输入输出 | 小菜学编程

在上一节数学运算中，我们学会了在 Python 终端计算圆的面积，如下：

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>>> pi = 3.14159
>>> pi * 1.5 ** 2
7.065

但是，这样的方式多用于临时计算，不够灵活。那么，我们能否编写一个完整的程序，根据用户输入的圆半径，计算圆面积并输出到屏幕呢？

首先，我们来对程序进行分解：

获取用户输入内容，即圆的半径；
根据输入内容，计算圆的面积；
输出相应的计算结果；

现在，让我们逐一破解，完成这个程序。

输入

Python 提供了 input 函数，用于获取用户输入的内容，以输入圆半径为例：

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>>> radius = input('请输入圆的半径：')

注意到，提示语 请输入圆的半径： 作为参数传给了 input 函数。用户输入后，input 函数返回输入内容，被我们保存到变量 radius 。

这个语句执行后，Python 先输出提示语，并等待用户输入：

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>>> radius = input('请输入圆的半径：')
请输入圆的半径：

假设圆半径为 2，我们输入 2，并按回车：

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>>> radius = input('请输入圆的半径：')
请输入圆的半径：2

按下回车后，我们输入的内容便保存在变量 radius 了：

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>>> radius
'2'

我们再接再厉，用 radius 变量计算圆的面积：

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>>> 3.14159 * radius ** 2
Traceback (most recent call last):
    File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for ** or pow(): 'str' and 'int'

咦，居然报错了？原来，input 函数返回的数据是 字符串类型 ，不能参与数学运算。

数据类型

在 Python 中，以单引号 ' 或双引号 " 括起来的数据属于字符串类型：

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>>> radius
'2'

字符串类型一般用来保存文本，不能直接参与数学运算。如果要参与数学运算，需要将字符串类型转换成 数值类型 。 Python 中的数值类型分为以下几种：

整数 ( int )
浮点数 ( float )
布尔值 ( bool )
复数 ( complex )

不同的数据类型，底层存储结构也不尽相同。至于选哪种类型，得视具体场景而定。如果圆半径只有整数，选用 int 即可；如果圆半径需要支持小数，那就必须选择 float 。

我们选择浮点类型，以支持小数运算。调用 float 函数将 raius 变量转换成浮点数：

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>>> radius = float(radius)

将 radius 变量作为参数传给 float 函数，完成类型转换，并返回一个浮点数，重新赋值给 radius 变量。现在，radius 变量已经变成一个浮点数了：

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>>> radius
2.0

如果你不确定变量类型，可调用 type 函数进行检查：

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>>> type(radius)
<class 'float'>

接下来，再计算圆的面积，看结果如何：

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>>> 3.14159 * radius ** 2
12.56636

计算正确！

除了字符串和数值类型，Python 还内置了许多其他数据类型，例如：

列表 ( list )
元组 ( tuple )
集合 ( set )
字典 ( dict )
etc

现在先别急，在以后的教程中，我们会逐一接触并掌握它们。

我们趁热打铁，将上述代码整理成一个完整的程序，并保存到文件 circle-area.py ：

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# -*- encoding=utf8 -*-

# 提示用户输入半径，获取用户输入内容，并保存到变量 radius
radius = input('请输入圆的半径：')

# 将获取的圆半径从字符串转成浮点数，并更新到变量 radius
radius = float(radius)

# 计算圆的面积
area = 3.14159 * radius ** 2

# 将计算结果输出到屏幕
print(area)

现在打开命令行，执行程序：

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$ python circle-area.py
请输入圆的半径：1.5
7.0685775

如我们所料，屏幕上输出了计算结果。

输出

我们使用 print 函数，将计算结果输出到屏幕。但是只输出一个数字，未免显得太单调。有什么办法可以使输出内容更丰富吗？例如，输出 半径为1.5的圆面积是：7.0685775 ？

借助字符串格式化，我们可以将变量以指定格式插入到字符串中。例子如下：

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>>> pi = 3.14159
>>> '圆周率是：{}'.format(pi)
'圆周率是：3.14159'

'圆周率是：{}' 是待格式化字符串，其中 {} 是 占位符 ，代表变量插入位置。 format 是字符串格式化方法，为字符串占位符指定替换值。例子中，我们用变量 pi 的值替换原字符串中的占位符，因此最终的返回结果是 '圆周率是：3.14159' 。

如果圆周率只需保留小数点后两位，还可以在占位符上下功夫：

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>>> pi = 3.14159
>>> '圆周率是：{:.2f}'.format(pi)
'圆周率是：3.14'

占位符 {:.2f} 冒号后是格式描述 .2f ， f 代表 定点表示法 ，.2 代表小数点后两位。当然了，待格式化字符串可以包含多个占位符，用多个值进行替换：

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>>> pi = 3.14159
>>> e = 2.71828
>>> '圆周率是：{:.2f}，自然对数是：{:.2f}'.format(pi, e)
'圆周率是：3.14，自然对数是：2.72'

这样一来，我们可以将 circle-area.py 进一步修改成这样：

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# -*- encoding=utf8 -*-

# 提示用户输入半径，获取用户输入内容，并保存到变量 radius
radius = input('请输入圆的半径：')

# 将获取的圆半径从字符串转成浮点数，并更新到变量 radius
radius = float(radius)

# 计算圆的面积
area = 3.14159 * radius ** 2

# 将计算结果输出到屏幕
print('半径为{}的圆面积是：{:.2f}'.format(radius, area))

注意到，圆面积输出只保留小数点后两位。再次运行程序，结果输出已经像模像样了：

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$ python circle-area.py
请输入圆的半径：1.5
半径为1.5的圆面积是：7.07

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