你所不知道的Python | 字符串连接的秘密——连接大量字符串时 join和f-string都是性能最好的选择

你所不知道的Python | 字符串连接的秘密

 

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字符串连接，就是将2个或以上的字符串合并成一个，看上去连接字符串是一个非常基础的小问题，但是在Python中，我们可以用多种方式实现字符串的连接，稍有不慎就有可能因为选择不当而给程序带来性能损失。

方法1：加号连接

很多语言都支持使用加号连接字符串，Python也不例外，只需要简单的将2个或多个字符串相加就可以完成拼接。

a = 'Python'
b = '私房菜'
r = a + b  # 输出'Python私房菜'

方法2：使用%操作符

在Python 2.6以前，%操作符是唯一一种格式化字符串的方法，它也可以用于连接字符串。

a = 'Python'
b = '私房菜'
r = '%s%s' % (a, b)  # 输出'Python私房菜'

方法3：使用format方法

format方法是Python 2.6中出现的一种代替%操作符的字符串格式化方法，同样可以用来连接字符串。

a = 'Python'
b = '私房菜'
r = '{}{}'.format(a, b)

方法4：使用f-string

Python 3.6中引入了Formatted String Literals（字面量格式化字符串），简称f-string，f-string是%操作符和format方法的进化版，使用f-string连接字符串的方法和使用%操作符、format方法类似。

a = 'Python'
b = '私房菜'
r = f'{a}{b}'

方法5：使用str.join()方法

字符串有一个内置方法join，其参数是一个序列类型，例如数组或者元组等。

a = 'Python' 
b = '私房菜'
r = ''.join([a, b])

对比测试

既然连接字符串有这么多方法，那么使用时到底选择哪种呢？我们从代码可读性和性能两个层面来评估一下上面5种方法。

使用timeit模块，分别执行上述5种方法的示例代码100000次，执行时间如图。

可以看到，%操作符、format和f-string都是字符串格式化方法，性能依次递增，加号连接的性能和f-string不相上下。

有一点需要注意的是，字符串类型是不可变的，所以每一次应用加号连接字符串都会生成一个新的字符串，连接多个字符串时，效率低下就是必然的了，我们将一次连接的字符串提升到10个和20个，再来进行2轮测试，下面是连接20个字符串时的耗时情况。

和连接两个字符串时的结果出现了一些不同，首先使用加号连接的方式在字符串数量较多时（大于10个），性能会急剧下降，str.join()方法在连接大量字符串时性能最好。

总结

连接少量字符串时

使用加号连接符在性能和可读性上都是明智的，如果对可读性有更高的要求，并且使用的Python 3.6以上版本，f-string也是一个非常好的选择，例如下面这种情况，f-string的可读性显然比加号连接好得多。

a = f'姓名：{name} 年龄：{age} 性别：{gender}'
b = '姓名：' + name + '年龄：' + age + '性别：' + gender

 

连接大量字符串时

join和f-string都是性能最好的选择，选择时依然取决于你使用的Python版本以及对可读性的要求，f-string在连接大量字符串时可读性并不一定好。切记不要使用加号连接，尤其是在for循环中。