7. Input and Output¶
There are several ways to present the output of a program; data can be printed in a human-readable form, or written to a file for future use. This chapter will discuss some of the possibilities.
7.1. Fancier Output Formatting¶
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.)
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.
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.
Finally, you can do all the string handling yourself by using string slicing and concatenation operations to create any layout you can imagine. The string type has some methods that perform useful operations for padding strings to a given column width.
When you don’t need fancy output but just want a quick display of some variables for debugging purposes, you can convert any value to a string with 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, in particular, have two distinct representations.
The string module contains a Template class that offers yet another way to substitute values into strings, using placeholders like $x and replacing them with values from a dictionary, but offers much less control of the formatting.
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
An optional format specifier can follow the expression. This allows greater control over how the value is formatted. The following example rounds pi to three places after the decimal:
Passing an integer after the ‘:’ will cause that field to be a minimum number of characters wide. This is useful for making columns line up.
Other modifiers can be used to convert the value before it is formatted. ‘!a’ applies ascii() , ‘!s’ applies str() , and ‘!r’ applies repr() :
The = specifier can be used to expand an expression to the text of the expression, an equal sign, then the representation of the evaluated expression:
See self-documenting expressions for more information on the = specifier. For a reference on these format specifications, see the reference guide for the Format Specification Mini-Language .
7.1.2. The String format() Method¶
Basic usage of the str.format() method looks like this:
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 can be used to refer to the position of the object passed into the str.format() method.
If keyword arguments are used in the str.format() method, their values are referred to by using the name of the argument.
Positional and keyword arguments can be arbitrarily combined:
If you have a really long format string that you don’t want to split up, it would be nice if you could reference the variables to be formatted by name instead of by position. This can be done by simply passing the dict and using square brackets ‘[]’ to access the keys.
This could also be done by passing the table dictionary as keyword arguments with the ** notation.
This is particularly useful in combination with the built-in function vars() , which returns a dictionary containing all local variables.
As an example, the following lines produce a tidily aligned set of columns giving integers and their squares and cubes:
For a complete overview of string formatting with str.format() , see Format String Syntax .
7.1.3. Manual String Formatting¶
Here’s the same table of squares and cubes, formatted manually:
(Note that the one space between each column was added by the way print() works: it always adds spaces between its arguments.)
The str.rjust() method of string objects 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] .)
There is another method, str.zfill() , which pads a numeric string on the left with zeros. It understands about plus and minus signs:
7.1.4. Old string formatting¶
The % operator (modulo) can also be used for string formatting. Given ‘string’ % values , instances of % in string are replaced with zero or more elements of values . This operation is commonly known as string interpolation. For example:
More information can be found in the printf-style String Formatting section.
7.2. Reading and Writing Files¶
open() returns a file object , and is most commonly used with two positional arguments and one keyword argument: open(filename, mode, encoding=None)
The first argument is a string containing the filename. The second argument is another string containing a few characters describing the way in which the file will be used. mode can be ‘r’ when the file will only be read, ‘w’ for only writing (an existing file with the same name will be erased), and ‘a’ opens the file for appending; any data written to the file is automatically added to the end. ‘r+’ opens the file for both reading and writing. The mode argument is optional; ‘r’ will be assumed if it’s omitted.
Normally, files are opened in text mode, that means, you read and write strings from and to the file, which are encoded in a specific encoding. If encoding is not specified, the default is platform dependent (see open() ). Because UTF-8 is the modern de-facto standard, encoding="utf-8" is recommended unless you know that you need to use a different encoding. Appending a ‘b’ to the mode opens the file in binary mode. Binary mode data is read and written as bytes objects. You can not specify encoding when opening file in binary mode.
In text mode, the default when reading is to convert platform-specific line endings ( \n on Unix, \r\n on Windows) to just \n . When writing in text mode, the default is to convert occurrences of \n back to platform-specific line endings. This behind-the-scenes modification to file data is fine for text files, but will corrupt binary data like that in JPEG or EXE files. Be very careful to use binary mode when reading and writing such files.
It is good practice to use the with keyword when dealing with file objects. The advantage is that the file is properly closed after its suite finishes, even if an exception is raised at some point. Using with is also much shorter than writing equivalent try — finally blocks:
If you’re not using the with keyword, then you should call f.close() to close the file and immediately free up any system resources used by it.
Calling f.write() without using the with keyword or calling f.close() might result in the arguments of f.write() not being completely written to the disk, even if the program exits successfully.
After a file object is closed, either by a with statement or by calling f.close() , attempts to use the file object will automatically fail.
7.2.1. Methods of File Objects¶
The rest of the examples in this section will assume that a file object called f has already been created.
To read a file’s contents, call f.read(size) , which reads some quantity of data and returns it as a string (in text mode) or bytes object (in binary mode). 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 characters (in text mode) or size bytes (in binary mode) are read and returned. If the end of the file has been reached, f.read() will return an empty string ( » ).
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.
For reading lines from a file, you can loop over the file object. This is memory efficient, fast, and leads to simple code:
If you want to read all the lines of a file in a list you can also use list(f) or f.readlines() .
f.write(string) writes the contents of string to the file, returning the number of characters written.
Other types of objects need to be converted – either to a string (in text mode) or a bytes object (in binary mode) – before writing them:
f.tell() returns an integer giving the file object’s current position in the file represented as number of bytes from the beginning of the file when in binary mode and an opaque number when in text mode.
To change the file object’s position, use f.seek(offset, whence) . The position is computed from adding offset to a reference point; the reference point is selected by the whence argument. A whence 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. whence can be omitted and defaults to 0, using the beginning of the file as the reference point.
In text files (those opened without a b in the mode string), only seeks relative to the beginning of the file are allowed (the exception being seeking to the very file end with seek(0, 2) ) and the only valid offset values are those returned from the f.tell() , or zero. Any other offset value produces undefined behaviour.
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. Saving structured data with 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.
Rather than having users constantly writing and debugging code to save complicated data types to files, Python allows you to use the popular data interchange format called JSON (JavaScript Object Notation). The standard module called json can take Python data hierarchies, and convert them to string representations; this process is called serializing. Reconstructing the data from the string representation is called deserializing. Between serializing and deserializing, the string representing the object may have been stored in a file or data, or sent over a network connection to some distant machine.
The JSON format is commonly used by modern applications to allow for data exchange. Many programmers are already familiar with it, which makes it a good choice for interoperability.
If you have an object x , you can view its JSON string representation with a simple line of code:
Another variant of the dumps() function, called dump() , simply serializes the object to a text file . So if f is a text file object opened for writing, we can do this:
To decode the object again, if f is a binary file or text file object which has been opened for reading:
JSON files must be encoded in UTF-8. Use encoding="utf-8" when opening JSON file as a text file for both of reading and writing.
This simple serialization technique can handle lists and dictionaries, but serializing arbitrary class instances in JSON requires a bit of extra effort. The reference for the json module contains an explanation of this.
pickle — the pickle module
Contrary to JSON , pickle is a protocol which allows the serialization of arbitrarily complex Python objects. As such, it is specific to Python and cannot be used to communicate with applications written in other languages. It is also insecure by default: deserializing pickle data coming from an untrusted source can execute arbitrary code, if the data was crafted by a skilled attacker.
F-строки в Python мощнее, чем можно подумать
Форматированные строковые литералы, которые ещё называют f-строками (f-strings), появились довольно давно, в Python 3.6. Поэтому все знают о том, что это такое, и о том, как ими пользоваться. Правда, f-строки обладают кое-какими полезными возможностями, некоторыми особенностями, о которых кто-нибудь может и не знать. Разберёмся с некоторыми интересными возможностями f-строк, которые могут оказаться очень кстати в повседневной работе Python-программиста.
Форматирование даты и времени
Форматирование чисел средствами f-строк — это обычное дело. А вы знали, что с их помощью можно ещё форматировать значения, представляющие даты и временные метки?
С помощью f-строк можно форматировать дату и время так, как если бы для этого использовался бы метод datetime.strftime . Это особенно приятно, когда понимаешь, что тут имеется больше возможностей форматирования значений, чем те немногие, которые упомянуты в документации. Так, Python-метод strftime поддерживает, кроме прочего, все способы форматирования значений, поддерживаемые его базовой реализацией на C. Эти возможности могут зависеть от платформы, именно поэтому в документации они не упоминаются. Но получается, что этими возможностями по форматированию значений, всё равно, можно воспользоваться. Например, можно применить спецификатор формата %F , являющийся эквивалентом %Y-%m-%d , или спецификатор %T , аналогичный %H:%M:%S . Стоит ещё упомянуть и о спецификаторах формата %x и %X , представляющих собой, соответственно, принятые в используемом языковом стандарте способы представления даты и времени. Использование этих возможностей форматирования значений, конечно, не ограничивается только f-строками. Полный список спецификаторов формата даты и времени можно найти в Linux-справке по strftime.
Имена переменных и отладка
Функционал f-строк сравнительно недавно (начиная с Python 3.8) дополнен возможностями по выводу имён переменных вместе с их значениями:
Эта возможность называется «отладкой» («debugging»), её можно применять вместе с другими модификаторами. Она, кроме того, сохраняет пробелы, поэтому при обработке конструкций вида f»
Методы __repr__ и __str__
Для формирования строковых представлений экземпляров классов по умолчанию используется метод __str__ . Но если вместо этого метода нужно применить метод __repr__ — можно воспользоваться флагом преобразования !r :
Тут, внутри f-строки, можно было бы просто вызвать repr(some_var) , но использование флага преобразования — это образец приятного стандартного и краткого решения подобной задачи.
Отличная производительность
За некие мощные возможности чего-либо и за «синтаксический сахар» часто приходится платить производительностью. Но в случае с f-строками это не так:
Вышеприведённый код протестирован с помощью модуля timeit ( python -m timeit -s ‘x, y = «Hello», «World»’ ‘f»
Вся сила мини-языка спецификаций форматирования
F-строки поддерживают мини-язык спецификаций форматирования Python. Поэтому в модификаторы, используемые в f-строках, можно внедрить множество операций форматирования данных:
Мини-язык форматирования Python включает в себя гораздо больше, чем конструкции, рассчитанные на форматирование чисел и дат. Этот язык, кроме прочего, позволяет выравнивать или центрировать текст, добавлять к строкам начальные нули или пробелы, задавать разделители групп разрядов. Всем этим, конечно, можно пользоваться не только в f-строках, но и при применении других способов форматирования данных.
Вложенные f-строки
Если чьи-то нужды по форматированию данных не удаётся удовлетворить с помощью простых f-строк, можно прибегнуть к f-строкам, вложенным друг в друга:
Одни f-строки можно встраивать в другие f-строки, поступая так ради решения хитрых задач форматирования данных. Например — чтобы, как показано выше, добавить знак доллара к числу с плавающей точкой, выровненному по правому краю.
Вложенные f-строки могут применяться и в тех случаях, когда в спецификаторах формата нужно использовать переменные. Это, кроме прочего, способно улучшить читабельность кода с f-строками:
Условное форматирование
Взяв за основу предыдущий пример с вложенными f-строками, можно пойти немного дальше и воспользоваться во внутренних f-строках тернарными условными операторами:
Подобные конструкции могут очень быстро стать нечитабельными. Поэтому, пользуясь ими, возможно, есть смысл разделять их на несколько строк кода.
Лямбда-выражения
Тот, кто хочет расширить границы возможностей f-строк, попутно взбесив тех, кто будет читать его код, может, приложив некоторые усилия, воспользоваться лямбда-выражениями:
Скобки вокруг лямбда-выражения в данном случае обязательны. Это так из-за двоеточия, ( : ), которое, в противном случае, будет восприниматься системой как часть f-строки.
Итоги
Как видите, f-строки — это, и правда, весьма мощный механизм. Они обладают гораздо большими возможностями, чем думает большинство программистов. Основная часть этих «неизвестных» возможностей, правда, описана в документации по Python. Поэтому рекомендую читать документацию, причём — не только по f-строкам, но и по другим используемым вами модулям или возможностям Python. Углубление в документацию часто помогает обнаружить какие-то очень полезные вещи, которые не найти даже зарывшись в Stack Overflow.
О, а приходите к нам работать? �� ��
Мы в wunderfund.io занимаемся высокочастотной алготорговлей с 2014 года. Высокочастотная торговля — это непрерывное соревнование лучших программистов и математиков всего мира. Присоединившись к нам, вы станете частью этой увлекательной схватки.
Мы предлагаем интересные и сложные задачи по анализу данных и low latency разработке для увлеченных исследователей и программистов. Гибкий график и никакой бюрократии, решения быстро принимаются и воплощаются в жизнь.
F-строки и 3 эффективных способа их применения
Далеко в прошлом остались те времена, когда разработчики Python еще использовали оператор % для форматирования строк.
С момента появления Python 3.0 его постепенно заменили вызовом метода .format() для строкового объекта.
А вот когда наступила эра Python 3.6 и последующих версий, то в обиход вошли f-строки, ставшие новым способом вставки выражения Python внутрь строковых констант. И в настоящее время многие уже освоили это нововведение.
Для тех, кто еще не знаком с этим способом форматирования, отметим, что работать с f-строками чрезвычайно просто. Достаточно лишь предварить строку префиксом f или F , а затем поставить одинарные, двойные или даже тройные кавычки для оформления строки, например f"Hello, Python!" .
Наверняка большинство из вас прекрасно осведомлены о механизме форматирования с помощью f-строк, но в этой статье будут представлены малоизвестные способы их применения в Python 3.8+.
Содержание.
- F-строки для более эффективной отладки.
- F-строки для форматирования float до N десятичных знаков, денежных значений, объектов datetime и заполнения целых чисел ведущими нулями или пробелами.
- F-строки для конверсий (ASCII и repr() ).
1. F-строки для отладки
Разработчики часто задействуют инструкции print для отладки кода просто потому, что их так легко добавлять.
Как правило, мы делаем так:
Отличный способ запутаться в переменных и их значениях.
А вот и вывод в терминале:
На самом деле с инструкциями print в данном коде все в порядке.
Однако если терминал переполнен другими логами отладчика, то велика вероятность забыть порядок выводимых переменных. В таком случае отладка с помощью print быстро превращается в квест по поиску иголки в стоге сена. Вот как в нашем примере:
Более эффективный способ вывода переменных в процессе отладки
Для решения этой проблемы воспользуемся print(f’
F-строки делают вывод более понятным!
Даже не смотря на то, что мы должны обернуть переменные синтаксисом f-строк, все становится намного яснее. Теперь уже не перепутаешь порядок выводимых переменных во время отладки.
Более того, благодаря такому способу применения f-строк сохраняются пробелы. Их пользу в процессе отладки вы сможете оценить, оказавшись в гуще запутанных логов в терминале.
2. Форматирование строк
Помимо эффективности f-строк в отладке, большего всего полезна их гибкость, позволяющая легко форматировать строки.
Благодаря этому свойству становится гораздо проще читать, писать и поддерживать вывод строки по сравнению со старой доброй конкатенацией.
И сейчас вы в этом убедитесь на простейшем примере переменных типа float .
Форматирование float до N десятичных знаков
Допустим, нужно вывести переменную типа float с двумя десятичными знаками после точки, преобразовав 3.1425123 в 3.14 . Не такой уж и редкий случай, надо сказать.
Как правило, на ум приходят варианты со встроенным методом round или “устаревшим” str.format . Ниже рассмотрим эти способы ограничения числа с плавающей точкой до двух десятичных знаков:
А теперь для этой цели попробуем задействовать f-строки:
По сравнению с str.format() f-строки все значительно упрощают.
Преобразование float в “красивый” денежный формат
Когда дело касается денежных единиц, строкам необходимо придать максимально удобный для пользователя вид. Например, целесообразно представить значение 3142671.76 как $3,142,671.76 .
В данном случае с помощью f-строк очень удобно оформить значение float в денежном формате. С этой целью нам понадобится ,:2f .
Вот так без особого труда мы представили переменную типа float в “красивом” денежном формате.
Представление datetime в “красивом" формате посредством strftime
F-строки можно использовать не только для форматирования переменных типа float , но и типа datetime .
Наиболее распространенный способ представить объект datetime в удобном для восприятия формате, например 05-July-2021 , состоит в применении стандартного встроенного метода strftime , а именно datetime_var.strftime(‘%d-%b-%y’) .
То же самое мы легко сможем сделать, обратившись к f-строкам:
Заполнение переменных int ведущими нулями или пробелами
В зависимости от того, над чем вы работаете, бывают ситуации, требующие заполнить ведущими нулями целое число при его отображении или использовании в виде строки.
Вместо того, чтобы для этой цели писать пользовательскую функцию, мы без особого труда сделаем это с помощью f-строк. Итак, заполняем целочисленную переменную ведущими нулями:
Для заполнения целых чисел ведущими пробелами делаем следующее:
Конверсия
В последнем разделе статьи мы кратко рассмотрим несколько примеров с f-строками для конверсии. Если в f-строке присутствует синтаксис восклицательного знака ! , за которым следует переменная, то она проведет дополнительное преобразование этой переменной.
Преобразование строки в ASCII
Например, можно легко вывести представление строки в ASCII с помощью f’
Перед вами эмоджи в виде ASCII.
A repr() alternative with f-string
И наконец, еще один отличный способ использовать синтаксис ! в f-строках — отобразить строку, которая содержит выводимое представление объекта наподобие метода repr() в Python.
Обратимся к примеру, в котором вместо repr() воспользуемся !r :
Заключение
С началом эры Python 3.6 f-строки стали отличным способом форматирования строк.
Благодаря свойственной им гибкости, позволяющей включать выражения, условия и даже форматирование в строковый объект, f-строки не только просты, но и высокоэффективны.
Из всех перечисленных способов мне особенно нравится форматирование объекта datetime и любых денежных значений.
Надеемся, вы почерпнули для себя много интересного из статьи и воспользуетесь данными приемами в своих сторонних проектах или базе кода.
Зачем в Python при выполнении команды print() пишется буква f? [дубликат]
f — format только в сокращенном виде, он нужен для того чтобы можно
было что-то вставить в таких скобках <> попробуйте также вывести текст но без этого f Пример:
Это называется F-strings(ф-строки), служит для более удобного форматирования строки, как на вывод текста, так и при вывода различных вычислений, понятно оформив их.
Таким образом выполняется форматирование текста (или же базовое форматирование). То есть вместо:
Мы можем написать:
Обычно это используется когда приходится работать со множеством переменных при их выводе или составлении sql запроса к примеру. Также можно форматировать числа (и еще много чего дургого):
В такой записи в местах куда нужно вставить числа и/или переменнные остаются пустые <> (фигурные скобки). И уже в .format() в скобках записываются сами эти числа и/или переменные.
В данном примере в фигурных скобках сделана запись <:b>таким образом я указал что чсило 123 будет выведено в двоичном формате т.е. 110001 110010 110011 . Таких типов форматирования чисел ещё очень много.