Python入门：3.Python的输入和输出格式化
引言
在 Python 编程中，输入与输出是程序与用户交互的核心部分。而输出格式化更是对程序表达能力的极大增强，可以让结果以清晰、美观且易读的方式呈现给用户。本文将深入探讨 Python 的输入与输出操作，特别是如何使用格式化方法来提升代码质量和可读性。
一、输入操作
Python 提供了简单而强大的输入功能，通过内置函数 input() 可以从用户那里获取字符串形式的输入。以下是一些基本用法和注意事项：
1. 基本用法
name = input("请输入你的名字: ")
print(f"你好, {name}!")
2. 转换数据类型
input() 返回的值始终是字符串类型。如果需要整数、浮点数或其他类型，必须显式转换：
age = int(input("请输入你的年龄: "))
height = float(input("请输入你的身高(米): "))
print(f"你今年 {age} 岁，身高 {height:.2f} 米。")
3. 处理异常输入
在用户输入数据时，经常可能发生错误输入。因此，我们可以使用 try...except 来捕获异常：
try:
age = int(input("请输入你的年龄: "))
print(f"你的年龄是 {age}")
except ValueError:
print("输入的不是有效的整数！")
4. 类型转换的注意事项
对于复杂的输入场景，可以将字符串解析为列表、字典或其他类型。例如：
# 将逗号分隔的字符串转换为列表
numbers = input("请输入一组数字，用逗号分隔: ").split(",")
numbers = [int(num) for num in numbers]
print(f"你输入的数字是: {numbers}")
# 将 JSON 格式字符串转换为字典
import json
data = input("请输入 JSON 格式的数据: ")
data_dict = json.loads(data)
print(f"解析后的数据: {data_dict}")
二、输出操作
Python 提供了多种方法进行输出，最常用的是 print() 函数。下面详细介绍输出的格式化方法。
1. 基本输出
print() 函数可以直接输出字符串、变量、表达式等：
x = 10
y = 20
print("x + y =", x + y)
2. 格式化输出方法
格式化输出是 Python 中非常强大的功能，可以通过多种方法实现。
2.1 使用旧式 % 格式化
这是 Python 中较早的一种格式化方法，类似于 C 语言中的 printf：
name = "Alice"
age = 25
print("%s 的年龄是 %d 岁。" % (name, age))
- 常见格式符：
%s: 字符串%d: 整数%f: 浮点数%.2f: 保留两位小数的浮点数
2.2 使用 str.format()
这种方法更加灵活，支持按位置或按名称插入变量：
# 按位置
print("{0} 的年龄是 {1} 岁。".format(name, age))
# 按名称
print("{name} 的年龄是 {age} 岁。".format(name="Bob", age=30))
# 格式化浮点数
pi = 3.14159
print("圆周率是 {0:.2f}".format(pi))
2.3 使用 f-string (推荐)
从 Python 3.6 开始，f-string 提供了更简洁、更直观的格式化方法：
name = "Charlie"
age = 28
print(f"{name} 的年龄是 {age} 岁。")
# 支持表达式
x = 5
y = 3
print(f"{x} + {y} = {x + y}")
# 浮点数格式化
print(f"圆周率是 {pi:.2f}")
3. 多行输出
使用三引号字符串（''' 或 """）可以轻松实现多行输出：
print("""这是多行输出：
第一行
第二行
第三行
""")
4. 控制符与转义字符
- 换行符：
\n - 制表符：
\t - 反斜杠：
\\
print("Python\n编程\t语言")
三、综合案例
下面是一个结合输入、输出和格式化的案例：
案例描述
编写一个简单的购物结算程序，用户输入商品名称、单价和数量，程序计算总价并输出格式化账单。
实现代码
print("欢迎使用购物结算程序")
try:
product = input("请输入商品名称: ")
price = float(input("请输入商品单价: "))
quantity = int(input("请输入购买数量: "))
total = price * quantity
print("\n结算账单：")
print(f"商品名称: {product}")
print(f"商品单价: {price:.2f} 元")
print(f"购买数量: {quantity}")
print(f"总价: {total:.2f} 元")
except ValueError:
print("输入的数据格式有误，请重试！")
运行示例
欢迎使用购物结算程序
请输入商品名称: 苹果
请输入商品单价: 3.5
请输入购买数量: 4
结算账单：
商品名称: 苹果
商品单价: 3.50 元
购买数量: 4
总价: 14.00 元
四、总结
通过对输入和输出的深入理解与实践，Python 程序员可以更好地与用户交互，并以优雅的方式展示结果。无论是简单的 print()，还是复杂的格式化输出，掌握这些技巧对于编写高质量代码至关重要。在实际开发中，根据具体需求选择适合的格式化方法，可以大大提高程序的可读性和用户体验。
