Python從菜鳥到高手（15）：字符串格式化

1. 字符串格式化基礎

字符串格式化相當于字符串模板。也就是說，如果一個字符串有一部分是固定的，而另一部分是動態變化的，那么就可以將固定的部分做成模板，然后那些動態變化的部分使用字符串格式化操作符（%） 替換。如一句問候語：“Hello 李寧”，其中“Hello”是固定的，但“李寧”可能變成任何一個人的名字，如“喬布斯”，所以在這個字符串中，“Hello”是固定的部分，而“李寧”是動態變化的部分，因此，需要用“%”操作符替換“李寧”，這樣就形成了一個模板。
Hello %s

上面的代碼中，“%”后面的s是什么呢？其實字符串格式化操作符后面需要跟著動態值的數據類型，以及更細節的格式（如對于浮點數來說，小數點后要保留幾位），這里的“%s”表示動態部分要被替換成字符串類型的值。如果在字符串模板中有多個要被替換的部分，需要按順序用“%”表示，然后在格式化字符串時，傳入的值也要符合這個順序。例5.2為我們演示了格式化字符串的基本用法。

本例首先定義了一個字符串模板，然后傳入了兩個字符串類型的值來格式化字符串，最后將格式化后的字符串輸出。

#  定義字符串模板
formatStr = "Hello %s. Today is %s, Are there any activities today?"
#  初始化字符串格式化參數值，此處必須使用元組，不能使用列表
values = ('Mike', 'Wednesday')
#  格式化字符串
print(formatStr % values)

程序運行結果如下圖所示。

從上面的代碼可以看出，不僅在為字符串模板指定格式化參數時要使用百分號（%），在格式化字符串時，也要像取模一樣使用“%”操作符。還有就是指定字符串格式化參數值要使用元組，在這里不能使用列表。

在上圖中，只是使用了字符串作為格式化參數，但在實際的應用中，可能會有其他類型的字符串格式化參數。如果遇到這種情況，可以使用str函數將這些數據類型的值轉換為字符串類型的值，然后再傳入字符串模板，這么做在大多數情況下是可行的，但如果要對格式化參數值有更進一步的要求，光使用str函數就做不到了，這就要使用能表示這些數據類型的格式化參數，如“%f”表示浮點類型的格式化參數。

在下面代碼的字符串模板中包含了字符串、整數和浮點數類型的模板。

# 在這個字符串模板中，包含了浮點數和整數類型的格式化參數
formatStr1 = "PI是圓周率,他的值是%.4f（保留小數點后%d位）"
#  導入math模塊中的pi變量
from math import pi
#  定義與formatStr1對應的格式化參數值
values1 = (pi, 4)
#  格式化字符串，運行結果：PI是圓周率,他的值是3.1416（保留小數點后4位）
print(formatStr1 % values1)
#  在這個字符串模板中，包含了整數和字符串類型的格式化參數
formatStr2 = "這件事的成功率是%d%%, 如果有%s參與的話，成功率會提升至%d%%"
values2 = (56, "John",70)
#  運行結果：這件事的成功率是56%, 如果有John參與的話，成功率會提升至70%
print(formatStr2 % values2)
values3 = (66,"Mike")
#  由于指定的參數值的數量和格式化參數的數量不匹配，所以會拋出異常
print(formatStr2 % values3)

程序的運行結果如下圖所示。

在上面的代碼中，為格式化字符串指定了不同數據類型的格式化參數。如果要在格式化字符串中顯示百分號（%），就要使用兩個百分號（%%）表示。當傳入的參數值的數量與格式化參數的數量不匹配時，就會拋出異常。

模板字符串

在string模塊中提供了一個用于格式化字符串的Template類，該類的功能是用同一個值替換所有相同的格式化參數。Template類的格式化參數用美元符號（$）開頭，后面跟著格式化參數名稱，相當于變量名。在格式化時，需要使用Template類的substitute方法，該方法用于指定格式化參數對應的值。

from string import Template
template = Template("$s  $s  $s ")
template.substitute(s = "Hello")       # 這種參數被稱為關鍵字參數，會在后面的章節詳細介紹

在上面的代碼中，通過Template類的構造方法傳入了一個格式化字符串，在這個格式化字符串中包含了3個“$s”，然后調用了substitute方法格式化這個字符串，該方法指定了s參數值為“Hello”，最后的替換結果是“Hello Hello Hello”，也就是說，在格式化字符串中，有多少個“$s”，就替換多少個“$s”。substitute方法還可以通過字典（見下一章）設置格式化參數的值。例5.4完整地演示了如何使用Template類格式化字符串。

使用Template格式化字符串，當格式化參數是一個字符串的一部分時，需要用一對大括號（{}）將格式化參數變量括起來。

# 引用string模塊中的Template類
from string import Template
template1 = Template("$s是我最喜歡的編程語言, $s非常容易學習，而且功能強大")
# 指定格式化參數s的值是Python
print(template1.substitute(s='Python'))
# 當格式化參數是一個字符串的一部分時，為了和字符串的其他部分區分開，
# 需要用一對大括號將格式化參數變量括起來
template2 = Template("${s}stitute")
print(template2.substitute(s='sub'))

template3 = Template("$dollar$$相當于多少$pounds")
# 替換兩個格式化參數變量
print(template3.substitute(dollar=20,pounds='英磅'))

template4 = Template("$dollar$$相當于多少$pounds")
data = {}
data['dollar'] = 100
data['pounds'] = '英磅'
# 使用字典指定格式化參數值
print(template4.substitute(data))

程序運行結果如下圖所示。

字符串的format方法

字符串本身也有一個format方法用于格式化當前的字符串。這個format方法和前面講的格式化操作符（%）不太一樣。字符串格式化參數并不是用百分號（%）表示，而是用一對大括號（{}），而且支持按順序指定格式化參數值和關鍵字格式化參數。例如，下面的代碼通過format方法按順序為格式化字符串指定了參數值。

print("{}  {}  {}".format(1,2,3))   # 運行結果：1  2  3

我們可以看到，上面的代碼在字符串中指定了3對空的大括號，這代表3個格式化參數，不需要指定數據類型，可以向其傳遞Python語言支持的任何值。通過format方法傳入3個值（1，2，3），這3個值會按順序替換格式化字符串中的3對空的大括號。

命名格式化參數是指在一對大括號中指定一個名稱，然后調用format方法時也要指定這個名稱。

print("{a}  {b}  {c}".format(a = 1,c = 2,b = 3))   # 運行結果：1  3  2

上面的代碼在3對大括號中分別添加了“a”、“b”、“c”。通過format方法指定了這3個關鍵字參數的值。我們可以看到，并沒有按順序指定關鍵字參數的值。這也是使用關鍵字參數的好處，只要名字正確，fomat參數的順序可以任意指定。當然，順序方式和關鍵字參數方式可以混合使用，而且還可以指定順序方式中格式化參數從format方法提取參數值的順序，甚至可以取format方法參數值的一部分。哇，接連拋出了這么多功能，可能很多讀者有點應接不暇了，別著急，例5.5會為我們演示format方法的一些常用使用方式。

本例分別使用一對大括號“{}”、命名格式化參數和順序格式化參數3中方式格式化字符串。

# 包含了2個空的大括號，format方法需要按順序指定格式化參數值
s1 = "Today is {}, the temperature is {} degrees."
# format方法的第1個參數值對應s1的第1對大括號，第2個參數值對應s1的第2對大括號
# 運行結果：Today is Saturday, the temperature is 24 degrees.
print(s1.format("Saturday", 24))

#  包含了2個命名格式化參數，一個是{week}，另一個是{degree}
s2 = "Today is {week}, the temperature is {degree} degrees."
#  format方法的第1個參數指定了{degree}的值，第2個參數指定了{week}的值，
#  可以將degree和week調換，s2.format(week ="Sunday", degree = 22)
#  運行結果：Today is Sunday, the temperature is 22 degrees.
print(s2.format(degree = 22, week ="Sunday"))

# 混合了順序格式化參數和關鍵字格式化參數兩種方式
s3 = "Today is {week}, {}，the {} temperature is {degree} degrees."
#  format方法的參數，前面應該是按順序傳遞的格式化參數值，后面是關鍵字格式化參數值，順序不能調換
#  這樣做是錯誤的：s3.format(degree = 22, "aaaaa", 12345, week ="Sunday")
#  運行結果：Today is Sunday, aaaaa，the 12345 temperature is 22 degrees.
print(s3.format("aaaaa", 12345, degree = 22, week ="Sunday"))

#  為順序格式化參數指定了從format方法獲取參數值的順序，{1}表示從format方法的第2個參數取值
#  {0}表示從format方法的第1個參數取值
s4 = "Today is {week}, {1}，the {0} temperature is {degree} degrees."
# 運行結果：Today is Sunday, 12345，the aaaaa temperature is 22 degrees.
print(s4.format("aaaaa", 12345, degree = 22, week ="Sunday"))

#  定義了一個列表
fullname = ["Bill", "Gates"]
# {name[1]}取fullname列表中的第2個值（Gates）
# format方法通過關鍵字參數，為name名字指定了fullname列表。運行結果：Mr Gates
print("Mr {name[1]}".format(name = fullname))
# 導入math模塊
import math
# 訪問math模塊中的“__name__”變量來獲取模塊的名字，訪問math模塊中的pi變量獲取PI的值
s5 = "The {mod.__name__} module defines the value {mod.pi} for PI"
# format方法為mod關鍵字參數指定了math模塊
# 運行結果：The math module defines the value 3.141592653589793 for PI
print(s5.format(mod = math))

程序運行結果如下圖所示。