2.1.4 输入与输出

本节定位

这一节让程序开始和用户互动。你会学会用 input 接收信息、用 print 展示结果，并掌握 f-string 格式化输出，为后面的命令行工具、API 调试和结果展示打基础。

学习目标

• 掌握 print() 的各种用法和格式化输出
• 学会用 input() 获取用户输入
• 理解 f-string 格式化的高级用法
• 能编写简单的交互式程序

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新人学 Python 时，先抓住这条线就够了：程序拿到输入，做一点处理，再输出结果。后面的 CLI、API、RAG 和 Agent 本质上也都在重复这条线。

先看一个小程序

service = input("请输入服务名称: ")
latency_ms = int(input("请输入延迟（ms）: "))

print(f"服务: {service}")
print(f"延迟秒数: {latency_ms / 1000:.2f}")
print(f"10 ms 后的告警阈值: {latency_ms + 10} ms")

运行效果：

字段	值
服务输入	登录 API
延迟输入	185 ms
打印秒数	0.18
打印阈值	195 ms

这就是最基本的输入输出——input() 负责接收数据，print() 负责展示结果。

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print() 详解

print() 是你最常用的函数，没有之一。

print() 基本用法

# 打印字符串
print("Hello, World!")

# 打印数字
print(42)
print(3.14)

# 打印变量
name = "Python"
print(name)

# 打印表达式的结果
print(1 + 2 + 3)   # 6

打印多个值

# 用逗号分隔，print 会自动用空格连接
print("服务:", "登录 API", "延迟:", 185, "ms")
# 输出: 服务: 登录 API 延迟: 185 ms

# 自定义分隔符
print("2026", "01", "15", sep="-")
# 输出: 2026-01-15

print("lint", "test", "deploy", sep=" | ")
# 输出: lint | test | deploy

控制换行

# 默认每个 print 之后会换行
print("第一行")
print("第二行")
# 输出:
# 第一行
# 第二行

# 用 end 参数改变结尾字符
print("Hello", end=" ")
print("World")
# 输出: Hello World（在同一行）

# 用 end 实现简单的进度显示
print("加载中", end="")
print(".", end="")
print(".", end="")
print(".", end="")
print(" 完成！")
# 输出: 加载中... 完成！

打印特殊字符

# 换行符 \n
print("第一行\n第二行\n第三行")
# 输出:
# 第一行
# 第二行
# 第三行

# 制表符 \t（用来对齐）
print("任务\t负责人\t状态")
print("登录 API\tMina\t完成")
print("仪表盘 UI\tKai\t进行中")
# 输出:
# 任务    负责人    状态
# 登录 API    Mina    完成
# 仪表盘 UI    Kai      进行中

# 反斜杠本身 \\
print("文件路径: C:\\Users\\Desktop")

# 原始字符串（不处理转义）
print(r"文件路径: C:\Users\Desktop")  # r 前缀表示原始字符串

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f-string 格式化（重点）

f-string 是 Python 3.6 引入的字符串格式化方式，也是目前最推荐的方式。

f-string 基本用法

service = "登录 API"
owner = "Mina"
latency_ms = 92.567

# 在字符串前加 f，花括号里放变量名
print(f"{service} 由 {owner} 负责")
# 输出: 登录 API 由 Mina 负责

# 花括号里可以放任何表达式
print(f"下一次重试编号是 {2 + 1}")
print(f"服务名称有 {len(service)} 个字符")
print(f"是否低于 100 ms 目标？{'是' if latency_ms < 100 else '否'}")

数字格式化

这是 f-string 最强大的功能之一：

# 控制小数位数
pi = 3.141592653589793
print(f"π = {pi:.2f}")     # 3.14（保留 2 位小数）
print(f"π = {pi:.4f}")     # 3.1416（保留 4 位小数）

# 百分比
accuracy = 0.8734
print(f"准确率: {accuracy:.1%}")   # 87.3%
print(f"准确率: {accuracy:.2%}")   # 87.34%

# 千分位分隔
population = 1400000000
print(f"人口: {population:,}")      # 1,400,000,000
print(f"人口: {population:_}")      # 1_400_000_000

# 科学计数法
speed_of_light = 299792458
print(f"光速: {speed_of_light:.2e} m/s")  # 3.00e+08 m/s

# 整数补零
for i in range(1, 4):
    print(f"第 {i:03d} 集")  # 第 001 集、第 002 集、第 003 集

对齐和填充

# 左对齐、右对齐、居中
name = "Python"
print(f"|{name:<20}|")   # |Python              |  左对齐
print(f"|{name:>20}|")   # |              Python|  右对齐
print(f"|{name:^20}|")   # |       Python       |  居中

# 用指定字符填充
print(f"|{name:*<20}|")  # |Python**************|
print(f"|{name:*>20}|")  # |**************Python|
print(f"|{name:*^20}|")  # |*******Python*******|

# 实际应用：打印一个简单的表格
print(f"{'服务':<16}{'延迟':>10}")
print("-" * 20)
print(f"{'登录 API':<16}{95:>10}")
print(f"{'搜索 API':<16}{187:>10}")
print(f"{'Worker':<16}{42:>10}")

输出：

服务                延迟
--------------------
登录 API             95
搜索 API            187
Worker              42

格式化速查表

格式	含义	示例	结果
:.2f	保留 2 位小数	f"{3.14159:.2f}"	3.14
:.1%	百分比（1 位小数）	f"{0.873:.1%}"	87.3%
:,	千分位分隔	f"{1000000:,}"	1,000,000
:.2e	科学计数法	f"{12345:.2e}"	1.23e+04
:03d	补零到 3 位	f"{5:03d}"	005
:<10	左对齐，宽度 10	f"{'hi':<10}"	hi________
:>10	右对齐，宽度 10	f"{'hi':>10}"	________hi
:^10	居中，宽度 10	f"{'hi':^10}"	____hi____

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input() 获取用户输入

input() 会暂停程序，等待用户输入，然后返回用户输入的字符串。

input() 基本用法

# input() 返回的始终是字符串！
service = input("请输入服务名称: ")
print(f"正在检查 {service}！")
print(type(service))  # <class 'str'>

重要：input() 返回的是字符串

# 常见陷阱
latency = input("请输入延迟（ms）: ")  # 用户输入 185
print(type(latency))                # <class 'str'>，不是 int！

# 如果直接做数学运算会出问题
# print(latency + 10)  # 报错！字符串不能和数字相加

# 正确做法：先转换类型
latency = int(input("请输入延迟（ms）: "))   # 输入的同时转成整数
print(f"告警阈值: {latency + 10} ms")

# 如果需要浮点数
timeout = float(input("请输入超时时间（秒）: "))
print(f"超时时间是 {timeout} 秒")

处理非法输入

用户可能输入你预期之外的内容：

# 用户输入了 "abc" 而不是数字
# latency_ms = int(input("请输入延迟毫秒数: "))  # 会报 ValueError!

# 安全的做法（后面学了异常处理会更优雅）
user_input = input("请输入一个数字: ")
if user_input.isdigit():
    number = int(user_input)
    print(f"你输入的数字是: {number}")
else:
    print("这不是一个有效的数字！")

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综合案例

案例 1：简易计算器

print("=== 简易计算器 ===")
num1 = float(input("请输入第一个数: "))
num2 = float(input("请输入第二个数: "))

print(f"\n计算结果:")
print(f"{num1} + {num2} = {num1 + num2}")
print(f"{num1} - {num2} = {num1 - num2}")
print(f"{num1} × {num2} = {num1 * num2}")
if num2 != 0:
    print(f"{num1} ÷ {num2} = {num1 / num2:.2f}")
else:
    print("除数不能为 0！")

案例 2：AI 训练报告生成器

# 模拟训练结果数据
model_name = "ResNet-50"
total_epochs = 100
train_accuracy = 0.9534
val_accuracy = 0.9187
train_loss = 0.1245
val_loss = 0.2891
training_hours = 2.5

# 生成格式化的报告
print("=" * 40)
print(f"{'模型训练报告':^40}")
print("=" * 40)
print(f"模型名称:     {model_name}")
print(f"训练轮数:     {total_epochs}")
print(f"训练准确率:   {train_accuracy:.2%}")
print(f"验证准确率:   {val_accuracy:.2%}")
print(f"训练损失:     {train_loss:.4f}")
print(f"验证损失:     {val_loss:.4f}")
print(f"训练时长:     {training_hours:.1f} 小时")
print("-" * 40)

# 判断模型状态
gap = train_accuracy - val_accuracy
if gap > 0.05:
    print(f"⚠️  过拟合风险: 训练/验证差距 {gap:.2%}")
else:
    print(f"✅  模型状态良好: 训练/验证差距 {gap:.2%}")
print("=" * 40)

输出摘要：

字段	值
模型	ResNet-50
训练轮数	100
准确率	训练 95.34%，验证 91.87%
损失	训练 0.1245，验证 0.2891
训练时长	2.5 小时
告警	过拟合风险：差距 3.47%

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动手练习

练习 1：项目状态卡

写一个程序，接收功能名、负责人、已完成任务数和总任务数，然后生成格式化的项目状态卡：

feature = input("功能名称: ")
owner = input("负责人: ")
completed_tasks = int(input("已完成任务数: "))
total_tasks = int(input("总任务数: "))
progress = completed_tasks / total_tasks

# 在下方生成项目状态卡
print("=" * 34)
print(f"功能:     {feature}")
print(f"负责人:   {owner}")
print(f"进度:     {progress:.1%}")
print(f"剩余任务: {total_tasks - completed_tasks}")
print("=" * 34)

练习 2：项目估算表

# 输入任务信息
task1 = "API 接口"
hours1 = 5.0
rate1 = 40

task2 = "UI 打磨"
hours2 = 3.5
rate2 = 40

# 打印项目估算表，要求：
# 1. 任务名左对齐，数字右对齐
# 2. 显示每项成本
# 3. 最后显示总计
# 提示：使用 f-string 对齐功能
subtotal1 = hours1 * rate1
subtotal2 = hours2 * rate2
total = subtotal1 + subtotal2

print("=" * 46)
print(f"{'任务':<18}{'小时':>8}{'费率':>6}{'成本':>12}")
print("-" * 46)
print(f"{task1:<18}{hours1:>8.1f}{rate1:>6}{subtotal1:>12.2f}")
print(f"{task2:<18}{hours2:>8.1f}{rate2:>6}{subtotal2:>12.2f}")
print("-" * 46)
print(f"{'总计':<32}{total:>14.2f}")

练习 3：延迟单位转换器

写一个程序，让用户输入毫秒延迟，然后输出对应的秒数和分钟数：

latency_ms = float(input("请输入延迟（ms）: "))
# 1000 毫秒 = 1 秒
# 60 秒 = 1 分钟
seconds = latency_ms / 1000
minutes = seconds / 60
print(f"{latency_ms:.2f} ms = {seconds:.2f} 秒")
print(f"{latency_ms:.2f} ms = {minutes:.2f} 分钟")

参考实现与讲解

1. input() 返回字符串。已完成/总任务数要用 int() 转换，延迟要用 float() 转换后才能做数学运算。
2. 状态卡输出应该有上下分隔线，并且内容来自用户实际输入。
3. 项目估算表应对齐列，并对给定数据算出成本 200.00、140.00，总计 340.00。
4. 当 latency_ms = 2500 时，秒数是 2.50，分钟数约为 0.04。
5. 转换失败时，检查是否输入了空值、非数字、全角数字，或把单位一起输入到了数字栏。

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留下的证据

学完这一页，至少保留这张证据卡：

概念

变量、类型、运算符、输入/输出、分支、循环、结构、函数或模块

代码

用于说明该概念的最小可运行 Python 代码片段

输出

打印值、类型、分支结果、循环 trace，或返回值

失败检查

类型不匹配、缩进错误、越界、可变数据或导入路径问题

期望产出

代码和打印结果，证明概念可行

小结

函数/语法	用途	关键点
print()	输出信息	sep 改分隔符，end 改结尾
input()	获取用户输入	返回值始终是字符串
f"..."	格式化字符串	{变量:格式} 控制显示方式
int() / float()	类型转换	input() 后通常需要转换

核心理解

输入和输出是程序与外界交互的窗口。 input() 让程序变得灵活（不同输入不同结果），print() 加上 f-string 格式化让输出变得专业美观。写代码时多用 print() 来查看中间结果，这是最基本的调试手段。