Python中str.format()方法的具體使用

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1. 術語說明

  • str.format() 方法通過字符串中的花括號 {} 來識別替換字段 replacement field，從而完成字符串的格式化。
  • 替換字段 由字段名 field name 和轉換字段 conversion field 以及格式說明符 format specifier 組成，即一般形式為 {字段名!轉換字段:格式說明符}。
  • 字段名分為簡單字段名 simple field name 和復合字段名 compound field name。
  • 而轉換字段和格式說明符都是可選的。

2. 簡單字段名

2.1 簡單字段名的說明

簡單字段名有三種寫法：

  • 省略不寫 {}
  • 數字 {十進制非負整數}
  • 變量名 {合法的Python標識符}

2.2 省略字段名

花括號內省略字段名，傳遞位置參數。

  • 替換字段形式： {}
  • 註意：花括號個數可以少於位置參數的個數，反之不然。
# 省略字段名傳遞位置參數
print('我叫{}，今年{}歲。'.format('小明', 18))
"""
我叫小明，今年18歲。
"""

# 花括號個數可以少於位置參數的個數
print('我愛吃{}和{}。'.format('香蕉', '蘋果', '大鴨梨'))
"""
我愛吃香蕉和蘋果。
"""

# 花括號個數多於位置參數的個數則會報錯
# print('我還吃{}和{}。'.format('西紅柿'))
"""
IndexError: tuple index out of range
"""

2.3 數字形式的簡單字段名

可以通過數字形式的簡單字段名傳遞位置參數。

  • 數字必須是大於等於 0 的整數。
  • 帶數字的替換字段可以重復使用。
  • 數字形式的簡單字段名相當於把 format 中的所有位置參數整體當作一個元組，通過字段名中的數字進行取值。
  • 即 {0} 等價於 tuple[0]，所以花括號內的數字不能越界。
# 通過數字形式的簡單字段名傳遞位置參數
print('身高{0}，傢住{1}。'.format(1.8, '銅鑼灣'))
"""
身高1.8，傢住銅鑼灣
"""

# 數字形式的簡單字段名可以重復使用。
print('我愛{0}。\n她今年{1}。\n{0}也愛我。'.format('阿香', 17))
"""
我愛阿香。
她今年17。
阿香也愛我。
"""

# 體會把所有位置參數整體當成元組來取值
print('阿香愛吃{1}、{3}和{0}。'.format(
    '榴蓮', '臭豆腐', '皮蛋', '鯡魚罐頭', '螺獅粉'))
"""
阿香愛吃臭豆腐、鯡魚罐頭和榴蓮。
"""

# 嘗試一下越界錯誤
# print('{1}'.format('錯誤用法'))
"""
IndexError: tuple index out of range
"""

2.4 變量名形式的簡單字段名

使用變量名形式的簡單字段名傳遞關鍵字參數。

關鍵字參數的位置可以隨意調換。 

# 使用變量名形式的簡單字段名傳遞關鍵字參數
print('我大哥是{name}，今年{age}歲。'.format(name='阿飛', age=20))
"""
我大哥是阿飛，今年20歲。
"""

# 關鍵字參數的順序可以隨意調換
print('我大哥是{name}，今年{age}歲。'.format(age=20, name='阿飛'))
"""
我大哥是阿飛，今年20歲。
"""

2.5 簡單字段名的混合使用

  • 混合使用數字形式和變量名形式的字段名，可以同時傳遞位置參數和關鍵字參數。
  • 關鍵字參數必須位於位置參數之後。
  • 混合使用時可以省略數字。
  • 省略字段名 {} 不能和數字形式的字段名 {非負整數} 同時使用。
# 混合使用數字形式和變量名形式的字段名
# 可以同時傳遞位置參數和關鍵字參數
print('這是一個關於{0}、{1}和{girl}的故事。'.format(
    '小明', '阿飛', girl='阿香'))
"""
這是一個關於小明、阿飛和阿香的故事。
"""

# 但是關鍵字參數必須位於位置參數之後
# print('這是一個關於{0}、{1}和{girl}的故事。'.format(
    # '小明', girl='阿香' , '阿飛'))
"""
SyntaxError: positional argument follows keyword argument
"""

# 數字也可以省略
print('這是一個關於{}、{}和{girl}的故事。'.format(
    '小明', '阿飛', girl='阿香'))

# 但是省略字段名不能和數字形式的字段名同時出現
# print('這是一個關於{}、{1}和{girl}的故事。'.format(
#     '小明', '阿飛', girl='阿香'))
"""
ValueError: cannot switch from automatic field numbering to manual field specification
"""

2.6 使用元組和字典傳參

str.format() 方法還可以使用 *元組 和 **字典 的形式傳參，兩者可以混合使用。
位置參數、關鍵字參數、*元組 和 **字典 也可以同時使用，但是要註意，位置參數要在關鍵字參數前面，*元組 要在 **字典 前面。

# 使用元組傳參
infos = '鋼鐵俠', 66, '小辣椒'
print('我是{}，身價{}億。'.format(*infos))
"""
我是鋼鐵俠，身傢66億。
"""
print('我是{2}，身價{1}億。'.format(*infos))
"""
我是小辣椒，身傢66億。
"""

# 使用字典傳參
venom = {'name': '毒液', 'weakness': '火'}
print('我是{name}，我怕{weakness}。'.format(**venom))
"""
我是毒液，我怕火。
"""

# 同時使用元組和字典傳參
hulk = '綠巨人', '拳頭'
captain = {'name': '美國隊長', 'weapon': '盾'}
print('我是{}, 我怕{weapon}。'.format(*hulk, **captain))
print('我是{name}, 我怕{1}。'.format(*hulk, **captain))

"""
我是綠巨人, 我怕盾。
我是美國隊長, 我怕拳頭。
"""

# 同時使用位置參數、元組、關鍵字參數、字典傳參
# 註意：
# 位置參數要在關鍵字參數前面
# *元組要在**字典前面
tup = '鷹眼',
dic = {'weapon': '箭'}
text = '我是{1}，我怕{weakness}。我是{0}，我用{weapon}。'
text = text.format(
    *tup, '黑寡婦', weakness='男人', **dic)
print(text)
"""
我是黑寡婦，我怕男人。我是鷹眼，我用箭。
"""

3. 復合字段名

3.1 復合字段名的說明

同時使用瞭數字和變量名兩種形式的字段名就是復合字段名。
復合字段名支持兩種操作符：

  • [] 方括號
  • . 點號

3.2 . 點號的使用

傳遞位置參數

  • 替換字段形式：{數字.屬性名}
  • 隻有一個替換字段的時候可以省略數字
# 復合字段名中使用點號傳遞對象屬性
class Person:
    def __init__(self, name, addr):
        self.name = name
        self.addr = addr


p = Person('辣妹子', '重慶')

# 點號用法：傳遞位置參數
print('我是{0.name}，傢在{0.addr}。'.format(p))
"""
我是辣妹子，傢在重慶。
"""

# 當隻有一個替換字段的時候可以省略數字
print('{.name}辣！'.format(p))
"""
辣妹子辣！
"""

# 試試傳遞文件對象的屬性
f = open('out.txt', 'w')
print('文件名為：{.name}'.format(f))
f.close()
"""
文件名為：out.txt
"""

傳遞關鍵字參數

替換字段形式：{關鍵字參數名.屬性名} 

# 點號用法：傳遞關鍵字參數
print('我是{girl.name}，傢在{girl.addr}。'.format(girl=p))
# 和上一句等價
print('我是{p.name}，傢在{p.addr}。'.format(p=p))
"""
我是辣妹子，傢在重慶。
我是辣妹子，傢在重慶。
"""

3.3 [] 方括號的使用

傳遞位置參數

  • 用列表傳遞位置參數
  • 用元組傳遞位置參數
  • 用字典傳遞位置參數
# 方括號用法：用列表傳遞位置參數
infos = ['阿星', 9527]
food = ['霸王花', '爆米花']
print('我叫{0[0]}，警號{0[1]}，愛吃{1[0]}。'.format(
    infos, food))
"""
我叫阿星，警號9527，愛吃霸王花。
"""

# 方括號用法：用元組傳遞位置參數
food = ('僵屍', '腦子')
print('我叫{0[0]}，年齡{1}，愛吃{0[1]}。'.format(
    food, 66))
"""
我叫僵屍，年齡66，愛吃腦子。
"""

# 方括號用法：用字典傳遞位置參數
dic = dict(name='阿星', pid=9527)
print('我是{[name]}！'.format(
    dic))
# 多個替換字段，不能省略數字
print('我是{0[name]}，警號{0[pid]}。'.format(
    dic))
"""
我是阿星！
我是阿星，警號9527。
"""

傳遞關鍵字參數

  • 用列表傳遞關鍵字參數
  • 用元組傳遞關鍵字參數
  • 用字典傳遞關鍵字參數
# 方括號用法：傳遞關鍵字參數
names = ['皮卡丘']
dic = {'name': '妙蛙花'}
skills = ('十萬伏特', '飛葉快刀')
text = '我是{names[0]}，我會{skills[0]}。我是{dic[name]}，我會{skills[1]}。'
text = text.format(names=names, skills=skills, dic=dic)
print(text)
"""
我是皮卡丘，我會十萬伏特。我是妙蛙花，我會飛葉快刀。
"""

4. 轉換字段

轉換字段 conversion field 的取值有三種，前面要加 !：

  • s：傳遞參數之前先對參數調用 str()
  • r：傳遞參數之前先對參數調用 repr()
  • a：傳遞參數之前先對參數調用 ascii()

ascii() 函數類似 repr() 函數，返回一個可以表示對象的字符串。
但是對於非 ASCII 字符，使用 \x，\u 或者 \U 轉義。

# 轉換字段
print('I am {!s}!'.format('Bruce Lee 李小龍'))
print('I am {!r}!'.format('Bruce Lee 李小龍'))
print('I am {!a}!'.format('Bruce Lee 李小龍'))
"""
I am Bruce Lee 李小龍!
I am 'Bruce Lee 李小龍'!
I am 'Bruce Lee \u674e\u5c0f\u9f99'!
"""

5. 格式說明符

在替換字段中，格式說明符前面有一個冒號 : ：
{字段名!轉換字段:格式說明符}
其中格式說明符本身可以是一個字段名，比如： 

print('{0:{1}}'.format(3.14159, '.4f'))
"""
3.1416
"""

5.1 標準格式說明符的格式

如果不通過重寫 __format__ 方法來進行自定義的話，標準格式說明符的形式如下。其中方括號是可選的。
[[fill]align][sign][#][0][width][grouping_option][.precision][type]

中文形式可以寫作：
[[填充]對齊方式][正負號][#][0][寬度][分組選項][.精度][類型碼]

5.2 填充與對齊方式

填充：

  • 隻能是一個字符
  • 不指定默認用空格填充
  • 如果指定填充字符，則必須要同時指定對齊方式

對齊方式的取值：

  • <：左對齊
  • >：右對齊
  • ^：居中
  • =：在正負號（如果有的話）和數字之間填充，該對齊選項僅對數字類型有效。它可以輸出類似 +0000120 這樣的字符串。

註意：

如果不給定最小寬度 width，對齊方式毫無意義。

5.3 正負號

  • 正負號選項僅對數字類型生效
  • 取值有三種：
    • + 正數前面添加正號，負數前面添加負號
    • – 僅在負數前面添加負號（默認行為）
    • 空格：正數前面需要添加一個空格，以便與負數對齊
# 正負號
print('{:哈=+8.2f}'.format(3.14159))
print('{:哈=+8.2f}'.format(-3.14159))
print('{:哈=+8.2f}'.format(0))
print('{:哈=+8.2f}'.format(-0))
"""
+哈哈哈3.14
-哈哈哈3.14
+哈哈哈0.00
+哈哈哈0.00
"""

5.4 # 號

# 號：

  • 給u二進制數加上 0b 前綴
  • 給八進制數加上 0o 前綴
  • 給十六進制數加上 0x 前綴

5.5 最小寬度

最小寬度 width：

  • 如果不指定，最小字段寬度由內容決定，與內容相等
  • 如果最小寬度前面有一個前導 0，意味著用 0 填充
  • 這等價於指定瞭 0= 的填充和對齊方式

5.6 分組選項

分組選項 grouping_option 的取值有兩種：

逗號 ,：使用逗號對數字以千為單位進行分隔。n 類型的數字可以使用本地化的分隔符。

n類型在本機無法使用分組選項 ,
原因可能是中文沒有數字分隔符

# n 類型使用本地化的分組選項 ,
# 此項報錯，我懷疑是因為中文沒有數字的分隔符
# print('數字：{0:,n}'.format(6666))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""

# 使用 d 類型確實是可以的
print('數字：{0:,d}'.format(6666))
"""
數字：6,666
"""

下劃線 _：使用下劃線對浮點數和 d 類型的整數以千為單位進行分隔。對於 b、o、x 和 X 類型，每四位插入一個下劃線，其他類型都會報錯。 

# 分組選項 _ 作用於 b 類型
print('數字：{0:_b}'.format(0b100111011))
"""
數字：1_0011_1011
"""

# 分組選項 _ 作用於 o 類型
print('數字：{0:_o}'.format(0o426754316))
"""
數字：4_2675_4316
"""

# 分組選項 _ 作用於 x 類型
print('數字：{0:_x}'.format(0x2a846e98d))
"""
數字：2_a846_e98d
"""

# 分組選項 _ 作用於 X 類型
print('數字：{0:_X}'.format(0X2a846e98d))
"""
數字：2_A846_E98D
"""

# 分組選項 _ 作用於其他類型（比如 n 類型）
# print('字符串：{0:_n}'.format(1234567))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""

5.7 精度

精度：

  • 精度指定瞭小數點後面要展示多少位小數
  • 對於非數字類型，精度指定瞭最大字段寬度
  • 整數類型不能指定精度
# 對於非數字類型，精度指定最大字段寬度
print('{0:.3}'.format('哇哈哈哈哈哈'))
"""
哇哈哈
"""
# 整數類型不能指定精度
print('{:.3d}'.format(666))
"""
ValueError: Precision not allowed in integer format specifier
"""

5.8 類型碼

類型碼可以分為三大類：

  • 字符串類型
  • 整數類型
  • 浮點數類型

5.8.1 字符串類型

s 字符串類型。這是字符串的默認類型，可以省略。
None 不指定類型。同 s 類型。 

# s 類型
print('{0:s}'.format('略略略'))
# s 類型可以省略
print('{0:}'.format('略略略'))
"""
略略略
略略略
"""

5.8.2 整數類型

b 二進制。 

# b 類型：二進制
print('{0:b}'.format(3))
"""
11
"""

c 字符。把整數轉換為相應的 Unicode 字符，然後再打印。 

# c 類型：把整數轉換成 unicode 字符
print('{:c}'.format(97))
"""
a
"""

d 十進制整數。 

# d 類型：十進制整數
print('{:d}'.format(666))
"""
666
"""

o 八進制數。 

# o 類型：八進制數
print('{:o}'.format(10))
"""
12
"""

x 十六進制數，a 到 f 小寫。 

# x 類型：十六進制數，a到f小寫
print('{:x}'.format(15))
"""
f
"""

X 十六進制數，A 到 F 大寫。 

# X 類型：十六進制數，A到F大寫
print('{:X}'.format(15))
"""
F
"""

n 數字 number 類型，與 d 相同，隻不過它會使用本地化的數字分隔符。
經試驗，在本機為 n 類型指定任何分組選項（, 和 _）都會報錯。
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.

# n 類型：與d相同，會插入本地化的分隔符
print('{:n}'.format(66666))
# 經試驗，本機無法為 n 指定任何分組選項（,_）
# print('{:,n}'.format(66666))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""
# print('{:_n}'.format(66666))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""

None 不指定類型，與 d 相同。

5.8.3 浮點數類型

e 科學記數法，用 e 來表示指數。默認精度為 6 位 

# e 類型：科學記數法
# 默認精度為 6 位
print('{:e}'.format(1234567.1234567))
"""
1.234567e+06
"""

E 與 e 相同，但是使用大寫的 E 表示指數。 

# E 類型：與 e 相同，用大寫 E 表示指數
# 默認精度為 6 位
print('{:E}'.format(1234567.1234567))
# 修改精度為 10 位
print('{:.10E}'.format(1234567.1234567))
"""
1.234567E+06
1.2345671235E+06
"""

f 定點記法，默認精度為 6。 

# f 類型
# 默認精度為 6 位
print('{:f}'.format(1234567.1234567))
"""
1234567.123457
"""

F 定點記法，同 f，但是會把 nan 轉換成 NAN，把 inf 轉換成 INF 

# F 類型
nan = float('nan')
inf = float('inf')
print('{:F}\n{:F}'.format(nan, inf))
"""
NAN
INF
"""

g 通用 general 格式。自動轉換到 e 或者 f 格式，具體的轉換規則在此省略。正無窮、負無窮、正零、負零和非數字分別顯示為 inf，-inf，0，-0，nan。指定精度為 0 時等價於精度為 1。默認精度為 6 位。 

# g 類型
print('{:g}'.format(1234567.1234567))
print('{:g}'.format(1234.1234))
"""
1.23457e+06
1234.12
"""

G 通用 general 格式。自動轉換到 E 或者 F 格式，轉換規則同上，相應表示方式換成大寫。 

# g 類型
print('{:g}'.format(1234567.1234567))
print('{:g}'.format(1234.1234))
"""
1.23457e+06
1234.12
"""

n 數字 number 類型。跟 g 一樣，隻不過用本地化的分隔符來分隔數字。 

# n 類型
print('{:n}'.format(1234567.1234567))
print('{:n}'.format(1234.1234))
"""
1.23457E+06
1234.12
"""

 
# 經試驗，本機指定分組選項會報錯
# print('{:,n}'.format(1234.1234))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""
# print('{:_n}'.format(1234.1234))
"""
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.
"""

% 百分號類型。會將數字乘以 100，然後以 f 定點 fixed-point 格式顯示，最後加上一個百分號 %。 

# % 類型
print('{:%}'.format(1))
"""
100.000000%
"""

None 不指定類型。輸出效果類似調用 str() 函數。

6. 補充說明

輸出花括號需要用花括號本身來轉義 

# 打印花括號需要使用花括號轉義
print('{{{}}}'.format('張無忌'))
"""
{張無忌}
"""

對象可以自定義格式說明符來替換標準格式說明符，比如 datetime 類。 

from datetime import datetime
print("Today is: {0:%a %b %d %H:%M:%S %Y}".format(datetime.now()))
"""
今天是：Thu Nov 15 13:05:09 2018
"""

參考資料

Format String Syntax
PEP 3101 – Advanced String Formatting
Python format 格式化函數
Python之format詳解
Python高級編程

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