Python格式化字符串知多少

字符串格式化相当于字符串模板。也就是说，如果一个字符串有一部分是固定的，而另一部分是动态变化的，那么就可以将固定的部分做成模板，然后那些动态变化的部分使用字符串格式化操作符（%） 替换。如一句问候语：“Hello 李宁”，其中“Hello”是固定的，但“李宁”可能变成任何一个人的名字，如“乔布斯”，所以在这个字符串中，“Hello”是固定的部分，而“李宁”是动态变化的部分，因此，需要用“%”操作符替换“李宁”，这样就形成了一个模板。

 

Hello %s

 

上面的代码中，“%”后面的s是什么呢？其实字符串格式化操作符后面需要跟着动态值的数据类型，以及更细节的格式（如对于浮点数来说，小数点后要保留几位），这里的“%s”表示动态部分要被替换成字符串类型的值。如果在字符串模板中有多个要被替换的部分，需要按顺序用“%”表示，然后在格式化字符串时，传入的值也要符合这个顺序。下面的代码演示了格式化字符串的基本用法。

formatStr = "Hello %s. Today is %s, Are there any activities today?"
#  初始化字符串格式化参数值，此处必须使用元组，不能使用列表
values = ('Mike', 'Wednesday')
#  格式化字符串
print(formatStr % values)

运行结果如下图所示：

  

从上面的代码可以看出，不仅在为字符串模板指定格式化参数时要使用百分号（%），在格式化字符串时，也要像取模一样使用“%”操作符。还有就是指定字符串格式化参数值要使用元组，在这里不能使用列表。

1. 模板字符串

 

在string模块中提供了一个用于格式化字符串的Template类，该类的功能是用同一个值替换所有相同的格式化参数。Template类的格式化参数用美元符号（$）开头，后面跟着格式化参数名称，相当于变量名。在格式化时，需要使用Template类的substitute方法，该方法用于指定格式化参数对应的值。

from string import Template
template = Template("$s $s $s ")
template.substitute(s = "Hello")

在上面的代码中，通过Template类的构造方法传入了一个格式化字符串，在这个格式化字符串中包含了3个“$s”，然后调用了substitute方法格式化这个字符串，该方法指定了s参数值为“Hello”，最后的替换结果是“Hello Hello Hello”，也就是说，在格式化字符串中，有多少个“$s”，就替换多少个“$s”。下面的代码完整地演示了如何使用Template类格式化字符串。

# 引用string模块中的Template类
from string import Template
template1 = Template("$s是我最喜欢的编程语言, $s非常容易学习，而且功能强大")
# 指定格式化参数s的值是Python
print(template1.substitute(s='Python'))
# 当格式化参数是一个字符串的一部分时，为了和字符串的其他部分区分开，
# 需要用一对大括号将格式化参数变量括起来
template2 = Template("${s}stitute")
print(template2.substitute(s='sub'))
 
template3 = Template("$dollar$$相当于多少$pounds")
# 替换两个格式化参数变量
print(template3.substitute(dollar=20,pounds='英磅'))
 
template4 = Template("$dollar$$相当于多少$pounds")
data = {}
data['dollar'] = 100
data['pounds'] = '英磅'
# 使用字典指定格式化参数值
print(template4.substitute(data))

运行结果如下图所示：

 

2. 字符串的format方法

 

字符串本身也有一个format方法用于格式化当前的字符串。这个format方法和前面讲的格式化操作符（%）不太一样。字符串格式化参数并不是用百分号（%）表示，而是用一对大括号（{}），而且支持按顺序指定格式化参数值和关键字格式化参数。例如，下面的代码通过format方法按顺序为格式化字符串指定了参数值。

 

print("{} {} {}".format(1,2,3)) # 运行结果：1 2 3

 

我们可以看到，上面的代码在字符串中指定了3对空的大括号，这代表3个格式化参数，不需要指定数据类型，可以向其传递Python语言支持的任何值。通过format方法传入3个值（1，2，3），这3个值会按顺序替换格式化字符串中的3对空的大括号。

命名格式化参数是指在一对大括号中指定一个名称，然后调用format方法时也要指定这个名称。

print("{a}  {b}  {c}".format(a = 1,c = 2,b = 3))   # 运行结果：1  3  2

上面的代码在3对大括号中分别添加了“a”、“b”、“c”。通过format方法指定了这3个关键字参数的值。我们可以看到，并没有按顺序指定关键字参数的值。这也是使用关键字参数的好处，只要名字正确，fomat参数的顺序可以任意指定。当然，顺序方式和关键字参数方式可以混合使用，而且还可以指定顺序方式中格式化参数从format方法提取参数值的顺序，甚至可以取format方法参数值的一部分。

 

3. 更进一步控制字符串格式化参数

format方法的功能远不止这些，在一对大括号中添加一些字符串格式化类型符，可以对格式化字符串进行更多的控制。例如，下面的代码会将一个字符串类型的格式化参数值按原样输出、通过repr函数输出，以及输出其Unicode编码。

print("{first!s} {first!r} {first!a}".format(first = "中"))

执行这行代码，会输出如下的结果。

 

中 '中' '\u4e2d'

 

除此之外，format方法还支持很多其他的控制符，例如，可以将整数按浮点数输出，也可以将十进制数按二进制、八进制、十六进制格式输出。下面的代码为我们演示了如何使用这些控制符格式化字符串。

# 运行结果：原样输出：中  调用repr函数：'中'  输出Unicode编码：'\u4e2d'
print("原样输出：{first!s}  调用repr函数：{first!r}  输出Unicode编码：{first!a}".format(first = "中"))
#  将21按浮点数输出，运行结果：整数：21  浮点数：21.000000
print("整数：{num}  浮点数：{num:f}".format(num = 21))
#  将56按十进制、二进制、八进制和十六进制格式输出
#  运行结果：十进制：56  二进制：111000  八进制：70  十六进制：38
print("十进制：{num}  二进制：{num:b}  八进制：{num:o}  十六进制：{num:x}".format(num = 56))
#  将533按科学计数法格式输出，运行结果：科学计数法：5.330000e+02
print("科学计数法：{num:e}".format(num = 533))
#  将0.56按百分比格式输出，运行结果：百分比：56.000000%
print("百分比：{num:%}".format(num = 0.56))

运行结果如下图所示。

 

4. 字段宽度、精度和千位分隔符

 

在前面讲到使用format方法可以让待格式化的值左侧或右侧补空格，不过这种填空格的效果看上去并不美观，而且一般的用户也分不清前面或后面到底有多少个空格。所以最合适的方式就是在值的前面或后面补0。例如，如果写一本书，章节超过了10章，为了让每一章的序号长度都一样，可以使用01、02、03、…、11、12这样的格式。对于10以后的章节，按原样输出即可。不过对于10以下的章节，就需要在数字前面补一个0了。要实现这个功能，就需要使用{chapter:02.0f}来格式化章节序号。其中chapter是格式化参数，第一个0表示如果位数不足；前面要补0，2表示整数部分是2位数字；第2个0表示小数部分被忽略；f表示以浮点数形式格式化chapter指定的值。

#  运行结果：第04章
print("第{chapter:02.0f}章".format(chapter = 4));

 

如果想用format方法控制值的左、中、右对齐，可以分别使用“<”，“^”和“>”。

# 让1、2、3分别以左对齐、中对齐和右对齐方式显示
print('{:<10.2f}\n{:^10.2f}\n{:>10.2f}'.format(1,2,3))

 

不管是哪种方式对齐（左、中、右），在很多情况下，值的总长度要比指定宽度小，在默认情况下，不足的位要补空格，但我们也可以通过在“<”、“^”和“>”前面加符号，让这些不足的位用这些符号替代空格补齐。

# “井号”在宽度为20的区域内中心对齐，并左右两侧添加若干个井号（#），两侧各添加8个井号
#  运行结果：######## 井号 ########
print("{:#^20}".format(" 井号 "))

 

对于需要在前面显示负号的数值，如-3、-5。可以通过在等号（=）前面加上字符，以便在负号和数值之间加上特殊符号。

# 在5.43和负号（-）之间显示“^”，运行结果：-^^^^^5.43
print("{0:^=10.2f}".format(-5.43))

 

最后让我们来讨论一下进制转换。如果将10进制分别转换为二进制、八进制和十六进制的数，需要分别使用“b”、“o”和“x”类型符。如下面的代码将43转换为二进制的数。

#  运行结果：101011
print("{:b}".format(43))

 

5. f字符串

 

在新版的Python中，提供了一种f字符串。也就是在字符串之前加一个f，这样在字符串中就可以直接使用外部变量了，只不过变量要使用一对大括号括起来。代码如下：

name = 'Bill'
age = 30
 
print(f'姓名：{name}， 年龄：{age}')

 

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