7. Les entrées/sorties

Il existe bien des moyens de présenter les sorties d'un programme ; les données peuvent être affichées sous une forme lisible par un être humain ou sauvegardées dans un fichier pour une utilisation future. Ce chapitre présente quelques possibilités.

7.1. Formatage de données

So far we've encountered two ways of writing values: expression statements and the print() function. (A third way is using the write() method of file objects; the standard output file can be referenced as sys.stdout. See the Library Reference for more information on this.)

Souvent vous voudrez plus de contrôle sur le formatage de vos sorties et aller au delà d’un affichage de valeurs séparées par des espaces. Il y a plusieurs moyens de les formater.

  • Pour utiliser les expressions formatées, commencez une chaine de caractère avec f ou F avant d’ouvrir vos guillemets doubles ou triples. Dans ces chaines de caractère, vous pouvez entrer des expressions Python entre les caractères { et } qui peuvent contenir des variables ou des valeurs littérales.

    >>> year = 2016
>>> event = 'Referendum'
>>> f'Results of the {year} {event}'
'Results of the 2016 Referendum'

  • The str.format() method of strings requires more manual effort. You'll still use { and } to mark where a variable will be substituted and can provide detailed formatting directives, but you'll also need to provide the information to be formatted. In the following code block there are two examples of how to format variables:

    >>> yes_votes = 42_572_654
>>> total_votes = 85_705_149
>>> percentage = yes_votes / total_votes
>>> '{:-9} YES votes  {:2.2%}'.format(yes_votes, percentage)
' 42572654 YES votes  49.67%'

    Notice how the yes_votes are padded with spaces and a negative sign only for negative numbers. The example also prints percentage multiplied by 100, with 2 decimal places and followed by a percent sign (see Mini-langage de spécification de format for details).

  • Enfin, vous pouvez construire des concaténations de tranches de chaînes vous-même, et ainsi créer n'importe quel agencement. Le type des chaînes a des méthodes utiles pour aligner des chaînes dans une largeur de taille fixe.

Lorsque qu'un affichage basique suffit, pour afficher simplement une variable pour en inspecter le contenu, vous pouvez convertir n'importe quelle valeur en chaîne de caractères en utilisant la fonction repr() ou la fonction str().

La fonction str() est destinée à représenter les valeurs sous une forme lisible par un être humain, alors que la fonction repr() est destinée à générer des représentations qui puissent être lues par l'interpréteur (ou qui lèvera une SyntaxError s'il n'existe aucune syntaxe équivalente). Pour les objets qui n'ont pas de représentation humaine spécifique, str() renvoie la même valeur que repr(). Beaucoup de valeurs, comme les nombres ou les structures telles que les listes ou les dictionnaires, ont la même représentation en utilisant les deux fonctions. Les chaînes de caractères, en particulier, ont deux représentations distinctes.

Quelques exemples :

>>> s = 'Hello, world.'
>>> str(s)
'Hello, world.'
>>> repr(s)
"'Hello, world.'"
>>> str(1/7)
'0.14285714285714285'
>>> x = 10 * 3.25
>>> y = 200 * 200
>>> s = 'The value of x is ' + repr(x) + ', and y is ' + repr(y) + '...'
>>> print(s)
The value of x is 32.5, and y is 40000...
>>> # The repr() of a string adds string quotes and backslashes:
>>> hello = 'hello, world\n'
>>> hellos = repr(hello)
>>> print(hellos)
'hello, world\n'
>>> # The argument to repr() may be any Python object:
>>> repr((x, y, ('spam', 'eggs')))
"(32.5, 40000, ('spam', 'eggs'))"

Le module string contient une classe Template qui permet aussi de remplacer des valeurs au sein de chaînes de caractères, en utilisant des marqueurs comme $x, et en les remplaçant par les valeurs d'un dictionnaire, mais sa capacité à formater les chaînes est plus limitée.

7.1.1. Les chaines de caractères formatées (f-strings)

Les chaines de caractères formatées (aussi appelées f-strings) vous permettent d’inclure la valeur d’expressions Python dans des chaines de caractères en les préfixant avec f ou F et écrire des expressions comme {expression}.

L'expression peut être suivie d'un spécificateur de format. Cela permet un plus grand contrôle sur la façon dont la valeur est rendue. L'exemple suivant arrondit pi à trois décimales après la virgule :

>>> import math
>>> print(f'The value of pi is approximately {math.pi:.3f}.')
The value of pi is approximately 3.142.

Donner un entier après le ':' indique la largeur minimale de ce champ en nombre de caractères. C'est utile pour faire de jolis tableaux

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
>>> for name, phone in table.items():
...     print(f'{name:10} ==> {phone:10d}')
...
Sjoerd     ==>       4127
Jack       ==>       4098
Dcab       ==>       7678

D’autres modificateurs peuvent être utilisés pour convertir la valeur avant son formatage. '!a' applique ascii(), '!s' applique str(), et '!r' applique repr() :

>>> animals = 'eels'
>>> print(f'My hovercraft is full of {animals}.')
My hovercraft is full of eels.
>>> print(f'My hovercraft is full of {animals!r}.')
My hovercraft is full of 'eels'.

Le spécificateur = peut être utilisé pour développer une expression en « texte de l'expression, un signe égal, puis la représentation de l'expression évaluée » :

>>> bugs = 'roaches'
>>> count = 13
>>> area = 'living room'
>>> print(f'Debugging {bugs=} {count=} {area=}')
Debugging bugs='roaches' count=13 area='living room'

Lisez self-documenting expressions pour davantage d'information sur le spécificateur =. Pour une référence sur ces spécifications de formats, voir le guide de référence pour le Mini-langage de spécification de format.

7.1.2. La méthode de chaine de caractères format()

L'utilisation de base de la méthode str.format() ressemble à ceci :

>>> print('We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni'))
We are the knights who say "Ni!"

Les accolades et les caractères à l'intérieur (appelés les champs de formatage) sont remplacés par les objets passés en paramètres à la méthode str.format(). Un nombre entre accolades se réfère à la position de l'objet passé à la méthode str.format().

>>> print('{0} and {1}'.format('spam', 'eggs'))
spam and eggs
>>> print('{1} and {0}'.format('spam', 'eggs'))
eggs and spam

Si des arguments nommés sont utilisés dans la méthode str.format(), leurs valeurs sont utilisées en se basant sur le nom des arguments

>>> print('This {food} is {adjective}.'.format(
...       food='spam', adjective='absolutely horrible'))
This spam is absolutely horrible.

Les arguments positionnés et nommés peuvent être combinés arbitrairement :

>>> print('The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
...                                                    other='Georg'))
The story of Bill, Manfred, and Georg.

Si vous avez une chaîne de formatage vraiment longue que vous ne voulez pas découper, il est possible de référencer les variables à formater par leur nom plutôt que par leur position. Utilisez simplement un dictionnaire et la notation entre crochets '[]' pour accéder aux clés

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {0[Jack]:d}; Sjoerd: {0[Sjoerd]:d}; '
...       'Dcab: {0[Dcab]:d}'.format(table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

Vous pouvez obtenir le même résultat en passant le dictionnaire table comme des arguments nommés en utilisant la notation **

>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 8637678}
>>> print('Jack: {Jack:d}; Sjoerd: {Sjoerd:d}; Dcab: {Dcab:d}'.format(**table))
Jack: 4098; Sjoerd: 4127; Dcab: 8637678

This is particularly useful in combination with the built-in function vars(), which returns a dictionary containing all local variables:

>>> table = {k: str(v) for k, v in vars().items()}
>>> message = " ".join([f'{k}: ' + '{' + k +'};' for k in table.keys()])
>>> print(message.format(**table))
__name__: __main__; __doc__: None; __package__: None; __loader__: ...

À titre d’exemple, les lignes suivantes produisent un ensemble de colonnes alignées de façon ordonnée donnant les entiers, leurs carrés et leurs cubes :

>>> for x in range(1, 11):
...     print('{0:2d} {1:3d} {2:4d}'.format(x, x*x, x*x*x))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

Pour avoir une description complète du formatage des chaînes de caractères avec la méthode str.format(), lisez : Syntaxe de formatage de chaîne.

7.1.3. Formatage de chaînes à la main

Voici le même tableau de carrés et de cubes, formaté à la main :

>>> for x in range(1, 11):
...     print(repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3), end=' ')
...     # Note use of 'end' on previous line
...     print(repr(x*x*x).rjust(4))
...
 1   1    1
 2   4    8
 3   9   27
 4  16   64
 5  25  125
 6  36  216
 7  49  343
 8  64  512
 9  81  729
10 100 1000

(Remarquez que l'espace séparant les colonnes vient de la manière dont print() fonctionne : il ajoute toujours des espaces entre ses arguments.)

La méthode str.rjust() des chaînes de caractères justifie à droite une chaîne dans un champ d'une largeur donnée en ajoutant des espaces sur la gauche. Il existe des méthodes similaires str.ljust() et str.center(). Ces méthodes n'écrivent rien, elles renvoient simplement une nouvelle chaîne. Si la chaîne passée en paramètre est trop longue, elle n'est pas tronquée mais renvoyée sans modification ; cela peut chambouler votre mise en page mais c'est souvent préférable à l'alternative, qui pourrait mentir sur une valeur (et si vous voulez vraiment tronquer vos valeurs, vous pouvez toujours utiliser une tranche, comme dans x.ljust(n)[:n]).

Il existe une autre méthode, str.zfill(), qui comble une chaîne numérique à gauche avec des zéros. Elle comprend les signes plus et moins :

>>> '12'.zfill(5)
'00012'
>>> '-3.14'.zfill(7)
'-003.14'
>>> '3.14159265359'.zfill(5)
'3.14159265359'

7.1.4. Anciennes méthodes de formatage de chaînes

The % operator (modulo) can also be used for string formatting. Given format % values (where format is a string), % conversion specifications in format are replaced with zero or more elements of values. This operation is commonly known as string interpolation. For example:

>>> import math
>>> print('The value of pi is approximately %5.3f.' % math.pi)
The value of pi is approximately 3.142.

Vous trouvez plus d'informations dans la section Formatage de chaines à la printf.

7.2. Lecture et écriture de fichiers

La fonction open() renvoie un objet fichier et est le plus souvent utilisée avec deux arguments positionnels et un argument nommé : open(filename, mode, encoding=None)

>>> f = open('workfile', 'w', encoding="utf-8")

Le premier argument est une chaîne contenant le nom du fichier. Le deuxième argument est une autre chaîne contenant quelques caractères décrivant la façon dont le fichier est utilisé. mode peut être 'r' quand le fichier n'est accédé qu'en lecture, 'w' en écriture seulement (un fichier existant portant le même nom sera alors écrasé) et 'a' ouvre le fichier en mode ajout (toute donnée écrite dans le fichier est automatiquement ajoutée à la fin). 'r+' ouvre le fichier en mode lecture/écriture. L'argument mode est optionnel, sa valeur par défaut est 'r'.

Normalement, les fichiers sont ouverts en mode texte, c'est-à-dire que vous lisez et écrivez des chaînes de caractères depuis et dans ce fichier, suivant un encodage donné via encoding. Si encoding n'est pas spécifié, l'encodage par défaut dépend de la plateforme (voir open()). UTF-8 étant le standard moderne de facto, encoding="utf-8" est recommandé à moins que vous ne sachiez que vous devez utiliser un autre encodage. L’ajout d’un 'b' au mode ouvre le fichier en mode binaire. Les données en mode binaire sont lues et écrites sous forme d’objets bytes. Vous ne pouvez pas spécifier encoding lorsque vous ouvrez un fichier en mode binaire.

En mode texte, le comportement par défaut, à la lecture, est de convertir les fin de lignes spécifiques à la plateforme (\n sur Unix, \r\n sur Windows, etc.) en simples \n. Lors de l'écriture, le comportement par défaut est d'appliquer l'opération inverse : les \n sont convertis dans leur équivalent sur la plateforme courante. Ces modifications effectuées automatiquement sont normales pour du texte mais détérioreraient des données binaires contenues dans un fichier de type JPEG ou EXE. Soyez particulièrement attentifs à ouvrir ces fichiers binaires en mode binaire.

C'est une bonne pratique d'utiliser le mot-clé with lorsque vous traitez des fichiers. Vous fermez ainsi toujours correctement le fichier, même si une exception est levée. Utiliser with est aussi beaucoup plus court que d'utiliser l'équivalent avec des blocs try…finally :

>>> with open('workfile', encoding="utf-8") as f:
...     read_data = f.read()

>>> # We can check that the file has been automatically closed.
>>> f.closed
True

Si vous n'utilisez pas le mot clé with, vous devez appeler f.close() pour fermer le fichier, et ainsi immédiatement libérer les ressources qu'il utilise.

Avertissement

Appeler f.write() sans utiliser le mot clé with ni appeler f.close() pourrait mener à une situation où les arguments de f.write() ne seraient pas complètement écrits sur le disque, même si le programme se termine avec succès.

Après la fermeture du fichier, que ce soit via une instruction with ou en appelant f.close(), toute tentative d'utilisation de l'objet fichier échoue systématiquement.

>>> f.close()
>>> f.read()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file.

7.2.1. Méthodes des objets fichiers

Les derniers exemples de cette section supposent qu'un objet fichier appelé f a déjà été créé.

Pour lire le contenu d'un fichier, appelez f.read(taille), cette dernière lit une certaine quantité de données et la renvoie sous forme de chaîne (en mode texte) ou d'objet bytes (en mode binaire). taille est un argument numérique facultatif. Lorsque taille est omis ou négatif, la totalité du contenu du fichier sera lue et renvoyée ; c'est votre problème si le fichier est deux fois plus grand que la mémoire de votre machine. Sinon, au maximum taille caractères (en mode texte) ou taille octets (en mode binaire) sont lus et renvoyés. Si la fin du fichier est atteinte, f.read() renvoie une chaîne vide ('').

>>> f.read()
'This is the entire file.\n'
>>> f.read()
''

f.readline() lit une seule ligne du fichier ; un caractère de fin de ligne (\n) est laissé à la fin de la chaîne. Il n'est omis que sur la dernière ligne du fichier si celui-ci ne se termine pas un caractère de fin de ligne. Ceci permet de rendre la valeur de retour non ambigüe : si f.readline() renvoie une chaîne vide, c'est que la fin du fichier a été atteinte, alors qu'une ligne vide est représentée par '\n' (une chaîne de caractères ne contenant qu'une fin de ligne).

>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\n'
>>> f.readline()
'Second line of the file\n'
>>> f.readline()
''

Pour lire ligne à ligne, vous pouvez aussi boucler sur l'objet fichier. C'est plus efficace en termes de gestion mémoire, plus rapide et donne un code plus simple :

>>> for line in f:
...     print(line, end='')
...
This is the first line of the file.
Second line of the file

Pour construire une liste avec toutes les lignes d'un fichier, il est aussi possible d'utiliser list(f) ou f.readlines().

f.write(chaine) écrit le contenu de chaine dans le fichier et renvoie le nombre de caractères écrits.

>>> f.write('This is a test\n')
15

Les autres types doivent être convertis, soit en une chaîne (en mode texte), soit en objet bytes (en mode binaire) avant de les écrire :

>>> value = ('the answer', 42)
>>> s = str(value)  # convert the tuple to string
>>> f.write(s)
18

f.tell() renvoie un entier indiquant la position actuelle dans le fichier, mesurée en octets à partir du début du fichier lorsque le fichier est ouvert en mode binaire, ou un nombre obscur en mode texte.

Pour modifier la position dans le fichier, utilisez f.seek(décalage, origine). La position est calculée en ajoutant décalage à un point de référence ; ce point de référence est déterminé par l'argument origine : la valeur 0 pour le début du fichier, 1 pour la position actuelle et 2 pour la fin du fichier. origine peut être omis et sa valeur par défaut est 0 (Python utilise le début du fichier comme point de référence).

>>> f = open('workfile', 'rb+')
>>> f.write(b'0123456789abcdef')
16
>>> f.seek(5)      # Go to the 6th byte in the file
5
>>> f.read(1)
b'5'
>>> f.seek(-3, 2)  # Go to the 3rd byte before the end
13
>>> f.read(1)
b'd'

Sur un fichier en mode texte (ceux ouverts sans b dans le mode), seuls les changements de position relatifs au début du fichier sont autorisés (sauf une exception : se rendre à la fin du fichier avec seek(0, 2)) et les seules valeurs possibles pour le paramètre décalage sont les valeurs renvoyées par f.tell(), ou zéro. Toute autre valeur pour le paramètre décalage produit un comportement indéfini.

File objects have some additional methods, such as isatty() and truncate() which are less frequently used; consult the Library Reference for a complete guide to file objects.

7.2.2. Sauvegarde de données structurées avec le module json

Strings can easily be written to and read from a file. Numbers take a bit more effort, since the read() method only returns strings, which will have to be passed to a function like int(), which takes a string like '123' and returns its numeric value 123. When you want to save more complex data types like nested lists and dictionaries, parsing and serializing by hand becomes complicated.

Plutôt que de passer son temps à écrire et déboguer du code permettant de sauvegarder des types de données compliqués, Python permet d'utiliser JSON (*JavaScript Object Notation*), un format répandu de représentation et d'échange de données. Le module standard appelé json peut transformer des données hiérarchisées Python en une représentation sous forme de chaîne de caractères. Ce processus est nommé sérialiser. Reconstruire les données à partir de leur représentation sous forme de chaîne est appelé déserialiser. Entre sa sérialisation et sa dé-sérialisation, la chaîne représentant les données peut avoir été stockée ou transmise à une autre machine.

Note

Le format JSON est couramment utilisé dans les applications modernes pour échanger des données. Beaucoup de développeurs le maîtrisent, ce qui en fait un format de prédilection pour l'interopérabilité.

Si vous avez un objet x, vous pouvez voir sa représentation JSON en tapant simplement :

>>> import json
>>> x = [1, 'simple', 'list']
>>> json.dumps(x)
'[1, "simple", "list"]'

Une variante de la fonction dumps(), nommée dump(), sérialise simplement l'objet donné vers un text file. Donc si f est un text file ouvert en écriture, il est possible de faire :

json.dump(x, f)

Pour reconstruire l'objet, si f est cette fois un binary file ou un text file ouvert en lecture :

x = json.load(f)

Note

Les fichiers JSON doivent être encodés en UTF-8. Utilisez encoding="utf-8" lorsque vous ouvrez un fichier JSON en tant que fichier texte, que ce soit en lecture ou en écriture.

Cette méthode de sérialisation peut sérialiser des listes et des dictionnaires. Mais sérialiser d'autres types de données requiert un peu plus de travail. La documentation du module json explique comment faire.

Voir aussi

Le module pickle

Au contraire de JSON, pickle est un protocole permettant la sérialisation d'objets Python arbitrairement complexes. Il est donc spécifique à Python et ne peut pas être utilisé pour communiquer avec d'autres langages. Il est aussi, par défaut, une source de vulnérabilité : dé-sérialiser des données au format pickle provenant d'une source malveillante et particulièrement habile peut mener à exécuter du code arbitraire.