Python3 模块相关及输入输出模式

一、模板简介

    如果我们通过python 解释器来进行编程，在我们从解释器退出后，我们定义的所有的方法和变量就都消失了。因此，我们可以通过模板的方法来解决这个问题。概述，把这些定义存放在文件中，为一些脚本或者交互式的解释器实例使用，这个文件被称为模块。

    模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是.py。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。（python标准库也是如此使用）

    几种引入模板的方法：

• import module1[, module2  （一个模块只会被导入一次，不管你执行了多少次import。这样可以防止导入模块被一遍又一遍地执行）
• from modname import name1   （引入那么name1库的特定函数）
• from modname import *   （把一个模块的所有内容全都导入到当前的命名空间）（不建议使用）

二 、模板探究

• 模块除了方法定义，还可以包括可执行的代码。这些代码一般用来初始化这个模块。这些代码只有在第一次被导入时才会被执行。每个模块有各自独立的符号表，在模块内部为所有的函数当作全局符号表来使用 。
• 当模块中导入其他模块时候（使用 import 来导入），被导入的模块的名称将被放入当前操作的模块的符号表中。或者通过使用 import 将指定的函数名导入到当前的操作模块。例如：fromfibo import fib,fib2  （注：这种导入的方法不会把被导入的模块的名称放在当前的字符表中）。此外，还有一种，一次性的把模块中的所有（函数，变量） 名称 （除了一些以单一下划线（ _ ）开头的名字）都导入到当前模块的字符表 。不推荐使用。
• __name__属性
  • 一个模块被另一个程序第一次引入时，其主程序将运行。如果我们想在模块被引入时，模块中的某一程序块不执行，我们可以用__name__属性来使该程序块仅在该模块自身运行时执行 。

#!/usr/bin/python3

# Filename: using_name.py

if __name__ == '__main__':

   print('程序自身在运行')

else:

   print('我来自另一模块')

运行结果：

$ python using_name.py

程序自身在运行

$ python

>>>importusing_name

我来自另一模块>>>

总结： 每个模块都有一个__name__属性，当其值是'__main__'时，表明该模块自身在运行，否则是被引入。

• dir( ) 函数
  • 内置的函数 dir( )可以找到模块内定义的所有名称。以一个字符串列表的形式返回 。
  • 如果没有给定参数，那么 dir() 函数会罗列出 当前模块 中定义的所有名称 。
• 标准模块
  • Python 本身带着一些标准的模块库，有些模块直接被构建在解析器里 。还有一些组件会根据不同的操作系统进行不同形式的配置，比如 winreg 这个模块就只会提供给 Windows 系统。
  • 有一个特别的模块 sys ，它内置在每一个 Python 解析器中。变量 sys.ps1 和 sys.ps2 定义了主提示符和副提示符所对应的字符串 。
• 包
  • 包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。比如一个模块的名称是 A.B， 那么他表示一个包 A中的子模块 B 。
  • 在导入一个包的时候，Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。
  • 目录只有包含一个叫做 __init__.py 的文件才会被认作是一个包，这个文件可以放一个空的 :file:__init__.py  或者  包含一些初始化代码或者为 __all__变量赋值 。
  • 导入方式
    • 可以每次只导入一个包里面的特定模块， importsound.effects.echo ，这将会导入子模块:sound.effects.echo。 但使用时需要全名去访问（sound.effects.echo.echofilter）。
    • 另一种导入子模块的方法是： fromsound.effectsimport echo  这样可以冗长的前缀 。
    • 之外，一种变化就是直接导入一个函数或者变量 。fromsound.effects.echoimport echofilter
    • 注：import语法会首先把item当作一个包定义的名称，如果没找到，再试图按照一个模块去导入。如果还没找到，exc:ImportError 异常会被抛出 。
    • 当使用使用 from sound.effects import *，由导入语句确定：如果包定义文件 __init__.py 存在一个叫做 __all__ 的列表变量，那么在使用 from package import * 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。

三 、格式输入与输出

    1、简述

          Python两种输出值的方式: 表达式语句和 print() 函数。第三种方式是使用文件对象的 write( ) 方法，标准输出文件可以用 sys.stdout 引用 。对于格式化输出，需要用到str.format( )函数，若需要将输出值准换成字符串，可用repr( )和str( )来实现。

• str()： 函数返回一个用户易读的表达形式。
• repr()： 产生一个解释器易读的表达形式。
• 字符串对象的 rjust() 方法, 它可以将字符串靠右, 并在左边填充空格。
• 其他类似的有，  ljust( ) 和 center( )它们仅仅返回新的字符串。
• zfill( ), 它会在数字的左边填充 0。
• str.format() 基本用法                                                      print('{  }网址： "{  } !"'.format('Google', 'www.google.com'))  括号及其里面的字符 (称作格式化字段) 将会被 format() 中的参数替换。
• 括号中的数字用于指向传入对象在 format() 中的位置。

>>> print('{0} 和 {1}'.format('Google', 'baidu'))

Google 和 baidu

>>> print('{1} 和 {0}'.format('Google', 'baidu'))

baidu 和 Google

• 如果在 format() 中使用了关键字参数, 那么它们的值会指向使用该名字的参数。

print('{name}网址： {site}'.format(name='菜鸟教程', site='www.baidu.com';))

• '!a' (使用 ascii()), '!s' (使用 str()) 和 '!r' (使用 repr()) 可以用于在格式化某个值之前对其进行转化 。

print('常量 PI 的值近似为： {!r}。'.format(math.pi))

• 可选项 ' : ' 和格式标识符可以跟着字段名。例如，将 Pi 保留到小数点后三位 。

>>> import math

>>> print('常量 PI 的值近似为 {0:.3f}。'.format(math.pi))

常量 PI 的值近似为 3.142。

• 在 ':' 后传入一个整数, 可以保证该域至少有这么多的宽度。  print('{0:10} ==> {1:10d}'.format(name, number))
• 旧式字符串格式化
  • % 操作符也可以实现字符串格式化。 它将左边的参数作为类似 sprintf() 式的格式化字符串, 而将右边的代入, 然后返回格式化后的字符串 。

>>> import math

>>> print('常量 PI 的值近似为：%5.3f。' % math.pi)

常量 PI 的值近似为：3.142。

四 、文  件  相  关

1、读取键盘输入

        Python提供了 input() 置函数从标准输入读入一行文本，默认的标准输入是键盘。  str = input("请输入：") ;

2、读写文件

       open() 将会返回一个 file 对象 。格式如 : open(filename, mode)

• ilename：filename 变量是一个包含了你要访问的文件名称的字符串值。
• mode：mode决定了打开文件的模式：只读，写入，追加等。这个参数是非强制的，默认文件访问模式为只读(r)。

不同模式打开文件的汇总列表

• 文件对象通过open函数创建
• f.read()  读取一个文件的内容，调用 f.read(size), 这将读取一定数目的数据, 然后作为字符串或字节对象返回。size 是一个可选的数字类型的参数。 当 size 被忽略了或者为负, 那么该文件的所有内容都将被读取并且返回。
• f.readline( )   f.readline() 会从文件中读取单独的一行。换行符为 '\n'。f.readline() 如果返回一个空字符串, 说明已经已经读取到最后一行。
• f.readlines( )   f.readlines() 将返回该文件中包含的所有行。如果设置可选参数 sizehint, 则读取指定长度的字节, 并且将这些字节按行分割。
• f.write( )   f.write(string) 将 string 写入到文件中, 然后返回写入的字符数。
• f.tell( )     f.tell() 返回文件对象当前所处的位置, 它是从文件开头开始算起的字节数 。
• f.seek( )     如果要改变文件当前的位置, 可以使用 f.seek(offset, from_what ) 函数。from_what 的值, 如果是 0 表示开头, 如果是 1 表示当前位置, 2 表示文件的结尾。例如：
  • seek(x,0) ： 从起始位置即文件首行首字符开始移动 x 个字符
  • seek(x,1) ： 表示从当前位置往后移动x个字符
  • seek(-x,2)：表示从文件的结尾往前移动x个字符
  • 注：  rom_what 值为默认为0，即文件开头 。
•   f.close( )    在文本文件中 (那些打开文件的模式下没有 b 的), 只会相对于文件起始位置进行定位 。当你处理完一个文件后, 调用 f.close() 来关闭文件并释放系统的资源，如果尝试再调用该文件，则会抛出异常。 

五 、pickle 模块

        python的pickle模块实现了基本的数据序列和反序列化 。通过pickle模块的序列化操作我们能够将程序中运行的对象信息保存到文件中去，永久存储。通过pickle模块的反序列化操作，我们能够从文件中创建上一次程序保存的对象。    

    

    基  本  接  口 ： pickle.dump( obj , file , [ ,protocol ])  这相当于创建对象，有了这个pickle 对 象，就能够对 file 以读取的方式进行打开 ：   x= pickle.load( file ) 。

    注：从 file 中读取一个字符串，并将它重构为原来的python对象 。

demo如下：

#!/usr/bin/python3

import pickle

# 使用pickle模块将数据对象保存到文件

data1 = {'a': [1, 2.0, 3, 4+6j],

         'b': ('string', u'Unicode string'),

         'c': None}

selfref_list = [1, 2, 3]

selfref_list.append(selfref_list)

output = open('data.pkl', 'wb')

# Pickle dictionary using protocol 0.

pickle.dump(data1, output)

# Pickle the list using the highest protocol available.

pickle.dump(selfref_list, output, -1)

output.close()

# ! /usr/bin/python3

import pprint, pickle

#使用pickle模块从文件中重构python对象

pkl_file = open('data.pkl', 'rb')

data1 = pickle.load(pkl_file)

pprint.pprint(data1)

data2 = pickle.load(pkl_file)

pprint.pprint(data2)

pkl_file.close()

六 、文件相关的（常用）方法

• 1  file.close()  关闭文件。关闭后文件不能再进行读写操作。
• 2  file.flush()  刷新文件内部缓冲，直接把内部缓冲区的数据立刻写入文件, 而不是被动的等待输出缓冲区写入。
• 3  file.fileno()  返回一个整型的文件描述符(file descriptor FD 整型), 可以用在如os模块的read方法等一些底层操作上。
• 4  file.isatty()  如果文件连接到一个终端设备返回 True，否则返回 False。
• 5  file.next()    返回文件下一行。
• 6  file.read([size])  从文件读取指定的字节数，如果未给定或为负则读取所有。
• 7  file.readline([size])   读取整行，包括 "\n" 字符。
• 8  file.readlines([sizeint])   读取所有行并返回列表，若给定sizeint>0，返回总和大约为sizeint字节的行, 实际读取值可能比 sizeint 较大, 因为需要填充缓冲区。
• 9  file.seek(offset[, whence])  设置文件当前位置
• 10 file.tell()   返回文件当前位置。
• 11 file.truncate([size])   从文件的首行首字符开始截断，截断文件为 size 个字符，无 size 表示从当前位置截断；截断之后 V 后面的所有字符被删除，其中 Widnows 系统下的换行代表2个字符大小。
• 12 file.write(str)   将字符串写入文件，没有返回值。
• 13 file.writelines(sequence)  向文件写入一个序列字符串列表，如果需要换行则要自己加入每行的换行符。

七 、OS  文件/目录方法

        

    os 模块提供了非常丰富的方法用来处理文件和目录 。 

• os.access(path, mode)      检验权限模式
• os.chdir(path)             改变当前工作目录
• os.chflags(path, flags)    设置路径的标记为数字标记。
• os.chmod(path, mode)       更改权限
• os.chown(path, uid, gid)   更改文件所有者
• os.chroot(path)            改变当前进程的根目录
• os.close(fd)               关闭文件描述符 fd
• os.closerange(fd_low, fd_high)   关闭所有文件描述符，从 fd_low (包含) 到 fd_high (不包含), 错误会忽略
• os.dup(fd)     复制文件描述符 fd
• os.dup2(fd, fd2)     将一个文件描述符 fd 复制到另一个 fd2
• os.fchdir(fd)        通过文件描述符改变当前工作目录
• os.fchmod(fd, mode)  改变一个文件的访问权限，该文件由参数fd指定，参数mode是Unix下的文件访问权限。
• os.fchown(fd, uid, gid)    修改一个文件的所有权，这个函数修改一个文件的用户ID和用户组ID，该文件由文件描述符fd指定。
• os.fdatasync(fd)           强制将文件写入磁盘，该文件由文件描述符fd指定，但是不强制更新文件的状态信息。
• os.fdopen(fd[, mode[, bufsize]])       通过文件描述符 fd 创建一个文件对象，并返回这个文件对象
• os.fpathconf(fd, name)     返回一个打开的文件的系统配置信息。name为检索的系统配置的值，它也许是一个定义系统值的字符串，这些名字在很多标准中指定（POSIX.1, Unix 95, Unix 98, 和其它）。
• os.fstat(fd)         返回文件描述符fd的状态，像stat()。
• os.fstatvfs(fd)      返回包含文件描述符fd的文件的文件系统的信息，像 statvfs()
• os.fsync(fd)         强制将文件描述符为fd的文件写入硬盘。
• os.ftruncate(fd, length)   裁剪文件描述符fd对应的文件, 所以它最大不能超过文件大小。
• os.getcwd()          返回当前工作目录
• os.getcwdu()         返回一个当前工作目录的Unicode对象
• os.isatty(fd)        如果文件描述符fd是打开的，同时与tty(-like)设备相连，则返回true, 否则False。
• os.lchflags(path, flags)   设置路径的标记为数字标记，类似 chflags()，但是没有软链接
• os.lchmod(path, mode)      修改连接文件权限
• os.lchown(path, uid, gid)  更改文件所有者，类似 chown，但是不追踪链接。
• os.link(src, dst)          创建硬链接，名为参数 dst，指向参数 src
• os.listdir(path)           返回path指定的文件夹包含的文件或文件夹的名字的列表。
• os.lseek(fd, pos, how)     设置文件描述符 fd当前位置为pos, how方式修改: SEEK_SET 或者 0 设置从文件开始的计算的pos; SEEK_CUR或者 1 则从当前位置计算; os.SEEK_END或者2则从文件尾部开始. 在unix，Windows中有效
• os.lstat(path)             像stat(),但是没有软链接
• os.major(device)           从原始的设备号中提取设备major号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field)。
• os.makedev(major, minor)   以major和minor设备号组成一个原始设备号
• os.makedirs(path[, mode])  递归文件夹创建函数。像mkdir(), 但创建的所有intermediate-level文件夹需要包含子文件夹。
• os.minor(device)           从原始的设备号中提取设备minor号码 (使用stat中的st_dev或者st_rdev field )。
• os.mkdir(path[, mode])     以数字mode的mode创建一个名为path的文件夹.默认的 mode 是 0777 (八进制)。
• os.mkfifo(path[, mode])    创建命名管道，mode 为数字，默认为 0666 (八进制)
• os.mknod(filename[, mode=0600, device])
• 一个名为filename文件系统节点（文件，设备特别文件或者命名pipe）。
• os.open(file, flags[, mode])     打开一个文件，并且设置需要的打开选项，mode参数是可选的
• os.openpty()         打开一个新的伪终端对。返回 pty 和 tty的文件描述符。
• os.pathconf(path, name)    返回相关文件的系统配置信息。
• os.pipe()      创建一个管道. 返回一对文件描述符(r, w) 分别为读和写
• os.popen(command[, mode[, bufsize]])   从一个 command 打开一个管道
• os.read(fd, n)       从文件描述符 fd 中读取最多 n 个字节，返回包含读取字节的字符串，文件描述符 fd对应文件已达到结尾, 返回一个空字符串。
• os.readlink(path)    返回软链接所指向的文件
• os.remove(path)      删除路径为path的文件。如果path 是一个文件夹，将抛出OSError; 查看下面的rmdir()删除一个 directory。
• os.removedirs(path)  递归删除目录。
• os.rename(src, dst)  重命名文件或目录，从 src 到 dst
• os.renames(old, new) 递归地对目录进行更名，也可以对文件进行更名。
• os.rmdir(path)       删除path指定的空目录，如果目录非空，则抛出一个OSError异常。
• os.stat(path)        获取path指定的路径的信息，功能等同于C API中的stat()系统调用。
• os.stat_float_times([newvalue])  决定stat_result是否以float对象显示时间戳
• os.statvfs(path)     获取指定路径的文件系统统计信息
• os.symlink(src, dst) 创建一个软链接
• os.tcgetpgrp(fd)     返回与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组
• os.tcsetpgrp(fd, pg) 设置与终端fd（一个由os.open()返回的打开的文件描述符）关联的进程组为pg。
• os.tempnam([dir[, prefix]])      返回唯一的路径名用于创建临时文件。
• os.tmpfile()         返回一个打开的模式为(w+b)的文件对象 .这文件对象没有文件夹入口，没有文件描述符，将会自动删除。
• os.tmpnam()          为创建一个临时文件返回一个唯一的路径
• os.ttyname(fd)       返回一个字符串，它表示与文件描述符fd 关联的终端设备。如果fd 没有与终端设备关联，则引发一个异常。
• os.unlink(path)      删除文件路径
• os.utime(path, times)      返回指定的path文件的访问和修改的时间。
• os.walk(top[, topdown=True[, onerror=None[, followlinks=False]]])
• 在文件夹中的文件名通过在树中游走，向上或者向下。
• os.write(fd, str)    写入字符串到文件描述符 fd中. 返回实际写入的字符串长度