Python输入输出处理

核心知识点

1. input() vs sys.stdin.readline()

   • input(): 内置函数，使用方便，但速度较慢。它会读取一行，去除末尾的换行符 \n，并返回一个字符串。
   • sys.stdin.readline(): 速度更快，因为它使用了缓冲区。它会读取一行，但保留末尾的换行符 \n。因此，通常需要配合 .strip() 或 .rstrip() 使用。

2. print() vs sys.stdout.write()

   • print(): 内置函数，功能强大，可以自动在末尾添加换行符，但相对较慢。
   • sys.stdout.write(): 速度更快，但只接受字符串作为参数，且不会自动添加换行符，需要手动添加 '\n'。

对于追求极致性能的竞赛，推荐使用 sys 模块。

import sys
# 之后就可以使用 sys.stdin.readline() 和 sys.stdout.write()

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一、 输入 (Input)

场景1：读取单行数据

1.1 读取一个字符串

# 方法一：使用 input() (方便，但稍慢)
s = input() 
# 示例输入: hello world
# s 的值: 'hello world'

# 方法二：使用 sys.stdin.readline() (推荐，更快)
import sys
s = sys.stdin.readline().strip() # .strip() 去除首尾空白，包括换行符
# 示例输入: hello world
# s 的值: 'hello world'

1.2 读取一个整数或浮点数

# 方法一：使用 input()
n = int(input())
f = float(input())

# 方法二：使用 sys.stdin.readline() (推荐)
import sys
n = int(sys.stdin.readline())
f = float(sys.stdin.readline())

场景2：读取单行内的多个值

这是最常见的场景之一，一行中有多个由空格隔开的数字或字符串。

# 示例输入: 10 20
# 示例输入: apple banana orange

# 方法一：使用 input().split()
import sys

# 读取两个整数
a_str, b_str = input().split()
a, b = int(a_str), int(b_str)

# 更简洁的写法：使用 map()
a, b = map(int, input().split()) 
# a 的值: 10, b 的值: 20

# 读取一个整数和一个字符串
n, s = input().split()
n = int(n)

# 方法二：使用 sys.stdin.readline().split() (推荐)
a, b = map(int, sys.stdin.readline().split())

# 读取一个列表
# 示例输入: 1 2 3 4 5
nums_str = input().split() # ['1', '2', '3', '4', '5']
nums = [int(x) for x in nums_str] # [1, 2, 3, 4, 5]

# 更简洁的写法
nums = list(map(int, input().split()))
# 或者使用 sys.stdin.readline()
nums = list(map(int, sys.stdin.readline().split()))

场景3：读取固定行数的多行数据

通常第一行会给出一个整数 N，表示接下来有 N 行数据。

3.1 每行只有一个数据

# 示例输入:
# 3
# apple
# banana
# orange
import sys

# 读取行数
n = int(sys.stdin.readline())

# 循环读取N行
data = []
for _ in range(n):
    line = sys.stdin.readline().strip()
    data.append(line)
# data 的值: ['apple', 'banana', 'orange']

# 也可以用列表推导式，更简洁
# n = int(sys.stdin.readline())
# data = [sys.stdin.readline().strip() for _ in range(n)]

3.2 每行有多个数据

# 示例输入:
# 3
# 1 2
# 3 4
# 5 6
import sys

n = int(sys.stdin.readline())
matrix = []
for _ in range(n):
    row = list(map(int, sys.stdin.readline().split()))
    matrix.append(row)
# matrix 的值: [[1, 2], [3, 4], [5, 6]]

# 列表推导式写法
# n = int(sys.stdin.readline())
# matrix = [list(map(int, sys.stdin.readline().split())) for _ in range(n)]

场景4：读取不定行数的数据，直到文件末尾 (EOF)

这种场景下，输入没有明确的结束标志，需要一直读取直到输入流结束。

4.1 方法一：使用 try-except (适用于 input() 和 sys.stdin.readline())

当 input() 或 sys.stdin.readline() 读到文件末尾时，会引发 EOFError 或返回一个空字符串。

import sys
lines = []
while True:
    try:
        line = sys.stdin.readline().strip()
        if not line: # 如果是空行或文件末尾，则跳出
            break
        # 处理 line
        # 例如，将一行数字存入列表
        nums = list(map(int, line.split()))
        lines.append(nums)
    except EOFError:
        break
# 之后处理 lines

4.2 方法二：直接遍历 sys.stdin

sys.stdin 本身就是一个可迭代对象，当输入结束时，循环会自动停止。

import sys

for line in sys.stdin:
    # line 包含了末尾的 '\n'，通常需要处理
    line = line.strip() 
    if not line: # 有时需要处理空行
        continue
    # 处理 line
    a, b = map(int, line.split())
    # ... 进行计算和输出 ...

场景5：复杂的多组测试数据

题目通常会先给一个测试组数 T，然后循环 T 次处理每一组数据。

# 示例输入:
# 2
# 3
# 1 2 3
# 4
# 10 20 30 40
import sys

# 读取测试组数 T
try:
    t = int(sys.stdin.readline())
except (ValueError, IndexError): # 预防空输入
    t = 0

for _ in range(t):
    # --- 开始处理一组测试数据 ---
    
    # 读取该组数据的行数 N
    n = int(sys.stdin.readline())
    
    # 读取该组数据的具体内容
    nums = list(map(int, sys.stdin.readline().split()))
    
    # 在这里进行计算
    result = sum(nums)
    
    # 输出该组数据的结果
    print(result)

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二、 输出 (Output)

场景1：输出单个值

# 方法一：使用 print() (最常用)
result = 100
print(result) # 自动换行

# 方法二：使用 sys.stdout.write() (更快)
import sys
result = 100
# 必须转换为字符串，且手动添加换行符
sys.stdout.write(str(result) + '\n') 

场景2：在一行输出多个值，用空格隔开

# 示例：输出一个列表 [1, 2, 3, 4] 为 1 2 3 4
data = [1, 2, 3, 4]

# 方法一：使用 print() 的 * 解包
print(*data) # *data 会将列表解包成 print(1, 2, 3, 4)

# 方法二：使用 str.join() (推荐，非常高效)
# 注意：join() 的元素必须是字符串，所以要用 map(str, ...)
print(' '.join(map(str, data)))

# 方法三：使用循环和 print() 的 end 参数
for i, item in enumerate(data):
    # print(item, end=' ' if i < len(data) - 1 else '')
    print(item, end=' ')
print() # 最后输出一个换行符来结束这一行

# 方法四：使用 sys.stdout.write() 和 join()
import sys
sys.stdout.write(' '.join(map(str, data)) + '\n')

场景3：格式化输出

3.1 使用 f-string

f-string 是目前最现代、最易读的格式化方法。

name = "Alice"
score = 95.5
print(f"Name: {name}, Score: {score}")

# 控制浮点数精度 (例如，保留两位小数)
pi = 3.1415926
print(f"{pi:.2f}") # 输出: 3.14

3.2 使用 str.format() 方法

name = "Bob"
score = 88.0
print("Name: {}, Score: {}".format(name, score))

# 控制浮点数精度
pi = 3.1415926
print("{:.2f}".format(pi)) # 输出: 3.14

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三、完整 ACM 模式模板

import sys

def solve():
    # 读取单行输入
    # n, k = map(int, sys.stdin.readline().strip().split())
    
    # 读取数组
    # arr = list(map(int, sys.stdin.readline().strip().split()))

    # 在这里编写核心解题逻辑
    # ...
    
    # 构造结果
    result = "your_answer"
    
    # 输出结果
    sys.stdout.write(str(result) + '\n')

def main():
    # 处理单组测试数据
    # solve()

    # 处理多组测试数据
    try:
        # 尝试读取测试组数 T
        t = int(sys.stdin.readline())
    except (ValueError, IndexError):
        # 如果读取失败（例如输入为空），则默认为1组或0组
        t = 1 # 或者 t = 0

    for _ in range(t):
        solve()

if __name__ == "__main__":
    main()

总结

操作	方便但慢 (小数据量)	高效推荐 (大数据量)
读一行	s = input()	s = sys.stdin.readline().strip()
读整数	n = int(input())	n = int(sys.stdin.readline())
读一行多个数	arr = list(map(int, input().split()))	arr = list(map(int, sys.stdin.readline().split()))
读到EOF	try-except 块	for line in sys.stdin:
输出	print(var)	sys.stdout.write(str(var) + '\n')
输出列表	print(*my_list)	sys.stdout.write(' '.join(map(str, my_list)) + '\n')

始终优先使用 sys.stdin.readline()，并记得用 .strip() 或 .rstrip() 去掉换行符。