第6章 进阶技巧

6.5 格式化字符串

在Python编程中，字符串格式化是一项基础且强大的功能，它允许我们将变量或表达式的值嵌入到字符串文本中，从而生成动态的、易于阅读的输出。随着Python版本的更新，字符串格式化方法也在不断演进，从早期的%操作符到str.format()方法，再到Python 3.6引入的f-string（格式化字符串字面量），每种方法都有其独特的优势和适用场景。本章将深入探讨这些格式化技术，特别是f-string，帮助读者轻松进阶Python字符串处理的高级技巧。

6.5.1 % 操作符

%操作符是Python中最早引入的字符串格式化方法之一，其灵感来源于C语言的printf函数。它使用 %s、%d、%f等格式化说明符来指定变量的类型，并通过%符号将变量插入到字符串中。虽然这种方法在Python 2中广泛使用，但在Python 3中，由于其可读性和灵活性不如后续引入的方法，逐渐被更现代的方式所取代。

name = "Alice"
age = 30
print("My name is %s and I am %d years old." % (name, age))

尽管%操作符仍然有效，但在编写新代码时，推荐使用更现代的格式化方法。

6.5.2 str.format() 方法

str.format()方法提供了一种更为灵活和强大的字符串格式化方式。它使用大括号{}作为占位符，并在str.format()方法中通过位置参数或关键字参数来填充这些占位符。str.format()支持多种格式化选项，包括数字格式化、对齐、填充等，使得生成复杂格式的字符串变得简单直接。

name = "Bob"
age = 25
print("My name is {} and I am {} years old.".format(name, age))
# 使用关键字参数提高可读性
print("My name is {name} and I am {age} years old.".format(name=name, age=age))
# 数字格式化示例
number = 123.456
print("{:.2f}".format(number))  # 输出: 123.46

str.format()方法的灵活性使得它成为Python 2到Python 3过渡期间广泛推荐的字符串格式化方式。

6.5.3 f-string（格式化字符串字面量）

Python 3.6引入的f-string（也称为格式化字符串字面量）是一种非常简洁且高效的字符串格式化方法。它以f或F为前缀，并在字符串中直接嵌入表达式。Python会在运行时计算这些表达式，并将其结果转换为字符串，然后将其插入到字符串的相应位置。f-string因其简洁性和高效性，迅速成为Python社区中最受欢迎的字符串格式化方式。

name = "Charlie"
age = 28
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")
# f-string中也可以包含复杂的表达式
salary = 5000
print(f"My monthly salary is {salary}, and my annual salary is {salary * 12}.")
# 与其他格式化选项结合使用
number = 123456789
print(f"The number {number:,} in comma-separated format is {number:,d}.")
# 输出: The number 123,456,789 in comma-separated format is 123,456,789.

f-string的简洁性不仅体现在代码编写上，还体现在其执行效率上。由于f-string是在运行时直接计算的，因此它通常比str.format()和%操作符更快。

6.5.4 格式化字符串的高级应用

除了基本的字符串格式化外，f-string还支持一些高级功能，如多行字符串、嵌套表达式、以及调用对象的__format__方法等。

• 多行f-string：f-string可以跨越多行，这使得在需要生成复杂多行文本时更加便捷。

name = "Diana"
age = 32
profile = f"""
Name: {name}
Age: {age}
Profession: Software Engineer
"""
print(profile)

• 嵌套表达式：f-string中的表达式可以嵌套，允许你执行更复杂的计算或逻辑判断。

x = 10
y = 20
print(f"The result of {x} * {y} is {x * y if x * y > 100 else 'less than 100'}.")

• 调用对象的__format__方法：如果对象定义了__format__方法，则可以在f-string中直接使用该方法来格式化对象。

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    def __format__(self, spec):
        if spec == '.coords':
            return f"({self.x}, {self.y})"
        return str(self)
p = Point(3, 4)
print(f"{p:.coords}")  # 输出: (3, 4)

6.5.5 总结

字符串格式化是Python编程中不可或缺的一部分，它使得动态生成字符串变得更加简单和灵活。从%操作符到str.format()方法，再到f-string，Python不断演进，提供了越来越强大且易用的字符串格式化工具。f-string以其简洁性和高效性，成为了现代Python编程中的首选字符串格式化方式。掌握这些技术，将有助于你在Python编程中更加高效地处理字符串，编写出更加清晰、易读的代码。