格式化字符串方法的比较

本文作者：王碧琪

文字编辑：宁刘莹

技术总编：张   邯

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我们在使用Python处理字符串时，为了达到美观等特定目的，通常要对字符串的格式进行特定的设置。Python支持多种设置字符串的格式的方法，如“%-formatting”，“str.format（）”，在3.6版本中，Python引入了一种新的设置字符串格式的方法：f-string。相比之前的方法，f-string更加简洁、好用。关于str.format()的使用方法可以参考我们之前的推文《Python常见内置函数用法（二）》，今天主要介绍如何使用f-string的方法来设置字符串的格式。

1. 定义

f-string全称Formatted string literals，是以“f”或者“F”开头的字符串格式定义方式，目的是简便格式化字符串的操作方式。f-string包含可替换字段，可替换字段以“{ }”标示，将要替换的变量名放在其中，而在“{ }”以外的部分按照其字面值处理。值得注意的是，f-string本质上不是一个字符串常量，而是在运行时对“{ }”引用的部分求值的表达式。f-string的结构如下：

f ' <text> { <expression> <optional !s, !r, or !a> <optional : format specifier> } <text>'

1.1 简单例子

In [1]: name = '喜小乐'
   ...: age = 8
   ...: school = '人民路小学'
   ...: f'我叫{name}，今年{age}岁，明年{age+1}岁，在{school}上学'
Out[1]: '我叫喜小乐，今年8岁，明年9岁，在人民路小学上学'

1.2 加入转换字段

转化字段是用来对字符串进行格式上的转换的符号，包括'!s'，'!r'，'!a'。转换符 '!s' 即对结果调用 str()，str() 函数将对象转化为适于人阅读的形式；'!r' 为调用 repr()，repr() 函数将对象转化为供解释器读取的形式；'!a' 为调用 ascii()，关于这三个字符串函数的具体含义，详见之前的推文《字符串的小帮手之ascii()、str()和repr()函数》。

不加入转换字段时，f-string默认为'!s'。指定了转换字段之后，表达式的求值结果会先转换再进行格式化。

In [2]: f'我叫{name!s}，今年{age!r}岁，在{school!a}上学' #对name调用str（），age调用repr（），school调用ascii（）。
Out[2]: "我叫喜小乐，今年8岁，在'\\u4eba\\u6c11\\u8def\\u5c0f\\u5b66'上学"

对比输出结果可知，在school变量后面加上'!a'，会在求值之前先调用ascii()函数对“人民路小学”这个字符串进行转化，然后放回待格式化的字符串里。

1.3 对比%-formatting和str.format

%-formatting是Python较早的版本中使用的设置字符串格式的方法。使用%-formatting时，首先在字符串中需要使用“%”占位，“()”填充引用字段，再加字母指定格式；然后以“%”开头，“{}”列出引用字段的内容，加以替换。以下列出了常用的“%”占位符的格式。

我们使用字典来实现第一个简单例子。

In [5]: "我叫%(name)s，今年%(age)d岁，明年%(ageplus)d岁，在%(school)s上学" % {'name':'喜小乐','age':8,'ageplus':8+1,'school':'人民路小学'}
Out[5]: '我叫喜小乐，今年8岁，明年9岁，在人民路小学上学'

相比f-string，首先，%-formatting和str.format无法对小括号内所引用的字段进行运算，即无法算出ageplus；其次，%-formatting和str.format需要在后面指出格式，这使得代码相对冗长、不易读，无法实现f-string的代码精简程度。

2. 自定义格式

f-string可以指定某种确定的字符串显示格式，结构为{content：format}，句法中content即替换并填入字符串的内容，format是格式描述符，我们在推文《Python常见内置函数用法（二）》中进行过相关介绍，“：”后面依次说明用什么补齐（省略情况下为空格）、对齐方式（“^”表示居中对齐，“<”表示居左对齐，“>”表示居右对齐）、宽度、文本的显示格式。当然也可以不必指定{：format}，如上述的简单例子只注明了{content}。

2.1 宽度与对齐

print(f'{"一年1班成绩表":*^30s}') # “一年1班成绩表”设置为用*补齐，居中对齐，宽度为30，s表示字符串形式。
print(f'{"鸡小萌":<10s} {9:>10d} {89.734:>10.2f}') # “鸡小萌”设置为左对齐，宽度为10，字符串形式。“9”设置为右对齐，宽度为10，十进制整数形式，“89.734”设置为右对齐，宽度为10，小数点后保留两位小数，浮点数形式。
print(f'{"石敢当":<10s} {7:>10d} {76.555:>10.2f}') 
print(f'{"喜小乐":<10s} {8:>10d} {92.433:>10.2f}')

输出结果为：

2.2 数字格式化输出

f-string句法，“{ }”内可以进行运算，例如插入列表中的某一个元素。我们给出三个列表存储三只股票的信息，列表内的元素依次代表股票的代码、价格、收益率、市值，为了实现其格式的简洁显示，我们使用f-string进行设置。

list1 = [2,31.48,0.43,1200000000]
list2 = [1872,20.1,-0.87,234840000]
list3 = [600606,7.83,-0.46,113000000]

先输出表头，即依次输出stkcd，price，rit，value，都是居中对齐，宽度分别为6、8、8、10。

然后输出内容，列表的每一个元素分别设置，第0个元素用0补齐、居右对齐、宽度为6，第1个元素居中对齐、宽度为8、小数点后保留2位有效数字、浮点数格式，第2个元素居中对齐、显示正负号、小数点后保留一位、显示为百分数形式，第3个元素居中对齐、宽度为15、小数点后保留2位有效数字、显示格式为科学计数法。

print(f'{"stkcd":^6} {"price":^8} {"rit":^8}  {"value":^10}')  
print(f'{list1[0]:0>6} {list1[1]:^8.2f} {list1[2]:^+.1%} {list1[3]:^15.2e}')  
print(f'{list2[0]:0>6} {list2[1]:^8.2f} {list2[2]:^+.1%} {list2[3]:^15.2e}')
print(f'{list3[0]:0>6} {list3[1]:^8.2f} {list3[2]:^+.1%} {list3[3]:^15.2e}')

输出结果为：

3. 多行f-string

如果要输出的字符串很长，我们可以分为多行输入，只需要在每行后面加上一个“\”表示换行。

In [6]: name = '喜小乐'
   ...: age = 8
   ...: school = '人民路小学'
   ...: f'我叫{name},' \
   ...: f'今年{age}岁, '\
   ...: f'在{school}上学'
Out[6]: '我叫喜小乐,今年8岁, 在人民路小学上学'

也可以只写一个f符号，输出结果与上面的相同，如下：

In [7]: f'我叫{name},\
   ...: 今年{age}岁, \
   ...: 在{school}上学'
Out[7]: '我叫喜小乐,今年8岁, 在人民路小学上学'

4. 小结

f-string作为定义字符串格式的新方法，优于之前的定义字符串格式的方法。它拥有许多优点：代码简单易读，不易出错，不会冗长拖沓；“{ }”内可以运算任何有效的Python表达式；另外因为f-string是运行时渲染的表达式，而不是常量值，所以比%-formatting和str.format（）的速度都快。看到这里，你还在使用旧方法定义字符串的格式吗？不妨尝试一下f-string吧！

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