如何使用Python模拟scanf()方法？

在C语言中，scanf()方法是一个经典的输入方法，可以读取用户在命令行中的输入。但是在Python中，没有类似的方法可以直接读取输入并进行处理。那么在Python中如何实现类似的输入方法呢？

本文将介绍如何使用Python模拟scanf()方法。我们将会使用到Python中的sys和re模块。

系统模块sys介绍

sys模块是Python一个重要的核心模块，主要提供对Python解释器相关的操作和信息。我们可以使用sys模块来控制Python的命令行界面以及进行一些运行时的操作。

在我们模拟输入的过程中，我们将使用sys.stdin.readline()方法来读取用户在命令行中的输入，这里的sys.stdin是一个sys模块中的标准输入对象。使用sys.stdin进行输入的好处是它可以接受用户在命令行中输入的所有类型数据，包括字符串和数字。

正则表达式re模块介绍

正则表达式能够快速的匹配字符串的模式，我们可以使用re模块来引入正则表达式。re模块中有一个match()方法可以帮助我们匹配字符串，该方法返回我们匹配到的字符串。

在我们模拟输入的过程中，我们将使用此方法来匹配我们希望的输入格式。如果匹配成功，我们将返回匹配到的字符串，否则我们将提示用户重新输入。

如何模拟scanf()方法

下面我们将介绍如何使用Python模拟scanf()方法。

第一步，输入格式定义

在C语言中，我们可以定义长度、数据类型、是否跳过等一系列参数。而在Python中，我们将对输入格式进行正则表达式的匹配，以保证输入格式正确。

例如，如果我们希望用户输入两个整数，我们可以定义一个输入格式为“%d %d”的字符串，其中%d表示读入的是整数。

下面是综合各种格式的正则表达式：

PATTERN = r"([-+]?\d+\.?\d*[eE]?[-+]?\d*|[-+]?\d+)" # 匹配浮点数，整数，以及科学计数法表示的数字
PATTERNS = [PATTERN, r"[a-zA-Z0-9_]+"]  # 支持的数据类型

def scanf(fmt):
    patterns = []
    for item in fmt.split():
        if item[0] == '%':
            patterns.append(PATTERNS.get(item[-1],PATTERN))  # 如果是支持的数据类型则用PATTERNS中的正则表达式，否则用默认的PATTERN
    pattern = '\\s+'.join(patterns)
    match = re.match(pattern, sys.stdin.readline().strip())
    return [int(s) if s.isdigit() else float(s) if '.' in s or 'e' in s.lower() else s for s in match.groups()] if match else None

第二步，读取命令行输入

接下来我们需要读取用户在命令行中的输入。我们可以利用sys模块的sys.stdin.readline()方法来实现这一点。

input_str = sys.stdin.readline().strip()

第三步，使用正则表达式匹配输入格式

我们定义了一个正则表达式，并使用re.match()方法进行匹配。如果匹配成功，则返回一个匹配对象，否则返回None。

def match_input(input_str, pattern):
    match = re.match(pattern, input_str)
    if match:
        return match.groups()
    else:
        return None

第四步，输出结果

最后我们将输出我们匹配到的数据。

def main():
    input_str = sys.stdin.readline().strip()
    pattern = r'(\d|\s)+'
    res = match_input(input_str, pattern)

    if not res:
        print('Incorrect input format')
        return    a, b = scanf("%d %d")
    print("a: %d" % a)
    print("b: %d" % b)

在这里，我们使用了scanf(fmt)方法来匹配输入格式，并将最终结果赋值给变量a和b。最后我们将输出a和b的值。

完整代码

下面是完整的代码，可以直接使用：

import sys
import re

PATTERN = r"([-+]?\d+\.?\d*[eE]?[-+]?\d*|[-+]?\d+)"  # 匹配浮点数，整数，以及科学计数法表示的数字
PATTERNS = {'d': r"([-+])?(\d+)", 'f': r"([-+])?(\d+\.?\d*)", 's': r"(\S+)", 'c': r"[^\s]"}

def scanf(fmt):
    patterns = []
    for item in fmt.split():
        if item[0] == '%':
            patterns.append(PATTERNS.get(item[-1],PATTERN))  # 如果是支持的数据类型则用PATTERNS中的正则表达式，否则用默认的PATTERN
    pattern = '\\s+'.join(patterns)
    match = re.match(pattern, sys.stdin.readline().strip())
    return [int(s) if s.isdigit() else float(s) if '.' in s or 'e' in s.lower() else s for s in match.groups()] if match else None


def match_input(input_str, pattern):
    match = re.match(pattern, input_str)
    if match:
        return match.groups()
    else:
        return None

def main():
    a, b = scanf("%d %d")
    print("a: %d" % a)
    print("b: %d" % b)

if __name__ == '__main__':
    main()