нельзя указывать *encoding* при открытии файла в двоичном режиме.246247В текстовом режиме при чтении по умолчанию концевые символы строки, зависящие от платформы (`\n` в Unix, `\r\n` в Windows), преобразуются в простой `\n`. При записи в текстовом режиме по умолчанию вхождения `\n` преобразуются обратно в концевые символы, зависящие от платформы. Эта фоновая модификация данных файла нормальна для текстовых файлов, но повредит двоичные данные, например, в файлах `JPEG` или `EXE`. Будьте очень осторожны и используйте двоичный режим при чтении и записи таких файлов.248249Рекомендуется использовать ключевое слово [`with`](https://python-all.ru/3.11/reference/compound_stmts.html#with) при работе с файловыми объектами. Преимущество в том, что файл корректно закрывается после завершения своего блока, даже если в какой-то момент возникло исключение. Использование `with` также намного короче, чем написание эквивалентных блоков [`try`](https://python-all.ru/3.11/reference/compound_stmts.html#try)-[`finally`](https://python-all.ru/3.11/reference/compound_stmts.html#finally):250251```python252>>> with open('workfile', encoding="utf-8") as f:253... read_data = f.read()254255>>> # Можно проверить, что файл автоматически закрыт.256>>> f.closed257True258```259260Если вы не используете ключевое слово [`with`](https://python-all.ru/3.11/reference/compound_stmts.html#with), то следует вызвать `f.close()`, чтобы закрыть файл и немедленно освободить все системные ресурсы, используемые им.261262> **Предупреждение**263>264> Вызов `f.write()` без использования ключевого слова `with` или вызов `f.close()` **может** привести к тому, что аргументы `f.write()` не будут полностью записаны на диск, даже если программа завершится успешно.265266После закрытия файлового объекта – с помощью инструкции [`with`](https://python-all.ru/3.11/reference/compound_stmts.html#with) или вызова `f.close()` – попытки использовать файловый объект автоматически завершатся неудачей.267268```python269>>> f.close()270>>> f.read()271Traceback (most recent call last):272 File "<stdin>", line 1, in <module>273ValueError: I/O operation on closed file.274```275276### 7.2.1. Методы файловых объектов277278Остальные примеры в этом разделе предполагают, что файловый объект с именем `f` уже создан.279280Чтобы прочитать содержимое файла, вызовите `f.read(size)`, который читает некоторое количество данных и возвращает их в виде строки (в текстовом режиме) или объекта bytes (в двоичном режиме). *size* – необязательный числовой аргумент. Если *size* опущен или отрицателен, будет прочитано и возвращено всё содержимое файла; это ваша проблема, если файл вдвое больше памяти вашего компьютера. В противном случае будет прочитано и возвращено не более *size* символов (в текстовом режиме) или *size* байтов (в двоичном режиме). Если достигнут конец файла, `f.read()` вернёт пустую строку (`''`).281282```python283>>> f.read()284'This is the entire file.\n'285>>> f.read()286''287```288289`f.readline()` читает одну строку из файла; символ новой строки (`\n`) остаётся в конце строки и опускается только в последней строке файла, если файл не заканчивается переводом строки. Это делает возвращаемое значение однозначным: если `f.readline()` возвращает пустую строку, конец файла достигнут, тогда как пустая строка представляется как `'\n'`, строка, содержащая только один символ новой строки.290291```python292>>> f.readline()293'This is the first line of the file.\n'294>>> f.readline()295'Second line of the file\n'296>>> f.readline()297''298```299300Для чтения строк из файла можно выполнять итерацию по файловому объекту. Это эффективно по памяти, быстро и приводит к простому коду:301302```python303>>> for line in f:304... print(line, end='')305...306This is the first line of the file.307Second line of the file308```309310Если нужно прочитать все строки файла в виде списка, можно также использовать `list(f)` или `f.readlines()`.311312`f.write(string)` записывает содержимое *string* в файл и возвращает количество записанных символов.313314```python315>>> f.write('This is a test\n')31615317```318319Объекты других типов необходимо преобразовать – либо в строку (в текстовом режиме), либо в объект bytes (в двоичном режиме) – перед записью:320321```python322>>> value = ('the answer', 42)323>>> s = str(value) # преобразовать кортеж в строку324>>> f.write(s)32518326```327328`f.tell()` возвращает целое число, указывающее текущую позицию в файле для данного файлового объекта, представленную как количество байтов от начала файла в двоичном режиме и непрозрачное число в текстовом режиме.329330Чтобы изменить позицию файлового объекта, используйте `f.seek(offset, whence)`. Позиция вычисляется как добавление *offset* к опорной точке; опорная точка выбирается аргументом *whence*. Значение *whence* равное 0 отсчитывает от начала файла, 1 использует текущую позицию файла, а 2 использует конец файла в качестве опорной точки. *whence* можно опустить, и по умолчанию оно равно 0, что соответствует началу файла.331332```python333>>> f = open('workfile', 'rb+')334>>> f.write(b'0123456789abcdef')33516336>>> f.seek(5) # Перейти к 6-му байту в файле3375338>>> f.read(1)339b'5'340>>> f.seek(-3, 2) # Перейти к 3-му байту от конца34113342>>> f.read(1)343b'd'344```345346В текстовых файлах (открытых без `b` в строке режима) разрешены только позиционирования относительно начала файла (исключение – позиционирование в самый конец файла с помощью `seek(0, 2)`), и единственные допустимые значения *offset* – это те, что возвращены `f.tell()`, или ноль. Любое другое значение *offset* приводит к неопределённому поведению.347348Файловые объекты имеют некоторые дополнительные методы, такие как [`isatty()`](https://python-all.ru/3.11/library/io.html#io.IOBase.isatty) и [`truncate()`](https://python-all.ru/3.11/library/io.html#io.IOBase.truncate), которые используются реже; обратитесь к Справочнику библиотеки для получения полного руководства по файловым объектам.349350### 7.2.2. Сохранение структурированных данных с помощью [`json`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#module-json)351352Строки можно легко записать в файл и прочитать из файла. С числами немного сложнее, поскольку метод [`read()`](https://python-all.ru/3.11/library/io.html#io.TextIOBase.read) возвращает только строки, которые затем нужно передать такой функции, как [`int()`](https://python-all.ru/3.11/library/functions.html#int), принимающей строку вида `'123'` и возвращающей её числовое значение 123. Если требуется сохранять более сложные типы данных, например вложенные списки и словари, ручной разбор и сериализация становятся сложными.353354Чтобы избавить пользователей от постоянного написания и отладки кода для сохранения сложных типов данных в файлы, Python позволяет использовать популярный формат обмена данными, называемый [JSON (JavaScript Object Notation)](https://python-all.ru/3.11/tutorial/inputoutput.html). Стандартный модуль [`json`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#module-json) может обрабатывать иерархии данных Python и преобразовывать их в строковые представления; этот процесс называется *сериализацией*. Восстановление данных из строкового представления называется *десериализацией*. Между сериализацией и десериализацией строка, представляющая объект, может быть сохранена в файл или данные, либо передана по сетевому соединению на удалённую машину.355356> **Примечание**357>358> Формат JSON широко используется в современных приложениях для обмена данными. Многие программисты уже знакомы с ним, что делает его хорошим выбором для обеспечения совместимости.359360Если у вас есть объект `x`, вы можете увидеть его строковое представление в JSON одной строкой кода:361362```python363>>> import json364>>> x = [1, 'simple', 'list']365>>> json.dumps(x)366'[1, "simple", "list"]'367```368369Другой вариант функции [`dumps()`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#json.dumps), называемый [`dump()`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#json.dump), просто сериализует объект в [текстовый файл](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-text-file). Так что если `f` – это [текстовый файл](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-text-file), открытый для записи, можно сделать следующее:370371```python372json.dump(x, f)373```374375Чтобы снова декодировать объект, если `f` – это [двоичный файл](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-binary-file) или объект [текстового файла](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-text-file), открытый для чтения:376377```python378x = json.load(f)379```380381> **Примечание**382>383> Файлы JSON должны быть закодированы в UTF-8. Используйте `encoding="utf-8"` при открытии JSON-файла как [текстового файла](https://python-all.ru/3.11/glossary.html#term-text-file) как для чтения, так и для записи.384385Этот простой метод сериализации может обрабатывать списки и словари, но для сериализации произвольных экземпляров классов в JSON требуется немного дополнительных усилий. В справочнике по модулю [`json`](https://python-all.ru/3.11/library/json.html#module-json) есть объяснение этого.386387> **См. также**388>389> [`pickle`](https://python-all.ru/3.11/library/pickle.html#module-pickle) – модуль pickle390>391> В отличие от [JSON](https://python-all.ru/3.11/tutorial/inputoutput.html#tut-json), *pickle* – это протокол, позволяющий сериализовывать произвольно сложные объекты Python. Поэтому он специфичен для Python и не может использоваться для взаимодействия с приложениями, написанными на других языках. Кроме того, по умолчанию он небезопасен: десериализация данных pickle из ненадёжного источника может выполнить произвольный код, если данные были подготовлены опытным злоумышленником.392