Python语言中流程的输入与输出案例

在Python编程中，输入和输出（I/O）是程序与用户或外部环境交互的重要方式。通过输入，程序可以获取用户提供的数据；通过输出，程序可以将处理结果展示给用户或保存到文件中。本文将详细介绍Python中的输入与输出操作，并通过多个案例展示其应用。

1. 标准输入与输出

1.1 标准输入

在Python中，标准输入通常通过input()函数实现。input()函数会从标准输入设备（通常是键盘）读取一行文本，并将其作为字符串返回。

# 示例1：获取用户输入
name = input("请输入你的名字：")
print(f"你好，{name}！")

在这个例子中，程序会提示用户输入名字，并将输入的名字存储在变量name中，然后输出一条问候信息。

1.2 标准输出

标准输出通常通过print()函数实现。print()函数可以将指定的内容输出到标准输出设备（通常是屏幕）。

# 示例2：输出多个值
age = 25
print("年龄：", age)

print()函数可以接受多个参数，默认情况下会以空格分隔输出。此外，print()函数还支持格式化输出。

# 示例3：格式化输出
print(f"年龄：{age}岁")

2. 文件输入与输出

除了标准输入输出，Python还支持文件的读写操作。通过文件I/O，程序可以从文件中读取数据，或将数据写入文件。

2.1 打开文件

在Python中，使用open()函数打开文件。open()函数接受两个主要参数：文件名和模式。常见的模式包括：

• 'r'：只读模式（默认）。
• 'w'：写入模式，会覆盖文件内容。
• 'a'：追加模式，在文件末尾添加内容。
• 'b'：二进制模式。
• 't'：文本模式（默认）。

# 示例4：打开文件
file = open("example.txt", "r")

2.2 读取文件

打开文件后，可以使用read()、readline()或readlines()方法读取文件内容。

# 示例5：读取整个文件
content = file.read()
print(content)

# 示例6：逐行读取文件
for line in file:
    print(line)

# 示例7：读取所有行并返回列表
lines = file.readlines()
for line in lines:
    print(line)

2.3 写入文件

使用write()方法可以将数据写入文件。需要注意的是，写入模式会覆盖文件内容，追加模式则会在文件末尾添加内容。

# 示例8：写入文件
file = open("example.txt", "w")
file.write("Hello, World!\n")
file.write("This is a test.\n")
file.close()

# 示例9：追加内容
file = open("example.txt", "a")
file.write("This is an additional line.\n")
file.close()

2.4 关闭文件

完成文件操作后，应使用close()方法关闭文件，以释放系统资源。

# 示例10：关闭文件
file.close()

为了避免忘记关闭文件，可以使用with语句，它会在代码块执行完毕后自动关闭文件。

# 示例11：使用with语句
with open("example.txt", "r") as file:
    content = file.read()
    print(content)

3. 异常处理

在进行文件操作时，可能会遇到各种异常情况，如文件不存在、权限不足等。为了确保程序的健壮性，可以使用try-except语句捕获并处理异常。

# 示例12：异常处理
try:
    file = open("nonexistent.txt", "r")
    content = file.read()
    print(content)
except FileNotFoundError:
    print("文件不存在！")
finally:
    file.close()

4. 高级I/O操作

4.1 使用io模块

Python的io模块提供了更高级的I/O操作功能，如内存中的文件操作。

# 示例13：使用io.StringIO
import io

output = io.StringIO()
output.write("Hello, World!\n")
print(output.getvalue())
output.close()

4.2 使用os模块

os模块提供了与操作系统交互的功能，如文件路径操作、环境变量管理等。

# 示例14：使用os模块
import os

# 获取当前工作目录
current_dir = os.getcwd()
print("当前目录：", current_dir)

# 列出目录内容
files = os.listdir(current_dir)
print("目录内容：", files)

4.3 使用pathlib模块

pathlib模块提供了面向对象的路径操作方式，使得文件路径操作更加直观和方便。

# 示例15：使用pathlib模块
from pathlib import Path

# 创建Path对象
path = Path("example.txt")

# 读取文件内容
content = path.read_text()
print(content)

# 写入文件内容
path.write_text("New content")

5. 总结

Python中的输入与输出操作是编程的基础，掌握这些操作对于编写功能完善的程序至关重要。本文介绍了标准输入输出、文件I/O、异常处理以及一些高级I/O操作，并通过多个案例展示了其应用。希望这些内容能帮助你更好地理解和使用Python中的I/O操作。

在实际编程中，应根据具体需求选择合适的I/O方式，并注意异常处理和资源管理，以确保程序的稳定性和可靠性。