7. Entrada e saída¶
Existem várias maneiras de apresentar a saída de um programa; os dados podem ser exibidos em forma legível para seres humanos, ou escritos em arquivos para uso posterior. Este capítulo apresentará algumas das possibilidades.
7.1. Refinando a formatação de saída¶
So far we’ve encountered two ways of writing values: expression statements and
the print statement. (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.)
Often you’ll want more control over the formatting of your output than simply
printing space-separated values. There are two ways to format your output; the
first way is to do all the string handling yourself; using string slicing and
concatenation operations you can create any layout you can imagine. The
string types have some methods that perform useful operations for padding
strings to a given column width; these will be discussed shortly. The second
way is to use the str.format() method.
The string module contains a Template class which offers
yet another way to substitute values into strings.
One question remains, of course: how do you convert values to strings? Luckily,
Python has ways to convert any value to a string: pass it to the repr()
or str() functions.
The str() function is meant to return representations of values which are
fairly human-readable, while repr() is meant to generate representations
which can be read by the interpreter (or will force a SyntaxError if
there is no equivalent syntax). For objects which don’t have a particular
representation for human consumption, str() will return the same value as
repr(). Many values, such as numbers or structures like lists and
dictionaries, have the same representation using either function. Strings and
floating point numbers, in particular, have two distinct representations.
Alguns exemplos:
>>> s = 'Hello, world.'
>>> str(s)
'Hello, world.'
>>> repr(s)
"'Hello, world.'"
>>> str(1.0/7.0)
'0.142857142857'
>>> repr(1.0/7.0)
'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'))"
Here are two ways to write a table of squares and cubes:
>>> for x in range(1, 11):
... print repr(x).rjust(2), repr(x*x).rjust(3),
... # Note trailing comma 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
>>> 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
(Note that in the first example, one space between each column was added by the
way print works: by default it adds spaces between its arguments.)
This example demonstrates the str.rjust() method of string
objects, which right-justifies a string in a field of a given width by padding
it with spaces on the left. There are similar methods str.ljust() and
str.center(). These methods do not write anything, they just return a
new string. If the input string is too long, they don’t truncate it, but
return it unchanged; this will mess up your column lay-out but that’s usually
better than the alternative, which would be lying about a value. (If you
really want truncation you can always add a slice operation, as in
x.ljust(n)[:n].)
Existe ainda o método str.zfill() que preenche uma string numérica com zeros à esquerda, e sabe lidar com sinais positivos e negativos:
>>> '12'.zfill(5)
'00012'
>>> '-3.14'.zfill(7)
'-003.14'
>>> '3.14159265359'.zfill(5)
'3.14159265359'
Um uso básico do método str.format() tem esta forma:
>>> print 'We are the {} who say "{}!"'.format('knights', 'Ni')
We are the knights who say "Ni!"
The brackets and characters within them (called format fields) are replaced with
the objects passed into the str.format() method. A number in the
brackets refers to the position of the object passed into the
str.format() method.
>>> print '{0} and {1}'.format('spam', 'eggs')
spam and eggs
>>> print '{1} and {0}'.format('spam', 'eggs')
eggs and spam
Se argumentos nomeados são passados para o método str.format(), seus valores serão referenciados usando o nome do argumento:
>>> print 'This {food} is {adjective}.'.format(
... food='spam', adjective='absolutely horrible')
This spam is absolutely horrible.
Argumentos posicionais e nomeados podem ser combinados à vontade:
>>> print 'The story of {0}, {1}, and {other}.'.format('Bill', 'Manfred',
... other='Georg')
The story of Bill, Manfred, and Georg.
'!s' (apply str()) and '!r' (apply repr()) can be used to
convert the value before it is formatted.
>>> import math
>>> print 'The value of PI is approximately {}.'.format(math.pi)
The value of PI is approximately 3.14159265359.
>>> print 'The value of PI is approximately {!r}.'.format(math.pi)
The value of PI is approximately 3.141592653589793.
An optional ':' and format specifier can follow the field name. This allows
greater control over how the value is formatted. The following example
rounds Pi to three places after the decimal.
>>> import math
>>> print 'The value of PI is approximately {0:.3f}.'.format(math.pi)
The value of PI is approximately 3.142.
Passing an integer after the ':' will cause that field to be a minimum
number of characters wide. This is useful for making tables pretty.
>>> table = {'Sjoerd': 4127, 'Jack': 4098, 'Dcab': 7678}
>>> for name, phone in table.items():
... print '{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, phone)
...
Jack ==> 4098
Dcab ==> 7678
Sjoerd ==> 4127
Se uma string de formatação é muito longa, e não se deseja quebrá-la, pode ser bom referir-se aos valores a serem formatados por nome, em vez de posição. Isto pode ser feito passando um dicionário usando colchetes [] para acessar as chaves:
>>> 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
Isto também pode ser feito passando o dicionário como argumento do método, usando a notação **:
>>> 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
Isto é particularmente útil em conjunto com a função embutida vars(), que devolve um dicionário contendo todas as variáveis locais.
Para uma visão completa da formatação de strings com str.format(), veja a seção Format String Syntax.
7.1.1. Formatação de strings à moda antiga¶
O operador % também pode ser usado para formatação de strings. O argumento da esquerda é interpretado de forma semelhante ao estilo de formatação da função sprintf() da linguagem C, aplicando a formatação ao argumento da direita, e devolvendo a string resultante. Por exemplo:
>>> import math
>>> print 'The value of PI is approximately %5.3f.' % math.pi
The value of PI is approximately 3.142.
More information can be found in the String Formatting Operations section.
7.2. Leitura e escrita de arquivos¶
open() returns a file object, and is most commonly used with two
arguments: open(filename, mode).
>>> f = open('workfile', 'w')
>>> print f
<open file 'workfile', mode 'w' at 80a0960>
O primeiro argumento é uma string contendo o nome do arquivo. O segundo argumento é outra string, contendo alguns caracteres que descrevem o modo como o arquivo será usado. modo pode ser 'r' quando o arquivo será apenas lido, 'w' para escrever (se o arquivo já existir seu conteúdo prévio será apagado), e 'a' para abrir o arquivo para adição; qualquer escrita será adicionada ao final do arquivo. A opção 'r+' abre o arquivo tanto para leitura como para escrita. O argumento modo é opcional, em caso de omissão será assumido 'r'.
On Windows, 'b' appended to the mode opens the file in binary mode, so there
are also modes like 'rb', 'wb', and 'r+b'. Python on Windows makes
a distinction between text and binary files; the end-of-line characters in text
files are automatically altered slightly when data is read or written. This
behind-the-scenes modification to file data is fine for ASCII text files, but
it’ll corrupt binary data like that in JPEG or EXE files. Be
very careful to use binary mode when reading and writing such files. On Unix,
it doesn’t hurt to append a 'b' to the mode, so you can use it
platform-independently for all binary files.
7.2.1. Métodos de objetos arquivo¶
Para simplificar, o resto dos exemplos nesta seção assumem que um objeto arquivo chamado f já foi criado.
To read a file’s contents, call f.read(size), which reads some quantity of
data and returns it as a string. size is an optional numeric argument. When
size is omitted or negative, the entire contents of the file will be read and
returned; it’s your problem if the file is twice as large as your machine’s
memory. Otherwise, at most size bytes are read and returned. If the end of
the file has been reached, f.read() will return an empty string ("").
>>> f.read()
'This is the entire file.\n'
>>> f.read()
''
f.readline() reads a single line from the file; a newline character (\n)
is left at the end of the string, and is only omitted on the last line of the
file if the file doesn’t end in a newline. This makes the return value
unambiguous; if f.readline() returns an empty string, the end of the file
has been reached, while a blank line is represented by '\n', a string
containing only a single newline.
>>> f.readline()
'This is the first line of the file.\n'
>>> f.readline()
'Second line of the file\n'
>>> f.readline()
''
Uma maneira alternativa de ler linhas do arquivo é iterar diretamente pelo objeto arquivo. É eficiente, rápido e resulta em código mais simples:
>>> for line in f:
print line,
This is the first line of the file.
Second line of the file
Se desejar ler todas as linhas de um arquivo em uma lista, pode-se usar list(f) ou f.readlines().
f.write(string) writes the contents of string to the file, returning
None.
>>> f.write('This is a test\n')
To write something other than a string, it needs to be converted to a string first:
>>> value = ('the answer', 42)
>>> s = str(value)
>>> f.write(s)
f.tell() returns an integer giving the file object’s current position in the
file, measured in bytes from the beginning of the file. To change the file
object’s position, use f.seek(offset, from_what). The position is computed
from adding offset to a reference point; the reference point is selected by
the from_what argument. A from_what value of 0 measures from the beginning
of the file, 1 uses the current file position, and 2 uses the end of the file as
the reference point. from_what can be omitted and defaults to 0, using the
beginning of the file as the reference point.
>>> f = open('workfile', 'r+')
>>> f.write('0123456789abcdef')
>>> f.seek(5) # Go to the 6th byte in the file
>>> f.read(1)
'5'
>>> f.seek(-3, 2) # Go to the 3rd byte before the end
>>> f.read(1)
'd'
When you’re done with a file, call f.close() to close it and free up any
system resources taken up by the open file. After calling f.close(),
attempts to use the file object will automatically fail.
>>> f.close()
>>> f.read()
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: I/O operation on closed file
It is good practice to use the with keyword when dealing with file
objects. This has the advantage that the file is properly closed after its
suite finishes, even if an exception is raised on the way. It is also much
shorter than writing equivalent try-finally blocks:
>>> with open('workfile', 'r') as f:
... read_data = f.read()
>>> f.closed
True
Objetos arquivo tem alguns método adicionais, como isatty() e truncate() que não são usados com frequência; consulte a Biblioteca de Referência para um guia completo de objetos arquivo.
7.2.2. Gravando dados estruturados com json¶
Strings podem ser facilmente gravadas e lidas em um arquivo. Números dão um pouco mais de trabalho, já que o método read() só retorna strings, que terão que ser passadas para uma função como int(), que pega uma string como '123' e retorna seu valor numérico 123. Quando você deseja salvar tipos de dados mais complexos, como listas e dicionários aninhados, a análise e serialização manual tornam-se complicadas.
Ao invés de ter usuários constantemente escrevendo e depurando código para gravar tipos complicados de dados em arquivos, o Python permite que se use o popular formato de troca de dados chamado JSON (JavaScript Object Notation). O módulo padrão chamado json pode pegar hierarquias de dados em Python e convertê-las em representações de strings; esse processo é chamado serialização. Reconstruir os dados estruturados da representação string é chamado desserialização. Entre serializar e desserializar, a string que representa o objeto pode ser armazenada em um arquivo, ou estrutura de dados, ou enviada por uma conexão de rede para alguma outra máquina.
Nota
O formato JSON é comumente usado por aplicativos modernos para permitir troca de dados. Pessoas que programam já estão familiarizadas com esse formato, o que o torna uma boa opção para interoperabilidade.
Um objeto x, pode ser visualizado na sua representação JSON com uma simples linha de código:
>>> import json
>>> json.dumps([1, 'simple', 'list'])
'[1, "simple", "list"]'
Another variant of the dumps() function, called dump(),
simply serializes the object to a file. So if f is a file object
opened for writing, we can do this:
json.dump(x, f)
To decode the object again, if f is a file object which has
been opened for reading:
x = json.load(f)
Essa técnica de serialização simples pode manipular listas e dicionários, mas a serialização de instâncias de classes arbitrárias no JSON requer um pouco mais de esforço. A referência para o módulo json contém uma explicação disso.
Ver também
O módulo pickle
Ao contrário do JSON, pickle é um protocolo que permite a serialização de objetos Python arbitrariamente complexos. Por isso, é específico do Python e não pode ser usado para se comunicar com aplicativos escritos em outros linguagens. Também é inseguro por padrão: desserializar dados de pickle, provenientes de uma fonte não confiável, pode executar código arbitrário, se os dados foram criados por um invasor habilidoso.