Python 的字符串格式化指南

字符串格式化

Python 中控制字符串格式通常有三种形式：

• % 占位符（格式化符）
• str.format() 函数
• f-string 内嵌式

Python 最先开始格式化字符串是用 %，但它的致命缺点是支持的类型有限制，只支持 int，str，double 这三种类型，从而导致其他所有类型只能转换（强制转换）为这几个类型，还有如果传递的是元组，那么必须还要传入一个单值元组，为此，添加了 str.format() 以解决 ％-formatting 中的一些问题，特别是，它使用普通函数调用语法（并因此支持多个参数），并且可以通过 __format__()方法在被转换为字符串的对象上进行扩展。但 str.format() 又存在代码冗余的问题，而 f-string 提供了一种简洁易读的方式，可以在字符串中包含Python表达式的值，包括 lambda 表达式（要放在括号里面）。

% 占位符（格式化符）

格式符为真实值预留位置，并控制显示的格式

语法：

• 字符串中占位：%[flags][width][.precision]TypeCode
• 字符串后面传参：% 被格式化的对象

参数说明：

• flags ：可以有 + - ’ ’ 或 0

  • +：表示右对齐
  • -：表示左对齐
  • ' '：为一个空格，表示在正数的左侧填充一个空格，从而与负数对齐。
  • 0：表示使用 0 填充

• width：表示显示宽度

• precision：表示小数点后精度

• TypeCode：类型码，用以控制显示的类型

  • %s ：以 字符串 的形式显示（采用 str() 的显示）

  • %r ：以 字符串 的形式显示（采用 repr() 的显示）

  • %c ：以 单个字符 的形式显示（传参多个字符会报错）

  • %b ：以 二进制整数 的形式显示

  • %d ：以 十进制整数 的形式显示

  • %i ：以 十进制整数 的形式显示

  • %o ：以 八进制整数 的形式显示

  • %x ：以 十六进制整数 的形式显示

  • %f ：以 浮点数 的形式显示，保留小数点后面六位有效数字

    %.2f ：保留 2 位小数

  • %F ：以 浮点数 的形式显示，与上相同

  • %e ：以 指数 的形式显示（基底写为 e），保留小数点后面六位有效数字

    %.2e ：保留 2 位小数位，使用科学计数法

  • %E ：以 指数 的形式显示（基底写为 E）

  • %g ：以 指数（e）或浮点数 的形式显示

    根据显示长度，在保证六位有效数字的前提下，使用小数方式，否则使用科学计数法

  • %G ：以 指数（E）或浮点数 的形式显示（根据显示长度）

  • 占位符宽度输出

    • %20s ：右对齐，占位符 20 位
    • %-20s ：左对齐，占位符 20 位
    • %.3s ：截取 3 位字符
    • %20.3s ：20 位占位符，截取 3 位字符
    • %-10s%10s ：左 10 位占位符，右 10 位占位符

实例：

• 字符串输出

  print('hi! %s!' %('Echohye'))  # 如果只有一个数，%后面可以不加括号，如print('hi! %s!'%'Echohye')
  # 输出：hi! Echohye!
  
  print('hi! %20s!' % 'Echohye')	# 占位符宽度输出
  # 输出：hi!              Echohye!
  
  name = 'Echohye'
  print('hi! %s' %(name))
  # 输出：hi! Echohye
  
  id = '123'
  print('%s的id是%s' %(name, id))
  # 输出：Echohye的id是123
  

• 整数输出

  print('今年%d岁了' %(20))
  # 输出：今年20岁了
  
  print('%e'%1.11111)
  # 输出：1.111110e+00
  print('%.2e'%1.11111)
  # 输出：1.11e+00
  
  print('%g'%1.2345678)
  # 输出：1.23457
  print('%.2g'%1.2345678)
  # 输出：1.2
  

• 浮点数输出

  print('%f' %1.2345)
  # 输出：1.234500
  print('%.2f' %1.2345)
  # 输出：1.23
  

format() 函数

• Python2.6 开始，新增了一种格式化字符串的函数 str.format()，它增强了字符串格式化的功能

• 基本语法是通过 {} 和 : 来代替以前的 %

• format() 函数可以接受不限个参数，位置可以不按顺序

  • 不带编号，即 “{}”，按默认顺序

  • 带序号占位，可调换顺序，即 “{1}”、“{2}”

  • 带名称占位，即 “{a}”、“{tom}”

    注：序号占位和名称占位可以混用，但一般不推荐

实例：

• 字符串输出

  # 不设置指定位置，按默认顺序
  print("{} {}!".format("hello", "Echohye")) 
  # 输出：'hello Echohye!'
  
  # 设置指定位置，序号占位符
  print("{0} {1}!".format("hello", "Echohye")) 
  # 输出：'hello Echohye!'
  print("{1} {0}!".format("hello", "world")) 
  # 输出：'Echohye hello!'
  # 设置指定位置，名称占位符
  print("{b} {a}!".format(a="hello", b="world")) 
  # 输出：'Echohye hello!'
  
  # 通过字典设置参数
  site = {"name": "Echohye", "wxNum": "Echo_hyee"}
  print("名字：{name}, 微信号：{wxNum}".format(**site)) # **不能落下
   
  # 通过列表索引设置参数
  list = ['Echohye', 'Echo_hyee']
  print("名字：{0[0]}, wxNum：{0[1]}".format(list)) # “0”不能落下
  
  list = [['Echohye', 'Echo_hyee'],['小二', '12345']]
  print("名字：{0[0]}, wxNum：{0[1]}".format(list))
  # 输出：名字：['Echohye', 'Echo_hyee'], wxNum：['小二', '12345']
  print("名字：{0[1][0]}, wxNum：{0[1][1]}".format(list))
  # 输出：名字：小二, wxNum：12345
  print("名字：{0[0]}, wxNum：{0[1]}".format(list[0]))
  # 输出：名字：Echohye, wxNum：Echo_hyee
  

• 整数输出

  print('{}'.format(1314))
  # 输出：1314
  print('{:.0f}'.format(1314.22)
  # 输出：1314
  

• 浮点数输出

  # 保留小数后两位
  print('{:.2f}'.format(3.1415926))
  # 输出：3.14
  
  # 带符号保留小数后两位，+ 表示在正数前显示 +，在负数前显示 -
  print('{:+.2f}'.format(3.1415926))
  # 输出：+3.14
  print('{:+.2f}'.format(-3.1415926))
  # 输出：-3.14
  
  # 不带小数
  print('{:.0f}'.format(3.1415926)) # “0”不能省
  # 输出：3
  

• 占位符宽度输出

  # 空格补x，填充左边，宽度为10
  # 说明：x只能是指定一个字符，不可以多位，可以是任何字符，默认为空格
  print('{:x>10s}'.format('happy'))
  # 输出：xxxxxhappy
  
  # 空格补x，填充右边，宽度为10
  print('{:x<10s}'.format('happy'))
  # 输出：happyxxxxx
  
  # 空格补x，填充两边，宽度为10
  print('{:x^10s}'.format('happy'))
  # 输出：xxhappyxxx 	# 如果占位符数是奇数，则右边多于左边
  

• 其它格式

  # 以逗号分隔的数字格式
  print('{:,}'.format(999999999))
  # 输出：999,999,999
  
  # 百分比格式
  print('{:%}'.format(0.99999)) # 默认仍是六位小数
  # 输出：99.999000%
  print('{:.2%}'.format(0.99999))	# 大于显示的位数则四舍五入
  # 输出：100.00%
  print('{:.2%}'.format(0.9999))
  # 输出：99.99%
  
  # 指数记法
  print('{:.0e}'.format(1000000))
  # 输出：1e+06
  print('{:.2e}'.format(1000000))
  # 输出：1.00e+06
  print('{:.2e}'.format(0.1000000))
  # 输出：1.00e-01
  print('{:.2e}'.format(0.000001))
  # 输出：1.00e-06
  

f-string 内嵌式

f-string 内嵌式：标注了 'f' 或 'F' 前缀的字符串字面值，可包含替换字段，即以 {} 标注的表达式

f-string 内嵌式在运行时计算并且使用 format() 函数进行格式化。用法跟 str.format() 差不多，但 f-string 更加简洁、方便、高效。

常见使用方式：

• 基本使用：f-string用大括{ }表示被替换字段，其中直接填入替换内容即可

  # 字符串输入
  print(f"my name is {'Echohye'}") # 这里得注意""和''的嵌套了
  # 参数代入
  name = 'Echohye'
  print(f'my name is {name}')
  # 输出：my name is Echohye
  

• 表达式求值与函数调用：

  • f-string 的大括号 { } 可以填入表达式或调用函数，Python 会求出其结果并填入返回的字符串内

    print(f"They have {2+5*2} apples")		# 输出：They have 12 apples
    
    name = "Huang Wei"
    print(f"my name is {name.lower()}")		# 输出：my name is huang wei
    

  • f-string 中使用 lambda 匿名函数：可以做复杂的数值计算

    注：注意语法格式的写法，第一个小括号表示的是 lambda 表达式，第二个小括号表示给 lambda 表达式传入参数。

    aa = 123.456
    print(f"{(lambda x:x*5-2)(aa):.2f}")	# 输出：615.28
    
    bb = 8
    cc = 2
    print(f"{(lambda x,y:x+y)(bb,cc)}")		# 输出：10
    

• f-string 中引号使用存在的问题

  • f-string 大括号内使用的引号不能和大括号外的引号（定界符引号）冲突，需根据情况灵活切换使用单引号、双引号、单三引号、双三引号

    注意：只要大括号内外的引号不同，就没有问题。但是大括号中只能是单引号和双引号 ，大括号外的引号（定界符引号）可以使用单引号、双引号、单三引号、双三引号。

  • 大括号外定界符引号内的引号还可以使用 \ 符号转义，但大括号内不能使用 \ 符号转义

    print(f"he\'ll go to {'shang hai'}")	# 输出：he'll go to shang hai
    

• f-string 中大括号使用存在的问题

  想要在 f-string 中打印{}时, 需要使用双大括号 {{}} , 此时双括号内部的内容将不会被渲染

  print(f"5{'{apples}'}")		# 输出：5{apples}
  print(f"5{{'apples'}}")		# 输出：5{'apples'}
  print(f"{{5}}{'apples'}")	# 输出：{5}apples
  

• 时间格式化

  常用的特殊格式类型：标准库 datetime 给定的用于排版时间信息的格式类型，适用于 date、datetime 和 time 对象

  import datetime
  e = datetime.datetime.today()
  f'the time is {e:%Y-%m-%d %H:%M:%S}'	# 输出：the time is 2023-08-17 11:05:06
  

  格式描述符	含义	显示样例
  %a	星期几（缩写）	‘Sun’
  %A	星期几（全名）	‘Sunday’
  %w	星期几（数字，0 是周日，6 是周六）	‘0’
  %u	星期几（数字，1 是周一，7 是周日）	‘7’
  %d	日（数字，以 0 补足两位）	‘07’
  %b	月（缩写）	‘Aug’
  %B	月（全名）	‘August’
  %m	月（数字，以 0 补足两位）	‘08’
  %y	年（后两位数字，以 0 补足两位）	‘14’
  %Y	年（完整数字，不补零）	‘2014’
  %H	小时（24 小时制，以 0 补足两位）	‘23’
  %I	小时（12 小时制，以 0 补足两位）	‘11’
  %p	上午/下午	‘PM’
  %M	分钟（以 0 补足两位）	‘23’
  %S	秒钟（以 0 补足两位）	‘56’
  %f	微秒（以 0 补足六位）	‘553777’
  %z	UTC 偏移量（格式是 ±HHMM[SS]，未指定时区则返回空字符串）	‘+1030’
  %Z	时区名（未指定时区则返回空字符串）	‘EST’
  %j	一年中的第几天（以 0 补足三位）	‘195’
  %U	一年中的第几周（以全年首个周日后的星期为第 0 周，以 0 补足两位）	‘27’
  %w	一年中的第几周（以全年首个周一后的星期为第 0 周，以 0 补足两位）	‘28’
  %V	一年中的第几周（以全年首个包含 1 月 4 日的星期为第 1 周，以 0 补足两位）	‘28’

详细语法格式：

[[fill]align][sign][#][0][width][grouping_option][.precision][type]

# 选项：
fill (填充字符)            ：
align (对齐方式)           ："<" ，">"，"="，"^"
sign (数字标记)            ："+"，"-"，" "
width (最小字段宽度)        ：任意正数
grouping_option (数值分隔符号) 	："_"，","
precision (准确率)      	：任意正数
type (类型)           	 ："b"，"c"，"d"，"e"，"E"，"f"，"F"， "g"，"G"，"n"，"o"，"s"，"x"， "X"，"%"

• fill 选项：填充字符

  align 选项：对齐方式

  • < ：左对齐（字符串默认对齐方式）
  • > ：右对齐（数值默认对齐方式）
  • = ：填充时强制在正负号与数字之间进行填充，只支持对数字的填充
  • ^ ：表示居中

  注：

  • 除非定义了最小字段宽度（width 选项），否则字段宽度将始终与填充它的数据大小相同，对齐选项也就没有意义。

  • 如果指定了 align 值，则可以在其前面加上可以是任何字符的填充字符，缺省则默认为空格。

    无法使用文字大括号（“{”或“}”）作为格式化字符串文字中的填充字符或使用 str.format() 方法。 但是，可以插入带有嵌套替换字段的大括号。

  示例：

  print(f'{"zhangsan":^18}')		# 输出：     zhangsan     
  print(f'{"zhangsan":a^18}')		# 输出：aaaaazhangsanaaaaa
  

• sign 选项：描述符。此选项仅对数值有效

  • + ：强制对数字使用正负号
  • - ：仅对负数使用前导负号（默认使用）
  • 空格 ：对正数使用一个空格作前导，负数仍以 ’-’ 为前导

  示例：

  print(f'{199:+}')	# 输出：+199
  

• # 选项：换数字显示方式，用于控制是否显示进制前缀。此选项仅对 integer（整形），float，complex 类型有效。

  对于不同类型，替代形式的定义不同。：

  • 对于整数，当使用二进制，八进制或十六进制输出时，此选项将前缀 “0b”，“0o” 或 “0x” 添加到输出值。

  • 对于浮点数，复数和十进制，替换形式会导致转换结果始终包含小数点字符，即使后面没有数字也是如此。

    通常，只有在跟随数字的情况下，这些转换的结果中才会出现小数点字符。

  • 此外，对于 “g” 和 “G” 转换，不会从结果中删除尾随零

  # b:二进制
  print(f"{10:b}")	# 输出：1010
  print(f"{10:#b}")	# 输出：0b1010
  

• grouping_option 选项：对数字整数部分进行千分位分隔

  可选值：

  • ,（逗号）：使用 , 作为千分位分隔符

    仅适用于浮点数、复数与十进制整数。对于浮点数和复数，只分隔小数点前的数位

  • _（下划线）：使用 _ 作为千分位分隔符

    适用于浮点数、复数与二、八、十、十六进制整数：

    • 对于浮点数和复数，_ 只分隔小数点前的数位；
    • 对于二、八、十六进制整数，固定从低位到高位每隔四位插入一个 _（十进制整数是每隔三位插入一个 _）

  示例：

  money = 19999999877
  print(f'{money:,}') # 输出：19,999,999,877
  print(f'{money:_}') # 输出：19_999_999_877
  

• width 选项：指定最小字段的宽度，十进制整数。若未指定则字段宽度由内容来确定

• precision 选项：精度

  • 对于数字对象，用来指定数字的小数位数，如果有小数；
  • 对于非数字对象，用来指定最终返回的格式化字符的最大长度，即格式化完成后，以 precision 参数对结果进行截取

  对于精确率的使用 详见：python - sklearn 计算精准率（Precision）

  浮点数格式化示例：

  # 前导0、统一宽度右对齐、千分位、小数点后固定位数、百分比
  a = 48424174
  print(f"{a:012.2f}:{a:12.3f}:{a:12,.2f}:{a:12.1%}")
  # 输出：000004842.42:    4842.417:    4,842.42:   484241.7%
  

• type 选项：指定字符：\A 如果指定的字符位于字符串的开头，则返回匹配项

  基本格式类型：

  格式描述符	含义与作用	适用变量类型
  s	普通字符串格式	字符串
  b	二进制整数格式	整数
  c	字符格式，按 unicode 编码将整数转换为对应字符	整数
  d	十进制整数格式	整数
  o	八进制整数格式	整数
  x	十六进制整数格式（小写字母）	整数
  X	十六进制整数格式（大写字母）	整数
  e	科学计数格式，以 e 表示 ×10^	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  E	与 e 等价，但以 E 表示 ×10^	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  f	定点数格式，默认精度（precision）是 6	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  F	与 f 等价，但将 nan 和 inf 换成 NAN 和 INF	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  g	通用格式，小数用 f，大数用 e	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  G	与 G 等价，但小数用 F，大数用 E	浮点数、复数、整数（自动转换为浮点数）
  %	百分比格式，数字自动乘上 100 后按 f 格式排版，并加 % 后缀	浮点数、整数（自动转换为浮点数）