10-python格式化字符串的四种方法（%，format，f-string，string template)

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3 f-string (格式化字符串) in Python

自 Python 3.6 引入以来，f-string 提供了一种更加简洁和直观的方式来进行字符串格式化。其语法简单明了：只需在字符串前加上字母 f 或 F，并在字符串中使用 {} 来包裹需要插入的内容。

使用 f-string 的样例：

msg = 'hello world' print(f'msg: { 
     msg}') # 输出：msg: hello world

这就可以了！再也不需要用 string.format 或者 % 了。不过 f-string 并不能完全替代 str.format。本文也将列举出这两者并不通用的情况。

基本的字符串格式化

如上文所述，使用 f-string 格式化字符串十分简单。唯一的要求就是给它一个有效的表达式。f-string 也可以用大写 F 开头或者与 r 原始字符串结合使用。但是你不能将其与 b"" 或者 u"" 混用。

book = "The dog guide" num_pages = 124 print(f"The book { 
     book} has { 
     num_pages} pages") # 输出：The book The dog guide has 124

f-string 的限制

虽然 f-string 十分便捷，但它并不能完全代替 str.format。f-string 在表达式出现的上下文中进行求值计算。根据 PEP 498，这意味着该表达式可以获取所有局部和全局变量。而且该表达式是在运行时计算的表达式。如果在 { <expr> } 之中使用的表达式无法被计算，就会跳出如下异常。

f"{ 
     name}" # NameError: name 'name' is not defined

这对 str.format 来说就不是问题，你可以提前定义一个模板字符串，并在之后调用 .format 方法时再传递上下文信息。

s = "{name}" print(s.format(name="Python")) # 输出：Python print(s) # 输出：{name}

另外还有个限制是，你不能在 f-string 中使用行内注释。

f"My name is { 
     name #name}!" # SyntaxError: f-string expression part cannot include '#'

如何格式化一个表达式

如果不想定义变量，那你可以在大括号中使用常量。Python 会计算该表达式并显示最终计算结果。

print(f"4 * 4 is { 
     4 * 4}") # 输出：4 * 4 is 16

或者你可以…

n = 4 print(f"4 * 4 is { 
     n * n}") # 输出：4 * 4 is 16

如何使用 f-string 来调试代码

调试是 f-string 最常见的用途之一了。Python 3.8 之前，很多人会用一种非常繁杂的 hello = 42; f"hello = {hello}" 来进行调试。针对此 Python 3.8 引入了一个新功能。你可以用 f"{hello=}" 重写上面的代码，而 Python 会显示 hello=42。下面这个例子展示了在使用函数表达式时如何应用该特性，其原理与上文代码是一样的。

def magic_number(): return 42 print(f"{ 
     magic_number() = }") # 输出：magic_number() = 42

如何格式化数字的不同进制

f-string 还能在不同进制下显示数字。例如，你不需要通过 b 来对一个 int 进行格式转化就可以显示其二进制结果。

print(f'{ 
     7:b}') # 输出：111

总结一下就是你可以用 f-string 来格式化：

int 到二进制
int 到十六进制
int 到八进制
int 到十六进制（所有符号大写）

下面的例子使用缩进功能和进制格式化创建了一个表，可以显示数字在不同进制下的值。

bases = { 
    "b": "bin", "o": "oct", "x": "hex", "X": "HEX", "d": "decimal" } for n in range(1, 21): for base, desc in bases.items(): print(f"{ 
     n:5{ 
     base}}", end=' ') print()

如何用 f-string 打印对象

你可以用 f-string 打印自定义对象。默认设置是，如果你向 f-string 表达式传递了一个对象，它将会显示该对象 __str__ 方法的返回值。不过，你也可以用显式转换操作标志来打印 __repr__ 的值。

!r – 使用 repr() 将值转化为文本。
!s – 使用 str() 将值转化为文本。

class Color: def __init__(self, r: float = 255, g: float = 255, b: float = 255): self.r = r self.g = g self.b = b def __str__(self) -> str: return "A RGB color" def __repr__(self) -> str: return f"Color(r={ 
     self.r}, g={ 
     self.g}, b={ 
     self.b})" c = Color(r=123, g=32, b=255) # 如不加任何操作符, 会打印 __str__ 的值 print(f"{ 
     c}") # 输出：A RGB color # 用 `obj!r` 的话会打印 __repr__ 的值 print(f"{ 
     c!r}") # 输出：Color(r=123, g=32, b=255) # 使用 `!s` 跟默认值一样 print(f"{ 
     c!s}") # 输出：A RGB color

Python 也允许通过定义不同类型使用 __format__ 方法控制格式化结果，下面的例子会展示所有可能情况。

class Color: def __init__(self, r: float = 255, g: float = 255, b: float = 255): self.r = r self.g = g self.b = b def __str__(self) -> str: return "A RGB color" def __repr__(self) -> str: return f"Color(r={ 
     self.r}, g={ 
     self.g}, b={ 
     self.b})" def __format__(self, format_spec: str) -> str: if not format_spec or format_spec == "s": return str(self) if format_spec == "r": return repr(self) if format_spec == "v": return f"Color(r={ 
     self.r}, g={ 
     self.g}, b={ 
     self.b}) - A nice RGB thing." if format_spec == "vv": return ( f"Color(r={ 
     self.r}, g={ 
     self.g}, b={ 
     self.b}) " f"- A more verbose nice RGB thing." ) if format_spec == "vvv": return ( f"Color(r={ 
     self.r}, g={ 
     self.g}, b={ 
     self.b}) " f"- A SUPER verbose nice RGB thing." ) raise ValueError( f"Unknown format code '{ 
     format_spec}' " "for object of type 'Color'" ) c = Color(r=123, g=32, b=255) print(f'{ 
     c:v}') # 输出：Color(r=123, g=32, b=255) - A nice RGB thing. print(f'{ 
     c:vv}') # 输出：Color(r=123, g=32, b=255) - A more verbose nice RGB thing. print(f'{ 
     c:vvv}') # 输出：Color(r=123, g=32, b=255) - A SUPER verbose nice RGB thing. print(f'{ 
     c}') # 输出：A RGB color print(f'{ 
     c:s}') # 输出：A RGB color print(f'{ 
     c:r}') # 输出：Color(r=123, g=32, b=255)

最后，还有个用来转义 ASCII 字符的 a 操作符。更多信息可参考官方文档。

utf_str = "Áeiöu" print(f"{ 
     utf_str!a}") # 输出：'\\xc1ei\\xf6u'

如何用 f-string 设定浮点数精度

F-string 可以像 str.format 那样格式化浮点数。想要实现这一点，你需要加一个 :（冒号）再加一个 .（英文句号）然后跟着小数点位数最后以 f 结尾。

举例来说，你可以通过如下代码打印一个浮点数精确到百分位的近似值。

num = 4. print(f"num rounded to 2 decimal places = { 
     num:.2f}") # 输出：num rounded to 2 decimal places = 4.12

不加任何选项的话，则会打印浮点数本身的精确值。

print(f'{ 
     num}') # 输出：4.

如何将一个数字格式化为百分数

Python f-string 方法有个非常便捷的实现格式化百分数的操作方法。方法与浮点数格式化类似，但是要用 % 代替结尾的 f。它会将原始数值乘以 100 并显示成有百分符号的固定格式。精度一样也是可以设定的。

total = 87 true_pos = 34 perc = true_pos / total print(f"Percentage of true positive: { 
     perc:%}") # 输出：Percentage of true positive: 39.080460% print(f"Percentage of true positive: { 
     perc:.2%}") # 输出：Percentage of true positive: 39.08%

如何调整或者增加 f-string 的填充

你可以便捷地通过 < 或者 > 符号来调整字符串填充。

greetings = "hello" print(f"She says { 
     greetings:>10}") # 输出：She says hello # Pad 10 char to the right print(f"{ 
     greetings:>10}") # 输出： hello print(f"{ 
     greetings:<10}") # 输出：hello  # You can omit the < for left padding print(f"{ 
     greetings:10}") # 输出：hello

a = "1" b = "21" c = "321" d = "4321" print("\n".join((f"{ 
     a:>10}", f"{ 
     b:>10}", f"{ 
     c:>10}", f"{ 
     d:>10}"))) # 输出： # 1 # 21 # 321 # 4321

如何转义符号

如果你想打印由大括号括起来的变量名称，而不是该变量的值，那你需要双层大括号 { {<expr>}}。

hello = "world" print(f"{ 
    {hello}} = { 
     hello}") # 输出：{hello} = world

而如果你想转义双引号，就需要在引号前用反斜线 \ 做标记。

print(f"{ 
     hello} = \"hello\"") # 输出：world = "hello"

如何使字符串居中

想要实现字符串居中，可以通过 var:^N 的方式。其中 var 是你想要打印的变量，N 是字符串长度。如果 N 小于 var 的长度，会打印全部字符串。

hello = "world" print(f"{ 
     hello:^11}") # 输出： world  print(f"{ 
     hello:*^11}") # 输出：*world* print(f"{ 
     hello:*^10}") # 输出：world* print(f"{ 
     hello:^2}") # 输出：world

如何格式化千分位

F-string 也允许我们自定义数字显示的格式。有个非常普遍的需求就是把数字以每 3 位为一个间隔使用下划线进行分隔。

big_num =  print(f"{ 
     big_num:_}") # 输出：1_234_567_890

如何使用逗号千分位分隔符数字

实际上，你可以随便用任何符号做千分位分隔符。所以用逗号做分隔符也完全没问题。

big_num =  print(f"{ 
     big_num:,}") # 输出：1,234,567,890

甚至可以一次性同时搞定既有千分位分隔符又有精度设定的浮点数。

num = . print(f"{ 
     num:,.3f}") # 输出：2,343,552.652

如何用空格做千分位分隔符

用空格也可以吗？好吧，这个问题是挺棘手，不过也能实现。你可以用逗号做分隔符之后再用空格替换逗号。

big_num =  print(f"{ 
     big_num:,}".replace(',', ' ')) # 输出：1 234 567 890

还有个方法是设定你的本地语言环境，换成一个用空格作千位分隔符的环境比如 pl_PL（波兰语环境）。更多信息可参考这个 Stack Overflow 链接。

如何用科学计数法（指数计数法）显示一个数字

可以用 e 或者 E 字符来格式化。

num = . print(f"{ 
     num:e}") # 输出：2.e+06 print(f"{ 
     num:E}") # 输出：2.E+06 print(f"{ 
     num:.2e}") # 输出：2.34e+06 print(f"{ 
     num:.4E}") # 输出：2.3436E+06

在 f-string 中使用 if-else

F-string 也能计算稍微复杂的运算式，比如 if/else。

a = "this is a" b = "this is b" print(f"{ 
     a if 10 > 5 else b}") # 输出：this is a print(f"{ 
     a if 10 < 5 else b}") # 输出：this is b

如何在 f-string 中使用字典

你可以在 f-string 中使用字典。唯一的要求是引起整个字符串的引号要跟内部的引号不一样。

color = { 
   "R": 123, "G": 145, "B": 255} print(f"{ 
     color['R']}") # 输出：123 print(f'{ 
     color["R"]}') # 输出：123 print(f"RGB = ({ 
     color['R']},{ 
     color['G']}, { 
     color['B']})") # 输出：RGB = (123, 145, 255)

如何用 f-string 拼接字符串

合并 f-string 与普通字符串拼接一样，可以隐式地直接拼接，或者显式地用加号 +，或者使用 str.join 方法。

# 隐式字符串拼接 print(f"{ 
     123}" " = " f"{ 
     100}" " + " f"{ 
     20}" " + " f"{ 
     3}") # 输出：123 = 100 + 20 + 3 # 使用加号 + 的显式字符串拼接 print(f"{ 
     12}" + " != " + f"{ 
     13}") # 输出：12 != 13 # 使用 str.join 的字符串拼接 print("".join((f"{ 
     13}", f"{ 
     45}"))) # 输出：1345 print("#".join((f"{ 
     13}", f"{ 
     45}"))) # 输出：13#45

如何格式化 datetime 对象

F-string 也支持 datetime 对象的格式化。其过程与 str.format 格式化日期的方法很近似。请查阅官方文档中的表格获取更多所支持格式的相关信息。

import datetime now = datetime.datetime.now() ten_days_ago = now - datetime.timedelta(days=10) print(f'{ 
     ten_days_ago:%Y-%m-%d %H:%M:%S}') # 输出：2024-08-22 16:08:07 print(f'{ 
     now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}') # 输出：2024-09-01 16:08:07

4.字符串模板 string template

>>> from string import Template >>> s = Template('$who likes $what') >>> s.substitute(who='tim', what='kung pao') 'tim likes kung pao' >>> d = dict(who='tim') >>> Template('Give $who $100').substitute(d) Traceback (most recent call last): ... ValueError: Invalid placeholder in string: line 1, col 11 >>> Template('$who likes $what').substitute(d) Traceback (most recent call last): ... KeyError: 'what' >>> Template('$who likes $what').safe_substitute(d) 'tim likes $what'

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