20 KiB
Python 中的模字符串格式
如果你用 Python 3 编写现代 Python 代码，你可能想用 Python f-strings 格式化你的字符串。然而，如果您正在使用旧的 Python 代码库，您很可能会遇到用于字符串格式化的字符串模操作符。
如果您正在阅读或编写 Python 2 代码，熟悉这种技术会有所帮助。因为该语法在 Python 3 中仍然有效，所以您甚至可以看到开发人员在现代 Python 代码库中使用它。
在本教程中，您将学习如何:
- 使用模运算符(
%) 进行字符串格式化 - 将值转换成特定类型，然后将它们插入到字符串中
- 指定格式化值占据的水平间距
- 使用转换标志微调显示
- 使用字典映射而不是元组指定值
如果你熟悉 C 、Perl 或者 Java 的 printf() 函数族，那么你会发现这些在 Python 中并不存在。然而，printf()和字符串模操作符之间有很多相似之处，所以如果你熟悉printf()，那么下面的很多内容你都会觉得熟悉。
另一方面，如果你不熟悉printf()，不要担心！掌握 Python 中的模字符串格式不需要任何关于printf()的先验知识。
免费奖励: ，它向您展示 Python 3 的基础知识，如使用数据类型、字典、列表和 Python 函数。
在 Python 中使用模运算符进行字符串格式化
您可能已经对数字使用过模运算符(% ) ，在这种情况下，它会计算除法的余数:
>>> 11 % 3
2
对于字符串操作数，模运算符有一个完全不同的功能:字符串格式化。
**注意:**这两种操作并不十分相似。它们只有相同的名字，因为它们由相同的符号(%)表示。
字符串模运算符的语法如下:
<format_string> % <values>
在%操作符的左边，<format_string>是一个包含一个或多个转换说明符的字符串。右侧的<values>插入到<format_string>中，代替转换说明符。得到的格式化字符串是表达式的值。
从一个例子开始，在这个例子中，您调用print()来使用字符串模运算符显示一个格式化的字符串:
>>> print("%d %s cost $%.2f" % (6, "bananas", 1.74))
6 bananas cost $1.74
除了表示字符串模运算本身，%字符还表示格式字符串中转换说明符的开始——在本例中，有三个:%d、%s和%.2f。
在输出中，Python 将每个项目从值元组转换为字符串值，并将其插入到格式字符串中，以代替相应的转换说明符:
- 元组中的第一项是
6，一个代替格式字符串中的%d的数值。 - 下一项是字符串值
"bananas"，替换%s。 - 最后一项是浮点值
1.74，代替%.2f。
结果字符串是6 bananas cost $1.74，如下图所示:
如果有多个值要插入，那么它们必须包含在一个元组中，如上所示。如果只有一个值，那么可以不加括号单独写:
>>> print("Hello, my name is %s." % "Graham")
Hello, my name is Graham.
还要注意，字符串模运算不仅仅用于打印。您也可以格式化值并将它们分配给另一个字符串变量:
>>> welcome_sentence = "Hello, my name is %s." % "Graham"
>>> welcome_sentence
'Hello, my name is Graham.'
如果您熟悉 C 编程语言中与printf()相关的函数，那么您可能会注意到上面显示的模字符串格式语法让人想起了sprintf()。如果你不是，那么不要担心！
了解转换说明符
转换说明符的不同组件出现在格式字符串中，并决定 Python 将值插入格式字符串时如何格式化这些值。
转换说明符以一个%字符开始，可以由几个按一定顺序排列的组件组成:
%[<flags>][<width>][.<precision>]<type>
需要%字符和<type>组件。方括号中显示的其余组件是可选的。
下表总结了转换说明符的每个组件的作用:
| 成分 | 意义 |
|---|---|
% |
引入转换说明符 |
<flags> |
指示一个或多个对格式进行更精细控制的标志 |
<width> |
指定格式化结果的最小宽度 |
.<precision> |
确定浮点或字符串输出的长度和精度 |
<type> |
指示要执行的转换类型 |
请继续阅读，了解更多关于这些如何工作的细节。
使用转换类型转换数值
转换说明符的最后一个组件<type>，是除了介绍性的%字符之外唯一必需的组件:
%[<flags>][<width>][.<precision>]<type>T3】
在将值插入格式字符串之前，它确定 Python 应用于相应值的转换类型。下表列出了可能的转换类型:
<type> |
转换类型 |
|---|---|
d、i、u |
小数整数 |
x，X |
十六进制整数 |
o |
八进制整数 |
f，F |
浮点型 |
e，E |
E 符号 |
g，G |
浮点或 E 符号 |
c |
单字符 |
s、r、a |
字符串 |
% |
单个'%'字符 |
在接下来的小节中，您将看到如何使用这些转换类型。
整数转换类型
d、i、u、x、X、o转换类型对应整数值。
d、i和u功能等同。它们都将相应的参数转换为十进制整数的字符串表示形式:
>>> "%d, %i, %u" % (42, 42, 42)
'42, 42, 42'
>>> "%d, %i, %u" % (-42, -42, -42)
'-42, -42, -42'
该值可以是正数，也可以是负数。如果是负数，那么结果值将以减号(-)开始。
转换类型x和X转换为十六进制整数值的字符串表示形式，o转换为八进制整数值的字符串表示形式:
>>> "%x, %X" % (252, 252)
'fc, FC'
>>> "%o" % 16
'20'
使用小写x产生小写输出，使用大写X产生大写输出。
**注意:**大写O不是有效的转换类型。
您可以通过使用转换标志获得对结果格式的额外控制，您将在下一节中了解更多关于的内容。
浮点转换类型
转换类型f和F转换成浮点数的字符串表示，而e和E产生一个表示 E(科学)符号的字符串:
>>> "%f, %F" % (3.14159, 3.14)
'3.141590, 3.140000'
>>> "%e, %E" % (1000.0, 1000.0)
'1.000000e+03, 1.000000E+03'
使用小写f和e产生小写输出，大写F和E产生大写输出。
在某些情况下，浮点运算可以产生一个实质上无穷大的值。这样的数字在 Python 中的字符串表示是inf。
浮点运算产生的值也可能无法用数字表示。Python 用特殊的浮点值nan来表示这一点。
当使用字符串模运算符转换这些值时，转换类型字符控制结果输出的大小写。f和e产生小写字符串，而F和E产生大写字符串:
>>> x = float("NaN")
>>> "%f, %e, %F, %E" % (x, x, x, x)
'nan, nan, NAN, NAN'
>>> y = float("Inf")
>>> "%f, %e, %F, %E" % (y, y, y, y)
'inf, inf, INF, INF'
这些转换类型的小写和大写版本之间的唯一区别是，它们分别产生小写和大写字符串输出。这种差异甚至延伸到浮点数的 E 记法输出中e和E的大小写。
根据指数的大小和您为.<precision>组件指定的值，g和G转换类型在浮点或 E 符号输出之间进行选择:
>>> "%g" % 3.14
'3.14'
>>> "%g" % 0.00000003
'3e-08'
>>> "%G" % 0.00000003
'3E-08'
如果指数小于-4或不小于.<precision>，则输出与e或E相同。否则，与f或F相同。在本教程的后面，你将会学到更多关于 .<precision>组件的知识。
**注:**你可以把这些转换类型看成是做出合理的选择。如果有问题的值合理地适合它，它们将产生浮点输出，否则产生 E 符号。
与其他浮点转换类型类似，g产生小写输出，G产生大写输出。
字符转换类型
c转换类型插入单个字符。相应的值可以是整数或单个字符串:
>>> "%c" % 97
'a'
>>> "%c" % "y"
'y'
如果您提供一个整数，那么 Python 会将其翻译成相应的可打印字符。这种转换类型也支持转换成 Unicode 字符:
>>> "%c" % 8721
'∑'
您可以使用%c并传递 ASCII 或 Unicode 字符的代码点，以便在您的字符串中很好地呈现它。
转换类型s、r和a分别使用内置函数 str() 、 repr() 和 ascii() 产生字符串输出:
>>> "%s" % "Café ☕️"
'Café ☕️'
>>> "%r" % "Café ☕️"
"'Café ☕️'"
>>> "%a" % "Café ☕️"
"'Caf\\xe9 \\u2615\\ufe0f'"
当您使用%a时，Python 将 Unicode 字符转换成它们的 ASCII 表示。
很快您就会看到，您可以使用<width>和.<precision>转换说明符组件来控制字符串输出的对齐和填充。
文字百分比字符(%% )
要在输出中插入一个百分比字符(%)，可以在格式字符串中指定两个连续的百分比字符(%%)。第一个百分比字符引入一个转换说明符，第二个百分比字符指定转换类型为%。
这种格式会在输出中产生一个百分比字符(%):
>>> "Get %d%% off on %s today only!" % (30, "bananas")
'Get 30% off on bananas today only!'
此代码示例中的子字符串%d%%表示两种相互跟随的转换类型:
%d表示十进制整数转换类型。%%代表文字百分比字符，呈现为%。
注意，%%转换类型不消耗字符串模操作符(30, "bananas")右边显示的两个<values>中的任何一个。如果您需要在字符串中呈现一个文字百分比字符，您可以将这种转换类型视为一种转义百分比字符的方法。
使用宽度和精度水平对齐数据
<width>和.<precision>组件位于转换说明符的中间:
%[<flags>]**[<width>][.<precision>]**T2】
您可以单独使用它们，也可以相互结合使用。它们通过更改字符串填充或 Python 显示的值的总长度来确定格式化值占用的水平空间。
<width>组件
您可以通过使用<width>组件来确定输出字段的最小宽度。如果输出比<width>短，那么默认情况下，它在一个<width>字符宽的字段中右对齐，并在左边用 ASCII 空格字符填充:
>>> "%5s" % "foo"
' foo'
>>> "%3d" % 4
' 4'
第一个字符串"foo"，长度为三个字符。因为您使用5作为<width>转换说明符组件，所以 Python 在添加"foo"之前添加了两个空白字符，以构建一个总长度为五个字符的字符串。
在第二个例子中，您使用一位数的数字4作为输入值，并请求三个字符的字符串宽度。因此，Python 在插入字符串表示形式4之前再次添加了两个空白字符，以构建总长度为三个字符的最终字符串。
您可以修改对齐方式以及 Python 应该使用的填充字符。在下面的转换标志一节中，你会学到更多关于如何做的内容。
如果输出长度大于<width>，则<width>无效:
>>> "%2d" % 1234
'1234'
>>> "%d" % 1234
'1234'
>>> "%2s" % "foobar"
'foobar'
>>> "%s" % "foobar"
'foobar'
这些例子中的每一个都指定了字段宽度2。但是因为您要求 Python 格式化的值的长度超过两个字符，所以结果与您根本没有指定<width>时是一样的。
.<precision>组件
.<precision>转换说明符组件影响浮点转换类型和字符转换类型。
对于浮点转换类型f、F、e和E，.<precision>决定小数点后的位数:
>>> "%.2f" % 123.456789
'123.46'
>>> "%.2e" % 123.456789
'1.23e+02'
对于浮点转换类型g和G，.<precision>决定小数点前后的有效位数:
>>> "%.2g" % 123.456789
'1.2e+02'
用s、r和a字符转换类型格式化的字符串值被截断到由.<precision>组件指定的长度:
>>> "%.4s" % "foobar"
'foob'
在这个例子中，您的输入值"foobar"的长度是 6 个字符，但是您已经将.<precision>设置为4。因此 Python 只显示输入字符串的前四个字符。
你可能还会看到<width>和.<precision>一起使用:
>>> "%8.2f" % 123.45678
' 123.46'
>>> "%8.3s" % "foobar"
' foo'
您可以使用星号(*)作为占位符来指定<width>和.<precision>。如果这样做，Python 会从<values>元组中的项目中为它们取值:
>>> "%*d" % (10, 123)
' 123'
>>> "%.*d" % (10, 123)
'0000000123'
>>> "%*.*d" % (10, 5, 123)
' 00123'
当你的<width>值是一个常量时，你可能不需要使用这个。在上例中使用占位符和直接添加值之间没有任何功能差异:
>>> "%10d" % 123
' 123'
>>> "%.10d" % 123
'0000000123'
>>> "%10.5d" % 123
' 00123'
当您使用变量指定宽度或精度时，使用占位符星号会变得更有趣:
>>> for i in range(3):
... w = int(input("Enter width: "))
... print("[%*s]" % (w, "foo"))
...
Enter width: 2
[foo]
Enter width: 4
[ foo]
Enter width: 8
[ foo]
使用这种语法，您可以在运行时确定宽度和精度，这意味着它们可能会随着执行的不同而变化。
使用转换标志微调输出
您可以在第一个%字符后指定可选的转换标志:
%**[<flags>]**T2】
这些允许您更详细地控制某些转换类型的显示。转换说明符的<flags>组件可以包括下表中显示的任何字符:
| 性格；角色；字母 | 控制 |
|---|---|
# |
整数和浮点值的小数点或小数点显示 |
0 |
短于指定字段宽度的值的填充 |
- |
比指定字段宽度短的值的对齐 |
+ |
数值前导符号的显示 |
' '(空格) |
数值前导符号的显示 |
下面几节更详细地解释了转换标志是如何操作的。
哈希标志(# )
#标志使基本信息包含在八进制和十六进制转换类型的格式化输出中。对于o转换类型，该标志添加一个前导"0o"。对于x和X转换类型，增加一个前导"0x"或"0X":
>>> "%#o" % 16
'0o20'
>>> "%#x" % 16, "%#X" % 16
('0x10', '0X10')
对于十进制转换类型d、i和u，忽略#标志。
对于浮点值，#标志强制输出总是包含小数点。通常，如果小数点后没有任何数字，浮点值将不包含小数点。此标志强制包含小数点:
>>> "%.0f" % 123
'123'
>>> "%#.0f" % 123
'123.'
>>> "%.0e" % 123
'1e+02'
>>> "%#.0e" % 123
'1.e+02'
通过使用#标志强制包含小数点也适用于以 E 表示法显示的值，如示例代码片段所示。
零标志(0 )
当格式化数值短于指定的字段宽度时，默认行为是在值的左侧用 ASCII 空格字符填充字段。0标志导致用"0"字符填充:
>>> "%05d" % 123
'00123'
>>> "%08.2f" % 1.2
'00001.20'
0标志可用于所有的数字转换类型:d、i、u、x、X、o、f、F、e、E、g和G。
连字符减号标志(- )
当格式化值短于指定的字段宽度时，它通常在字段中右对齐。连字符减号(-)标志使值在指定字段中左对齐:
>>> "%-5d" % 123
'123 '
>>> "%-8.2f" % 123.3
'123.30 '
>>> "%-*s" % (10, "foo")
'foo '
您可以对字符串转换类型s、a和r以及所有数字转换类型使用-标志。对于数字类型，如果0和-都存在，那么0被忽略。
加号标志(+ )
默认情况下，正数值没有前导符号字符。+标志在数字输出的左侧添加一个加号(+):
>>> "%+d" % 3
'+3'
>>> "%+5d" % 3
' +3'
>>> "%5d" % 3
' 3'
在比较最后两个输出时，您可能会注意到 Python 在计算输出的宽度时考虑了您使用该标志添加的+字符。
此标志不影响负数值，它总是有一个前导减号(-)。与加号字符一样，Python 在计算输出宽度时也会考虑减号字符。
空格字符标志(' ' )
空格字符标志(' ')在正数值前添加一个空格字符:
>>> "% d" % 3
' 3'
就像+标志一样，这个标志也不影响负数值，它总是有一个前导减号(-):
>>> "% d" % 3
' 3'
>>> "% d" % -3
'-3'
>>> "%d" % -3
'-3'
使用+标志或空格字符标志可以帮助您一致地对齐正值和负值的混合。
通过字典映射指定值
您可以将插入到格式字符串中的<values>指定为字典，而不是元组。在这种情况下，每个转换说明符必须包含紧跟在%字符后面的括号中的字典键之一:
>>> "%d %s cost $%.2f" % (6, "bananas", 1.74)
'6 bananas cost $1.74'
>>> data = {"quantity": 6, "item": "bananas", "price": 1.74} >>> template = "%(quantity)d %(item)s cost $%(price).2f" >>> template % data
'6 bananas cost $1.74'
通过使用这种技术，您可以按任意顺序指定插入的值:
>>> data = {"quantity": 6, "item": "bananas", "price": 1.74}
>>> ad_1 = "%(quantity)d %(item)s cost $%(price).2f" >>> ad_1 % data
'6 bananas cost $1.74'
>>> ad_2 = "You'll pay $%(price).2f for %(item)s, if you buy %(quantity)d" >>> ad_2 % data
"You'll pay $1.74 for bananas, if you buy 6"
上面显示的所有转换说明符组件——<flags>、<width>、.<precision>和<type>——仍然以与使用元组输入值时相同的方式工作。当您将<values>指定为词典时，您可以使用其中任何一个:
>>> "Quantity: %(quantity)03d" % data
'Quantity: 006'
>>> "Item: %(item).5s" % data
'Item: banan'
在上面的示例代码片段中，您在第一个示例中使用了结合了<width>的0标志，在第二个示例中使用了值为5的.<precision>。
**注意:**如果通过字典映射指定<values>，那么就不能用星号占位符(*)来指定<width>或者.<precision>。
如果您只想定义一次数据，并且可能会在不同的输出中切换显示顺序，则通过字典映射指定输入值特别有用。
结论
至此，您已经了解了很多关于字符串模操作符的知识。这是 Python 中一种比较老的字符串格式化方法。因为这种技术仍然有效，并且在 Python 2 中被广泛使用，所以理解这种语法的基础是有帮助的。
在本教程中，您已经学会了如何:
- 使用模运算符(
%) 进行字符串格式化 - 将值转换成特定类型，然后将它们插入到字符串中
- 指定格式化值占据的水平间距
- 使用转换标志微调显示
- 使用字典映射而不是元组指定值
尽管 string modulo 操作符功能多样，Python 提供了更好的格式化字符串数据的新方法:string .format()方法和格式化的字符串文字，通常称为 f-string 。******