第1章 1.5 输入输出与错误处理

上章回顾：上一章我们折腾了字符串，学会用引号和 heredoc/nowdoc 往变量里塞大段文字。说白了，程序就是「加工数据的工厂」，光有原材料（数据）还不够，我们得学会把东西放进去（输入）和把结果拿出来（输出），还得学会机器坏了怎么办（错误处理）。这一章，我们让这个工厂能真正跑起来。

🎯 开场 3 分钟：为什么要学这个？

你有没有遇到过这些情况？

• 写了个计算器程序，结果只能在黑窗口里显示，想把结果存到文件里慢慢看？
• 每次改程序参数都要改代码，能不能启动时让我自己输入？
• 程序跑到一半突然崩了，满屏红色报错，完全不知道哪里出了问题？

这些都是输入输出（I/O）和错误处理没整明白导致的。说白了：

输入 = 跟程序说话，输出 = 程序跟你说话，错误处理 = 程序跟你说「我搞不定，但别慌」

学完这章，你能让程序真正和你互动——问你要数据、处理完告诉你结果、万一翻车了还能体面收场。

🧱 基础 25 分钟：核心概念\n\n\n\n\n\n

什么是输入输出？

生活类比：想象你去早餐店点餐。

• 输入 = 你跟店员说「老板，来碗豆浆加油条」
• 输出 = 店员把做好的豆浆和油条端给你

程序也一样：

# 输入：让用户输入名字
名字 = input("你叫什么？")

# 输出：打印问候语
print("你好，" + 名字 + "！欢迎光临")

运行效果：

你叫什么？张三
你好，张三！欢迎光临

input() 就是程序「问你话」，print() 就是「告诉你结果」。

print() 的各种姿势

print() 不只是打印文字，它还是个多面手：

# 1. 打印单个字符串
print("你好世界")

# 2. 打印多个内容（自动加空格）
print("我", "爱", "编程")

# 3. 指定分隔符
print("2024", "01", "15", sep="-")

# 4. 指定结束符（默认换行，改成空格）
print("第一行", end=" ")
print("第二行（不换行）")

# 5. 打印到文件
with open("结果.txt", "w", encoding="utf-8") as f:
print("写入文件的内容", file=f)

输出：

你好世界
我 爱 编程
2024-01-15
第一行 第二行（不换行）

一句话解释：前几个好理解，第 5 个是往文件里写东西，「with open...as f」的意思是「打开文件当文件夹用，用完自动关」。

input() 的细节

input() 拿到的永远是字符串！这是个新手高频踩坑点：

# 陷阱：直接做加法
年龄 = input("你几岁？")
print("明年你就", 年龄 + 1, "岁了")  # ❌ 报错！字符串不能直接加数字

# 正确做法：转成数字
年龄 = input("你几岁？")
print("明年你就", int(年龄) + 1, "岁了")  # ✅ 先把字符串转成整数

输入：

你几岁？25
明年你就 26 岁了

一句话解释：int() 是把字符串「翻译」成整数的函数。input() 问用户要什么，用户给的都是文字（字符串），想当数字用就得转换。

格式化输出：f-string（推荐）

拼接字符串用 + 太累了，Python 3.6+ 提供了f-string，超方便：

姓名 = "王小明"
年龄 = 18
成绩 = 95.5

# f-string 写法：前面加个 f，里面用 {} 包裹变量
print(f"学生：{姓名}，年龄：{年龄}岁，成绩：{成绩}分")

# 还能做计算
print(f"明年 {姓名} 就 {年龄 + 1} 岁了")

# 保留小数位数
print(f"平均分：{成绩:.1f}")  # .1f 表示保留1位小数

输出：

学生：王小明，年龄：18岁，成绩：95.5分
明年 王小明 就 19 岁了
平均分：95.5

生活类比：f-string 就像填表，直接在表格的空格里填内容，不用再剪剪贴贴。

错误处理：try...except

程序翻车是常态，关键是怎么体面地处理：

# 场景：让用户输入两个数，做除法
try:
a = input("请输入被除数：")
b = input("请输入除数：")
结果 = int(a) / int(b)
print(f"结果是：{结果}")
except ValueError:
print("⚠️  输入的不是有效数字，请重新输入")
except ZeroDivisionError:
print("⚠️  除数不能为0，老弟！")
except Exception as e:
print(f"⚠️  出了点小问题：{e}")
finally:
print("——程序执行完毕——")

运行效果（除数为0时）：

请输入被除数：10
请输入除数：0
⚠️  除数不能为0，老弟！
——程序执行完毕——

一句话解释：try 里的代码「试试看」，except 捕获具体错误类型，「finally」是不管成功失败都执行的收尾代码。

读取文件：read / readline / readlines

文件是最常见的输入来源：

# 读取整个文件（适合小文件）
with open("购物清单.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
内容 = f.read()
print(内容)

# 逐行读取（适合大文件）
with open("购物清单.txt", "r", encoding="utf-8") as f:
for 行 in f:
    print(行.strip())  # .strip() 去掉每行末尾的换行符

一句话解释：open("文件名", "r", encoding="utf-8")，「r」是 reading，「encoding="utf-8"」是告诉电脑用 UTF-8 编码读中文。

🔥 实战 35 分钟：3 个递进小项目

项目 1：个人介绍问答机（5 分钟）

# 个人介绍问答机
print("=" * 20)
print("欢迎使用个人信息采集器")
print("=" * 20)

姓名 = input("1. 你叫什么？")
城市 = input("2. 你住在哪个城市？")
职业 = input("3. 你的职业是？")
爱好 = input("4. 你有什么爱好？")

print()
print("📋 以下是你的信息确认：")

print("-" * 20)
print(f"姓名：{姓名}")
print(f"城市：{城市}")
print(f"职业：{职业}")
print(f"爱好：{爱好}")
print("-" * 20)
print("信息已录入，感谢配合！")

预期输出：

====================
欢迎使用个人信息采集器
====================
1. 你叫什么？李四
2. 你住在哪个城市？北京
3. 你的职业是？程序员
4. 你有什么爱好？跑步
📋 以下是你的信息确认：
--------------------
姓名：李四
城市：北京
职业：程序员
爱好：跑步
--------------------
信息已录入，感谢配合！

一句话解释：收集4条用户输入，用 f-string 拼成完整信息展示出来。核心就是 input() + print() 的配合。

项目 2：通讯录管理器（15 分钟）

从文件读取联系人，做增删改查：

import json
import os

通讯录文件 = "通讯录.json"

# 初始化：如果文件不存在，创建一个空通讯录
if not os.path.exists(通讯录文件):
with open(通讯录文件, "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump({}, f, ensure_ascii=False)

def 加载通讯录():
with open(通讯录文件, "r", encoding="utf-8") as f:
    return json.load(f)

def 保存通讯录(通讯录):
with open(通讯录文件, "w", encoding="utf-8") as f:
    json.dump(通讯录, f, ensure_ascii=False, indent=2)

def 显示菜单():
print("\n📒 通讯录管理")
print("1. 查看所有联系人")
print("2. 添加联系人")
print("3. 删除联系人")
print("4. 退出")

def 查看联系人(通讯录):
if not 通讯录:
    print("通讯录是空的，快添加一个吧！")
    return
for 姓名, 电话 in 通讯录.items():
    print(f"  {姓名}：{电话}")

def 添加联系人(通讯录):
姓名 = input("请输入姓名：")
电话 = input("请输入电话：")
通讯录[姓名] = 电话
保存通讯录(通讯录)
print(f"✅ 已添加 {姓名}，电话：{电话}")

def 删除联系人(通讯录):
姓名 = input("请输入要删除的姓名：")
if 姓名 in 通讯录:
    del 通讯录[姓名]
    保存通讯录(通讯录)
    print(f"✅ 已删除 {姓名}")
else:
    print(f"⚠️  没找到 {姓名} 这个联系人")

# 主循环
while True:
显示菜单()
选择 = input("请选择功能（1-4）：")
通讯录 = 加载通讯录()

if 选择 == "1":
    查看联系人(通讯录)
elif 选择 == "2":
    添加联系人(通讯录)
elif 选择 == "3":
    删除联系人(通讯录)
elif 选择 == "4":
    print("再见！👋")
    break
else:
    print("⚠️  无效选择，请输入 1-4 之间的数字")

预期输出（添加两个联系人后查看）：

📒 通讯录管理
1. 查看所有联系人
2. 添加联系人
3. 删除联系人
4. 退出
请选择功能（1-4）：2
请输入姓名：张三
请输入电话：13800138000
✅ 已添加 张三，电话：13800138000

请选择功能（1-4）：1
📒 通讯录管理
1. 查看所有联系人
2. 添加联系人
3. 删除联系人
4. 退出
张三：13800138000

一句话解释：用 JSON 文件存数据，json.dump() 写入，json.load() 读取。程序运行时会保存到硬盘，关闭后再打开数据还在。

项目 3：数据清洗脚本（15 分钟）

读取 CSV 文件，筛选并统计：

import csv

# 模拟一份成绩单 CSV（实际使用时从文件读取）
成绩数据 = """姓名,语文,数学,英语
王小明,85,92,88
李四,78,85,92
张小红,95,88,91
陈大明,62,75,68
刘小丽,88,95,87
"""

# 写入临时文件模拟
with open("成绩单.csv", "w", encoding="utf-8", newline="") as f:
f.write(成绩数据)

# 读取并清洗数据
平均分列表 = []
优秀生 = []
不及格 = []

try:
with open("成绩单.csv", "r", encoding="utf-8") as f:
    reader = csv.DictReader(f)
    for 行 in reader:
        try:
            姓名 = 行["姓名"]
            语文 = int(行["语文"])
            数学 = int(行["数学"])
            英语 = int(行["英语"])

            平均分 = (语文 + 数学 + 英语) / 3
            平均分列表.append(平均分)

            if 平均分 >= 90:
                优秀生.append(f"{姓名}({平均分:.1f})")
            if 语文 < 60 or 数学 < 60 or 英语 < 60:
                不及格.append(姓名)

            print(f"{姓名}：语文{语文}，数学{数学}，英语{英语}，平均{平均分:.1f}")

        except ValueError as e:
            print(f"⚠️  数据格式错误：{行}，原因：{e}")

except FileNotFoundError:
print("⚠️  文件不存在！")
except Exception as e:
print(f"⚠️  发生错误：{e}")

# 统计结果
print("\n" + "=" * 30)
print("📊 统计结果")
print("=" * 30)

if 平均分列表:
print(f"全班平均分：{sum(平均分列表)/len(平均分列表):.1f}")
print(f"最高分：{max(平均分列表):.1f}")
print(f"最低分：{min(平均分列表):.1f}")

if 优秀生:
print(f"🌟 优秀生（≥90分）：{', '.join(优秀生)}")
else:
print("🌟 优秀生（≥90分）：暂无")

if 不及格:
print(f"⚠️  有不及格科目：{', '.join(不及格)}")
else:
print("⚠️  有不及格科目：暂无")

预期输出：

王小明：语文85，数学92，英语88，平均88.3
李四：语文78，数学85，英语92，平均85.0
张小红：语文95，数学88，英语91，平均91.3
陈大明：语文62，数学75，英语68，平均68.3
刘小丽：语文88，数学95，英语87，平均90.0

==============================
📊 统计结果
==============================
全班平均分：84.6
最高分：91.3
最低分：68.3
🌟 优秀生（≥90分）：张小红(91.3), 刘小丽(90.0)
⚠️  有不及格科目：陈大明

一句话解释：用 csv.DictReader 逐行读文件，每个学生的三科成绩转成整数后计算平均分，遇到无效数据用 try...except 捕获，不影响后续处理。

💪 进阶 20 分钟：常见坑 + 性能小贴士

❌ 坑 1：input() 拿到的永远是字符串

# ❌ 错误
价格 = input("商品价格：")
折后价 = 价格 * 0.8  # 字符串不能直接乘！

# ✅ 正确
价格 = float(input("商品价格："))  # 转成小数
折后价 = 价格 * 0.8

❌ 坑 2：文件路径里的反斜杠

# ❌ 错误（Windows 路径）
with open("C:\Users\张三\文档\成绩单.txt", "r") as f:  # \U \T 等会被当成转义符

# ✅ 正确（两种方式）
# 方式1：raw string
with open(r"C:\Users\张三\文档\成绩单.txt", "r") as f:
# 方式2：正斜杠（Python 跨平台兼容）
with open("C:/Users/张三/文档/成绩单.txt", "r") as f:

❌ 坑 3：打开文件忘了关

# ❌ 错误（文件没关，可能丢数据）
f = open("test.txt", "w")
f.write("你好")
# 如果这中间程序崩了，文件可能没写入

# ✅ 正确（with 自动关）
with open("test.txt", "w") as f:
f.write("你好")
# with 块结束自动关闭，出错也关

❌ 坑 4：捕获了异常却啥也不干

# ❌ 错误（静默吞掉错误，debug 地狱）
try:
结果 = int(用户输入)
except:
pass

# ✅ 正确（至少打印出来）
try:
结果 = int(用户输入)
except ValueError as e:
print(f"⚠️  无效输入：{e}")

❌ 坑 5：循环中修改正在遍历的列表

# ❌ 错误
列表 = [1, 2, 3, 4, 5]
for 数 in 列表:
if 数 % 2 == 0:
    列表.remove(数)  # 边遍历边删，可能漏元素

# ✅ 正确（遍历副本）
列表 = [1, 2, 3, 4, 5]
for 数 in 列表[:]:  # 切片 [:] 创建副本
if 数 % 2 == 0:
    列表.remove(数)

性能小贴士：大量输出用 sys.stdout

import sys

# 如果输出很多行，用 write 比 print 稍快
输出列表 = [f"第{i}行" for i in range(1000)]

# 普通方式（每行都调用 print）
for 内容 in 输出列表:
print(内容)

# 优化方式（最后一起输出）
sys.stdout.write("\n".join(输出列表))

调试技巧：三剑客

# 1. print 大法（最简单）
print(f"调试：变量a = {a}, 变量b = {b}")

# 2. assert 大法（断言，条件不对就报错）
assert a > 0, f"a 必须是正数，当前值是 {a}"

# 3. logging 大法（生产环境推荐）
import logging
logging.basicConfig(level=logging.DEBUG)
logger = logging.getLogger(__name__)
logger.debug(f"变量a = {a}")
logger.info("程序运行正常")
logger.warning("警告：接近上限")
logger.error("出错了！")

✏️ 练习题 + 作业题

练习题（5 道，10 分钟）

练习 1（2 分钟）：个人信息输出
- 输入：运行程序，输入姓名「张三」，年龄「28」
- 预期输出：张三，你好！你今年 28 岁了
- 提示：注意 input 拿到的是字符串，int() 转年龄后才能 +1

练习 2（2 分钟）：加个判断
- 输入：在练习 1 基础上，增加判断，如果年龄 ≥ 18，额外输出「你是成年人」
- 预期输出：张三，你好！你今年 28 岁了\n你是成年人
- 提示：input 获取年龄后，用 if 判断即可

练习 3（2 分钟）：处理新数据
- 输入：有一份 JSON 文件 {"苹果": 5, "香蕉": 3, "橙子": 8}，统计水果总数
- 预期输出：水果总数：16
- 提示：参考项目 2 的 JSON 读写，用 sum(values) 求和

练习 4（2 分钟）：串联两个项目
- 输入：在项目 2 通讯录基础上，增加「搜索」功能
- 预期输出：输入姓名能查到对应电话，查不到提示「未找到」
- 提示：在主循环里加一个 "5. 搜索" 选项

练习 5（2 分钟）：错误处理
- 输入：程序要求输入数字，用户输入「abc」
- 预期输出：⚠️ 输入的不是有效数字
- 提示：用 try...except ValueError 捕获错误

作业题（30 分钟 - 2 小时）

作业：做一个「个人财务小管家」

需求描述：
帮小明管理零花钱，支持记录收入/支出、查看余额、导出月报。

功能点：
1. 记账：输入「收入/支出 + 金额 + 备注」，保存到 JSON 文件
2. 查账：查看所有记录，支持按类型筛选（只看支出或只看收入）
3. 余额：显示当前余额（收入总和 - 支出总和）
4. 月报：生成月份统计（本月收入多少、支出多少、结余多少）

加分项：
1. 支持按月份筛选（如只看 2024-01 的记录）
2. 添加「预算」功能，设定每月预算，超支时警告

验收标准：
- 能成功运行，不报错
- 数据保存到 JSON 文件后，关闭程序再打开，数据还在
- 余额计算正确

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📚 总结 + 资源

本章 3 个核心点

1. 输入靠 input()，输出靠 print()，但 input 拿到的永远是字符串，要转换再用
2. 错误处理用 try...except，让程序翻车时也能体面收场，而不是满屏红色报错
3. 文件 I/O 用 with open...as，省去手动关闭文件的麻烦，数据能持久保存

延伸学习资源

• Python 官方文档：输入输出 —— 最权威的参考手册
• Python 官方文档：错误和异常 —— 错误处理的详细说明
• 书籍《Python编程：从入门到实践》—— 第 10 章文件和数据，第 14 章测试代码

互动钩子：

💬 你在写程序时踩过哪些输入输出或错误处理的坑？评论区聊聊，老粉优先回复！

下章预告：

现在你学会了「让程序和你说话」，但如果需要根据不同情况做不同处理呢？比如「成绩及格 print 鼓励，挂科 print 安慰」—— 下一章我们来解决这个问题。