在 Python 3 中，输入与输出（I/O）是编程中最基础的操作之一。无论是与用户交互、读取文件，还是将数据打印到控制台，Python 都提供了简洁、强大的内置函数和标准库支持。本文将系统地介绍 Python 3 中的输入与输出，涵盖控制台 I/O、文件 I/O、格式化输出以及相关的高级用法。

1. 控制台输入：input()

input() 函数用于从标准输入（通常是键盘）读取一行文本，并将其作为字符串返回（末尾的换行符会被自动去除）。

name = input("请输入您的名字：")
print("你好，" + name)

• 可以传入一个字符串作为提示信息（prompt），该信息会直接打印在输入光标前。
• 读取到的内容始终是 字符串 类型。如果需要整数、浮点数等，必须显式进行类型转换：

age = int(input("请输入年龄："))          # 转为整数
height = float(input("请输入身高（米）：")) # 转为浮点数

注意：若输入无法转换为目标类型，程序会抛出 ValueError，实际开发中应使用 try...except 进行异常处理。

2. 控制台输出：print()

print() 函数用于将对象输出到标准输出（默认是屏幕）。其完整签名如下：

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

• *objects：一个或多个要打印的对象，Python 会自动调用 str() 将其转换为字符串。
• sep：分隔符，默认为一个空格。例如 print(1, 2, 3, sep='-') 输出 1-2-3。
• end：结尾字符串，默认为换行符 \n。可以改成其他字符，如 print("Hello", end='') 则不换行。
• file：指定输出流，默认是 sys.stdout，可以重定向到文件或其它类文件对象。
• flush：是否强制刷新缓冲区，默认为 False。

print("Python", 3, "入门", sep=" | ")   # 输出：Python | 3 | 入门
print("进度", end="...")               # 不换行
print("完成")                          # 接着上一行输出：进度...完成

3. 格式化输出

在实际开发中，我们经常需要将变量插入到字符串中。Python 3 提供了三种主流方式。

3.1 旧式 % 格式化（C 风格）

name = "Alice"
age = 25
print("我的名字是 %s，今年 %d 岁。" % (name, age))

3.2 str.format() 方法

更强大、更灵活，使用 {} 占位符。

print("我的名字是 {}，今年 {} 岁。".format(name, age))
# 可指定位置参数
print("我的名字是 {0}，今年 {1} 岁。".format(name, age))
# 也可使用关键字参数
print("我的名字是 {n}，今年 {a} 岁。".format(n=name, a=age))

3.3 f-string（字面量格式化字符串，Python 3.6+）

最简洁、推荐的方式。在字符串前加 f，然后在 {} 内直接写表达式。

print(f"我的名字是 {name}，今年 {age} 岁。")
# 还可以调用方法或计算
print(f"明年我将 {age + 1} 岁。")

4. 文件输入与输出

Python 通过内置的 open() 函数打开文件，返回文件对象，然后进行读写操作。

4.1 打开文件

f = open('data.txt', 'r', encoding='utf-8')  # 只读模式，指定编码

常用模式：

• 'r'：只读（默认）
• 'w'：写入（会覆盖已有内容）
• 'a'：追加（在文件末尾添加）
• 'x'：独占创建，如果文件存在则失败
• 'b'：二进制模式（如 'rb'、'wb'）
• '+'：读写模式（如 'r+'）

4.2 读取文件

• read(size)：读取指定字节数，不指定则读取全部。
• readline()：读取一行。
• readlines()：读取所有行，返回字符串列表。

with open('data.txt', 'r', encoding='utf-8') as f:
    content = f.read()
    print(content)

使用 with 语句（上下文管理器）可以确保文件自动关闭，推荐使用。

4.3 写入文件

• write(string)：写入字符串。
• writelines(list)：写入多个字符串（不自动添加换行符）。

with open('output.txt', 'w', encoding='utf-8') as f:
    f.write("第一行\n")
    f.write("第二行\n")

5. 标准流对象：sys.stdin、sys.stdout、sys.stderr

Python 的 sys 模块提供了标准输入、输出、错误流。input() 本质上是 sys.stdin.readline() 的简化，print() 默认写入 sys.stdout。

import sys

# 从标准输入读取一行
line = sys.stdin.readline()
# 直接写入标准输出
sys.stdout.write("Hello\n")
# 写入错误流
sys.stderr.write("出错了！\n")

这些对象可以被重定向，例如将输出写入文件或管道，用于脚本间的数据传递。

6. 输入输出中的异常处理

• 读取文件时可能引发 FileNotFoundError、PermissionError 等。
• 类型转换输入时可能引发 ValueError。
• 建议使用 try...except 进行容错处理：

try:
    num = int(input("输入整数："))
    print(f"平方是 {num**2}")
except ValueError:
    print("输入无效，请输入整数。")

7. Python 2 与 Python 3 的区别

• 在 Python 2 中，input() 会尝试将输入当作 Python 表达式求值（不安全且易错），而 raw_input() 才返回字符串。Python 3 将 raw_input() 重命名为 input()，并移除了旧版的 input()。
• Python 3 中 print 是一个函数（需要括号），而 Python 2 中 print 是一条语句。

8. 小贴士

• 使用 print("内容", end="") 可实现同一行覆盖输出（配合 \r 实现进度条效果）。
• 读写大文件时，推荐使用循环逐行读取，避免一次性加载全部内容占用内存。
• 始终指定文件编码（如 utf-8）以避免跨平台乱码问题。

总结

Python 3 的输入输出机制设计得简洁而强大：

• input() 和 print() 满足绝大多数交互需求；
• 多种格式化方式（尤其是 f-string）让字符串拼接更加优雅；
• 文件操作配合 with 语句安全高效；
• sys 流对象提供了底层控制能力。

掌握这些基本工具，即可轻松处理 Python 程序中的数据流动。如果有更具体的使用场景（如 JSON 序列化、二进制数据处理、管道通信等），还有专门的库（如 json、pickle、subprocess）可以进一步探索。