7. Les entrées/sorties

Il existe bien des moyens de présenter les sorties d’un programmes ; 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

Jusqu’ici, nous avons rencontré deux moyens d’écrire des données : les déclarations d’expressions et la fonction print(). Une troisième méthode consiste à utiliser la méthode write() des fichiers, avec le fichier de sortie standard référencé en tant que sys.stdout. Voyez le Guide de Référence de la Bibliothèque Standard pour en savoir plus.

Often you’ll want more control over the formatting of your output than simply printing space-separated values. There are several ways to format output.

  • To use formatted string literals, begin a string with f or F before the opening quotation mark or triple quotation mark. Inside this string, you can write a Python expression between { and } characters that can refer to variables or literal values.

    >>> 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.

    >>> yes_votes = 42_572_654 ; no_votes = 43_132_495
    >>> percentage = yes_votes/(yes_votes+no_votes)
    >>> '{:-9} YES votes  {:2.2%}'.format(yes_votes, percentage)
    ' 42572654 YES votes  49.67%'
    
  • 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. Formatted String Literals

Formatted string literals (also called f-strings for short) let you include the value of Python expressions inside a string by prefixing the string with f or F and writing expressions as {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}.')

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

Other modifiers can be used to convert the value before it is formatted. '!a' applies ascii(), '!s' applies str(), and '!r' applies repr():

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

For a reference on these format specifications, see the reference guide for the Mini-langage de spécification de format.

7.1.2. The String format() Method

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 tableau 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

C’est particulièrement utile en combinaison avec la fonction native vars() qui renvoie un dictionnaire contenant toutes les variables locales.

As an example, the following lines produce a tidily-aligned set of columns giving integers and their squares and 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 donc 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

L’opérateur % peut aussi être utilisé pour formater des chaînes. Il interprète l’argument de gauche pratiquement comme une chaîne de formatage de la fonction sprintf() à appliquer à l’argument de droite, et il renvoie la chaîne résultant de cette opération de formatage. Par exemple :

>>> 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 : open(nomfichier, mode).

>>> f = open('workfile', 'w')

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. Si aucun encodage n’est spécifié, l’encodage par défaut dépend de la plateforme (voir open()). 'b' collé à la fin du mode indique que le fichier doit être ouvert en mode binaire c’est-à-dire que les données sont lues et écrites sous formes d’octets (type bytes). Ce mode est à utiliser pour les fichiers contenant autre chose que du texte.

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') as f:
...     read_data = f.read()
>>> f.closed
True

Si vous n’utilisez pas le mot clef with, vous devez appeler f.close() pour fermer le fichier et immédiatement libérer les ressources système qu’il utilise. Si vous ne fermez pas explicitement le fichier, le ramasse-miette de Python finira par détruire l’objet et fermer le fichier pour vous, mais le fichier peut rester ouvert pendant un moment. Un autre risque est que différentes implémentations de Python risquent faire ce nettoyage à des moments différents.

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) : elle lit une certaine quantité de données et les donne sous la forme d’une chaîne (en mode texte) ou dans un objet bytes (en mode binaire). taille est un argument numérique optionnel. Quand taille est omis ou négatif, le contenu entier du fichier est lu et donné, c’est votre problème si le fichier est deux fois plus gros que la mémoire de votre machine. Sinon, un maximum de taille octets sont lus et donnés. Lorsque 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 terme 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(decalage, a_partir_de). La position est calculée en ajoutant decalage à un point de référence ; ce point de référence est déterminé par l’argument a_partir_de : 0 pour le début du fichier, 1 pour la position actuelle et 2 pour la fin du fichier. a_partir_de 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 decalage sont les valeurs renvoyées par f.tell(), ou zéro. Toute autre valeur pour le paramètre decalage produit un comportement indéfini.

Les fichiers disposent de méthodes supplémentaires, telles que isatty() et truncate() qui sont moins souvent utilisées ; consultez la Référence de la Bibliothèque Standard pour avoir un guide complet des objets fichiers.

7.2.2. Sauvegarde de données structurées avec le module json

Les chaînes de caractères peuvent facilement être écrites dans un fichier et relues. Les nombres nécessitent un peu plus d’effort, car la méthode read() ne renvoie que des chaînes. Elles doivent donc être passées à une fonction comme int(), qui prend une chaîne comme '123' en entrée et renvoie sa valeur numérique 123. Mais dès que vous voulez enregistrer des types de données plus complexes comme des listes, des dictionnaires ou des instances de classes, le traitement lecture/écriture à la main devient vite compliqué.

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 maîtrise, 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
>>> json.dumps([1, 'simple', 'list'])
'[1, "simple", "list"]'

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

json.dump(x, f)

Pour reconstruire l’objet, si f est cette fois un fichier texte ouvert en lecture :

x = json.load(f)

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.