简介

在Python编程中，格式化字符串是一项极为重要的技能。它允许我们以一种可控且美观的方式呈现数据。无论是简单的文本拼接，还是复杂的数值格式化显示，Python的格式化字符串都能发挥巨大作用。本文将深入探讨Python格式化字符串的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助你在实际编程中更加熟练地运用这一特性。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 旧风格格式化（% 操作符）
    • 新风格格式化（str.format() 方法）
    • f - 字符串格式化（Python 3.6+）
  3. 常见实践
    • 格式化数值
    • 格式化日期和时间
    • 字符串对齐与填充
  4. 最佳实践
    • 选择合适的格式化方式
    • 提高代码可读性
    • 性能考量
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

格式化字符串是一种将变量值嵌入到字符串中的机制。通过特定的占位符和格式化指令，我们可以指定变量如何在字符串中显示。在Python中，有几种不同的格式化字符串的方式，每种方式都有其特点和适用场景。

使用方法

旧风格格式化（% 操作符）

旧风格格式化使用 % 操作符来实现。占位符 %s 用于字符串，%d 用于整数，%f 用于浮点数等。

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

新风格格式化（str.format() 方法）

新风格格式化使用 str.format() 方法。通过 {} 作为占位符，可以更灵活地指定参数的位置和格式化选项。

name = "Bob"
age = 25
print("My name is {} and I'm {} years old.".format(name, age))

# 可以通过索引指定参数位置
print("My name is {1} and I'm {0} years old.".format(age, name))

# 也可以通过关键字参数
print("My name is {name} and I'm {age} years old.".format(name="Charlie", age=35))

f - 字符串格式化（Python 3.6+）

f - 字符串格式化是Python 3.6引入的一种简洁直观的方式。在字符串前加上 f 或 F，然后在 {} 中直接嵌入变量。

name = "David"
age = 40
print(f"My name is {name} and I'm {age} years old.")

# 可以在 {} 中进行表达式计算
print(f"The sum of 3 and 5 is {3 + 5}.")

常见实践

格式化数值

  1. 保留指定小数位数
    • 旧风格： 
      pi = 3.1415926
print("Pi to two decimal places: %.2f" % pi)
    • 新风格： 
      pi = 3.1415926
print("Pi to two decimal places: {:.2f}".format(pi))
    • f - 字符串： 
      pi = 3.1415926
print(f"Pi to two decimal places: {pi:.2f}")
  2. 千位分隔符
    • 新风格： 
      number = 1234567890
print("Formatted number with thousands separator: {:,}".format(number))
    • f - 字符串： 
      number = 1234567890
print(f"Formatted number with thousands separator: {number:,}")

格式化日期和时间

import datetime

now = datetime.datetime.now()

# 旧风格
print("Current date and time: %s" % now)

# 新风格
print("Current date and time: {}".format(now))

# f - 字符串
print(f"Current date and time: {now}")

# 格式化具体格式
# 新风格
print("Formatted date: {:%Y-%m-%d %H:%M:%S}".format(now))

# f - 字符串
print(f"Formatted date: {now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")

字符串对齐与填充

  1. 左对齐
    • 新风格： 
      text = "Hello"
print("{:<10}".format(text))  # 宽度为10，左对齐
    • f - 字符串： 
      text = "Hello"
print(f"{text:<10}")
  2. 右对齐
    • 新风格： 
      text = "World"
print("{:>10}".format(text))  # 宽度为10，右对齐
    • f - 字符串： 
      text = "World"
print(f"{text:>10}")
  3. 居中对齐
    • 新风格： 
      text = "Python"
print("{:^10}".format(text))  # 宽度为10，居中对齐
    • f - 字符串： 
      text = "Python"
print(f"{text:^10}")

最佳实践

选择合适的格式化方式

  • 对于简单的格式化需求，f - 字符串格式化通常是最简洁直观的选择，尤其是在Python 3.6及以上版本中。
  • 旧风格格式化虽然仍然可用，但在代码可读性和灵活性方面相对较弱，尽量在新代码中避免使用。
  • 新风格格式化 str.format() 方法在需要更复杂的格式化逻辑，如动态参数位置调整或大量参数管理时，表现出色。

提高代码可读性

  • 使用描述性的变量名，特别是在格式化字符串中引用变量时，这样可以使代码意图更加清晰。
  • 对于复杂的格式化逻辑，可以将其提取到单独的函数中，以提高代码的模块化和可维护性。

性能考量

  • f - 字符串格式化在性能上通常优于旧风格和新风格格式化，因为它在编译时进行处理，而不是运行时。在性能敏感的代码中，优先选择 f - 字符串格式化。

小结

Python的格式化字符串提供了多种强大的方式来格式化和呈现数据。从旧风格的 % 操作符，到新风格的 str.format() 方法，再到简洁高效的 f - 字符串格式化，每种方式都有其特点和适用场景。通过掌握这些格式化方法，并遵循最佳实践，我们可以编写出更加清晰、高效的代码，更好地满足实际编程需求。

参考资料