Przejdź do głównej zawartości

Operacje wejścia/wyjścia

Programy, które będziemy pisać nie będą zbyt przydatne, jeżeli będą operowały tylko na wartościach na sztywno zapisanych w kodzie. Najlepiej by było, gdyby mogły działać na różnych danych, które otrzymamy od użytkownika, dlatego potrzebujemy sposobu komunikacji między programem, a użytkownikiem. W tym rozdziale przedstawione zostaną trzy takie metody.

Wypisywanie na wyjście programu​

Do wypisywania komunikatów z programu służy funkcja print, która może przyjmować argumenty dowolnego typu. Funkcje w Pythonie wołamy przy pomocy nawiasów okrągłych (więcej o funkcjach tutaj).

Najprostszym programem, który coś wypisuje, może być pojedyncze wywołanie funkcji print - wykonaj poniższy program w środowisku PyCharm i sprawdź, czy poprawnie wypisuje się napis "Hello, World!".

print("Hello, World!")

Możemy też trochę skomplikować nasz program i wypisać ten sam napis przy pomocy zmiennej:

napis: str = "Hello, World!"
print(napis)

Powyższy program powinien zachować się tak samo jak ten z pierwszego przykładu.

W Pythonie mamy też dostęp do tzw. formatowanych napisów, które pozwalają połączyć ze sobą wiele zmiennych. Przykładowo możemy chcieć wypisać liczbę zapisaną w pewnej zmiennej:

x: int = 42
# Ta linijka spowoduje wypisanie: "42"
print(x)
# Ta linijka spowoduje wypisanie: "Liczba: 42"
print(f"Liczba: {x}")

Zauważmy, że jeśli korzystamy z formatowanych napisów, to musimy przed samym napisem (który zapisany jest w cudzysłowie) napisać literę f. Jeśli wewnątrz napisu chcemy odwołać się do jakiejś zmiennej, to musimy jej nazwę podać w nawiasach klamrowych.

Czytanie z wejścia programu​

Jeśli chcemy, żeby po uruchomieniu programu pojawiła się możliwość wpisania przez użytkownika jakiejś wartości, możemy do tego celu użyć funkcji input. Funkcja input, tak samo jak print, przyjmuje jeden argument, który musi być napisem i będzie wypisany jako zachęta dla użytkownika. Funkcja input zwróci napis, który będzie tym, czym wpisał użytkownik.

wskazówka

Tutaj po raz pierwszy mowa jest, że funkcja może coś zwracać. Na razie nie musimy się w to zagłębiać, ale możemy myśleć o tym, że funkcja zrobi jakieś rzeczy, a potem podmieni się na jakąś wartość - w tym wypadku pewien napis.

Poniższy program zapyta nas o imię, a następnie się z nami przywita. Spróbuj uruchomić go na swoim komputerze.

imie: str = input("Podaj swoje imie:")
print(f"Cześć, {imie}!")

Czasami będziemy chcieli poprosić użytkownika o wartość, która jest liczbą. Spróbujmy zastosować do tego taki sam mechanizm jak dotychczas:

liczba: int = input("Podaj liczbę:")
liczba = liczba * 2
print(f"Twoja liczba to: {liczba}")

Jeśli przykładowo wpisalismy 5, to program wypisał napis Twoja liczba to: 55! Nie takiego wyniku się spodziewalismy. Wynika to z tego, że funkcja input zwróciła napis, a nie liczbę, a pomnożenie napisu przez dwa oznacza tylko, że zostanie on podwojony. Przy okazji widzimy, że podanie typu zmiennej nic nie zmienia i jest tylko podpowiedzią dla nas. Żeby zamienić napis na liczbę, musimy skorzystać z funkcji int(), która przyjmuje napis i zwraca liczbę całkowitą. Przykładowo możemy z niej skorzystać w ten sposób:

wejscie: str = input("Podaj liczbę:")
liczba: int = int(wejscie)
liczba = liczba * 2
print(f"Twoja liczba to: {liczba}")

Tym razem program prawidłowo wypisuje już podwojoną, wpisaną przez nas liczbę.

Czytanie wejścia z pliku​

Na maturze (i w życiu programisty też), często nie będziemy czytali danych z wejścia standardowego programu, ale z pliku. Załóżmy, że mamy dany plik z danymi, który wygląda następująco:

Jan Nowak
Anna Kowalska
Marzena Wiśniewska
Kamil Wójcik

Jak widzimy, jest to lista imion i nazwisk - dane każdej osoby znajdują się w oddzielnych linijkach i oddzielone są znakiem spacji. Każda linijka jest też zakończona niewidzialnym znakiem końca linii (być może widzieliście go kiedyś w Wordzie, kiedy włączyliście znaki niedrukowane). Jeśli plik został stworzony w Windowsie, to znakiem końca linii jest \r\n, a jeśli w systemie zgodnym ze standardem UNIX (np. Linux albo macOS) to jest to \n.

Żeby odczytać zawartość pliku, musimy go najpierw otworzyć przy użyciu funkcji open(), która przyjmuje dwa argumenty:

  1. nazwa pliku - jeśli plik znajduje się w tym samym katalogu, w którym uruchamiany program, to podanie nazwy pliku (wraz z rozszerzeniem) jest wystarczające, ale można także podać jego ścieżkę względną lub bezwzględną
  2. tryb dostępu - do wyboru mamy trzy tryby dostępu do pliku:
  • r, czyli tylko do odczytu,
  • r+, czyli do odczytu i zapisu, wskaźnik pisania zostaje ustawiony na początku pliku i funkcja powoduje błąd jeśli plik nie istnieje
  • a+, czyli do odczytu i zapisu, wskaźnik pisania zostaje ustawiony na końcu pliku, w przypadku braku pliku zostaje stworzony nowy

Do czytania z pliku wystarczy nam dostęp w trybie tylko do odczytu, czyli r. Funkcja open() zwraca nam obiekt reprezentujący otwarty plik. Możeny z niego następnie odczytać przy pomocy funkcji jednej z trzech funkcji:

  • read - odczytuje cały plik i zwraca go jako napis,
  • readline - odczytuje jedną (kolejną) linijkę z pliku,
  • readlines - zwraca listę napisów, z których każdy zawiera jedną linijkę z pliku.

Często najwygodniejsza będzie dla nas funkcja readlines(). W praktyce jej wykorzystanie będzie wyglądało w ten sposób:

plik = open("nazwiska.txt")
nazwiska: list[str] = plik.readlines()
print(nazwiska)

Powyższy program powinien na wyjście standardowe wypisać:

# W systemie Windows
['Jan Nowak\r\n', 'Anna Kowalska\r\n', 'Marzena Wiśniewska\r\n', 'Kamil Wójcik\r\n']
# W systemie Linux/macOS
['Jan Nowak\n', 'Anna Kowalska\n', 'Marzena Wiśniewska\n', 'Kamil Wójcik\n']

Więcej o tym, jak korzystać z pozostałych funkcji jak i z funkcji readlines() będzie po wprowadzeniu do naszego programu pętli.

Pobieranie argumentów programu​

Naszym programom możemy także przekazywać parametry przez argumenty wykonania. Do tej pory poznaliśmy dwie metody uruchamiania programów pythonowych:

  1. Poprzez wpisanie kodu programu do interpretera
  2. Poprzez napisaniu skryptu (pliku o rozszerzeniu .py), który zostanie wykonany przez interpreter.

Argumenty można przekazywać tylko do programów, które uruchamiane są zgodnie z drugą metodą.

Przyjmijmy, że chcemy napisać program, który dodaje do siebie dwa argumenty otrzymane przy wykonywaniu programu. W systemie operacyjnym Linux moglibyśmy wykonać taki program w ten sposób:

informacja

W zapisie poleceń wykonywanych w wierszu poleceń linie zaczynające się od $ oznaczają polecenia wpisane przez programistę, a > oznaczają linie wypisane przez program.

W poniższym przykładzie widzimy wykonanie jednego polecenia, które wypisało liczbę 6. Polecenie to składa się z kilku części:

  • python3 to nazwa programu zainstalowanego na naszym komputerze, czyli w tym przypadku interpreter Pythona w wersji 3,
  • main.py to argument, który zostaje przekazany do interpretera, czyli nazwa pliku z programem, który napisaliśmy,
  • 2 i 4 to argumenty, które zostaną przekazane do naszego programu w pliku main.py, może ich być dowolnie wiele.
$ python3 main.py 2 4
> 6

Żeby odczytywać argumenty programu musimy skorzystać z biblioteki sys oraz znajdującej się w niej wartości argv. Wartość argv przechowuje listę argumentów, które zostały przekazane do programu. Dla powyższego przykładowego wywołania programu, zawartość pliku main.py wyglądałaby następująco:

# Importujemy bibliotekę sys
import sys

# Odczytujemy pole przechowujące argumenty programu
argumenty: list[str] = sys.argv

# Wykonujemy obliczenie
liczba1 = int(argumenty[0])
liczba2 = int(argumenty[1])
print(liczba1 + liczba2)

Jeśli nasz program przyjmuje argumenty wejściowe, to dobrą praktyką jest sprawdzenie czy ich liczba się zgadza oraz czy są poprawne. Jeśli nie są poprawne, to powinniśmy wpisać błąd w formacie podobnym do tego:

Error: Niepoprawna liczba argumentów
Usage: python3 main.py <liczba1> <liczba2>