Python语法分析之字符串格式化
前序
There should be one - and preferably only one - obvious way to do it.
―――― the Zen of Python
意译：Python提倡用一种，而且最好是只有一种方法来完成一件事
虽然 Python 有以上的提倡，但却在字符串格式化方面，没有做到这一点。
字符串格式化
敲黑板，划重点：在 Python 中有至少三种常见方式实现字符串格式化：
- %-formatting 格式（Python2.6以前，推荐输出时使用）
- str.format() 格式（Python2.6，推荐字符串拼接使用）
- f-string 格式（Python3.6，推荐使用）
1、printf 风格的字符串格式化（%-formatting 格式）
Python2.6 之前只有这一种方式，使用与 C 中 printf 函数一样的语法。
基础语法：format % value（其中 format 为一个字符串），在 format 中的 % 转换标记符将被替换为零个或者多个 value 条目
基础用法
# coding in Python3.7
print('this is %s blog written in %d%%%02d%%%d %02d:%d:%06.2f'
% ('TinyDolphin', 2019, 5, 31, 9, 30, 22.3333))
# this is TinyDolphin blog written in 2019%05%31 09:30:022.33
print('title=%(title)s, author=%(name)s'
% {'name': 'TinyDolphin', 'title': 'Python 语法浅析：字符串格式化'})
# title=Python 语法浅析：字符串格式化, author=TinyDolphin
print('%0*.*f' % (6, 2, 2.345))
# 002.35
printf 语法
针对这种格式化操作，重要知识点如下：
1、针对这些转换标记字符，必须按照以下顺序：
% --> (name) --> '#'、'-'、'0'、'+'、' ' --> m.n | m --> d、s、r、f
2、常用转换类型：
- %s 格式化字符串（str()函数）
- %r 格式化字符串（repr()函数）
- %d 格式化整数
- %f 格式化浮点数字，可指定小数点后的精度
3、常用的转换标记字符：
- - 用做左对齐
- + 在正数前面显示加号( + )
- # 在八进制数前面显示零('0')，在十六进制前面显示'0x'或者'0X'(取决于用的是'x'还是'X')
- 0 显示的数字前面填充'0',而不是默认的空格
- % '%%'输出一个单一的'%'
- m.n 表示 m 是显示的最小总宽度,n 是小数点后的位数
- * 定义宽度或者小数点精度(用在不能预先指定m.n的值)
- (var) 映射变量(字典参数)
2、字符串的方式（str.format()格式）
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，比如：支持位置映射、关键字映射、对象属性映射、下标映射等多种方式
基本语法是通过 {} 和 : 来代替以前的 %，例如：'%03.2f'被改写成 '{:03.2f}'。
两个格式化方法：
str.format(*args, **kwargs)
字符串的格式化操作。
str 包含字符串字面值 AND {} 括起来的替换域。
每个替换域：位置参数的索引 OR 关键字参数的名称
str.format_map(mapping)
类似于 str.foramt(**mapping)
不同之处：mapping 会被直接使用而不是复制到一个dict。
PS：Python 存在内置函数 format(value, format_spec)：会转换成 type(value).format(value, format_spec)
基础用法
1、按位置访问参数
'{0}-{1}-{2}'.format('a', 'b', 'c') # 'a-b-c'
'{}-{}-{}'.format('a', 'b', 'c') # 'a-b-c'
'{2}-{1}-{0}'.format('a', 'b', 'c') # 'c-b-a'
'{2}-{1}-{0}'.format(*'abc') # 'c-b-a'
args = ['a', 'b', 'c']
'{2}-{1}-{0}'.format(*args) # 'c-b-a'
'{0}-{1}-{0}'.format(*['abc', 'def']) # 'abc-def-abc'
2、按名称访问参数
'{a}-{b}'.format(a='1', b='2') # '1-2'
kwargs = {'a':'1', 'b':'2'}
'{a}-{b}'.format(**kwargs) # '1-2'
3、访问参数的属性
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x, self.y = x, y
def __str__(self):
return 'Point({self.x}, {self.y})'.format(self=self)
str(Point(3, 4)) # 'Point(3, 4)'
4、访问参数的项
point = (3, 5)
'X:{0[0]} Y:{0[1]}'.format(point) # 'X:3 Y:5'
5、替代 %s 和 %r （!s、!r）
'str() = {!s}; repr() = {!r}'.format('a', 'a') # "str() = a; repr() = 'a'"
6、对齐文本以及制定宽度（:<、:^、:>）
'{:<20}'.format('left aligned') # 'left aligned '
'{:>20}'.format('right aligned') # ' right aligned'
'{:^20}'.format('centered') # ' centered '
# 使用 '*' 作为填充字符
'{:*^20}'.format('centered') # '******centered******'
7、替代 %+f、%-f 和 %f 以及指定正负号（:+、:-、:）
'{:+f} {:+f}'.format(3.14, -3.14) # '+3.140000 -3.140000'
'{: f} {: f}'.format(3.14, -3.14) # ' 3.140000 -3.140000' 正号―>空格
'{:-f} {:-f}'.format(3.14, -3.14) # '3.140000 -3.140000' == '{:f} {:f}'
8、替换 %x 和 %o 以及转换基于不同进位制的值（:x、:d、:o、:b）
'int:{0:d} hex:{0:x} oct:{0:o} bin:{0:b}'.format(42)
# 'int:42 hex:2a oct:52 bin:101010'
'int:{0:d} hex:{0:#x} oct:{0:#o} bin:{0:#b}'.format(42)
# 'int:42 hex:0x2a oct:0o52 bin:0b101010'
# '#' : 加上前缀：0x、0o、0b
9、使用逗号作为千位分隔符（:,）
'{:,}'.format(123456789) # '123,456,789'
10、表示为百分数（:.2%）
'{:.2%}'.format(19/22) # '86.36%'
11、使用特定类型的专属格式化
import datetime
d = datetime.datetime(2019, 6, 10, 22, 5, 13)
'{:%Y-%m-%d %H:%M:%S}'.format(d)
# '2019-06-10 22:05:13'
12、嵌套参数以及更复杂的示例
略
3、格式化字符串字面值（f-string 格式）
是带有 'f' 或 'F' 前缀的字符串字面值。
花括号以外的部分按其字面值处理，除了双重花括号 '{{' 或 '}}' 会被替换为相应的单个花括号。
语法如下：
单个花括号 '{'，标示一个替换字段（以 Python 表达式打头）
+ 可能有一个以叹号 '!' 标示的转换字符
+ 可能有一个以冒号 ':' 标示的格式说明符
+ 以一个右花括号 '}' 作为结束
注意：格式化字符串字面值中的表达式：
- 当作正常的 Python 表达式处理 （这一点很重要，也很强大）
- 不允许空表达式
- lambda 表达式必须显式地加上圆括号
- 可以包含换行（例如三引号字符串中）
- 不能包含注释
- 从左到右被求值
如果指定了转换符，则表达式求值的结果会先转换再格式化。之后使用 Python 内置函数 format() 进行格式化。
基本用法
name = 'tinyDolphin'
f'my name is {name}' # 'my name is tinyDolphin'
f'my name is {name!r}' # "my name is 'tinyDolphin'"
width = 10
precision = 4
value = 12.34567
f'{value:{width}.{precision}}' # ' 12.35'
today = datetime.datetime(year=2019, month=6, day=10)
f'{today:%B %d, %Y}' # 'June 10, 2019'
number = 1024
f'{number:#0x}' # '0x400'
PS：与 str.format() 有一点不同：在 str.format() 中，非数字索引将自动转化为字符串，而f-strings则不会。
kwargs = {'a':1, 'b':2}
# 使用 str.format()
'a={kwargs[a]}'.format(kwargs=kwargs) # 'a=1'
# 使用 f-string
f"a={kwargs[a]}" # × 发生异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined
# 正确使用 f-string
f"a={kwargs['a']}" # 'a=1'
总结
从以下三个方面进行对比：
速度上：f-string > %-formatting > str.format()
功能上：f-string > str.format() > %-formatting
可读性: f-string > str.format() > %-formatting
对于速度验证，笔者就不在此进行验证了。
推荐使用场景：
%-formatting：Python2 中，由于其性能优势，在涉及输出的一些操作时，优先推荐使用
str.format()：Python2 中，由于其功能优势，在涉及字符串拼接的一些操作时，优先推荐使用
f-string： Python3 中，强烈推荐使用
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