Python格式化字符串f-string簡介
簡介
f-string，亦稱為格式化字符串常量（formatted string literals），是Python3.6新引入的一種字符串格式化方法，該方法源於PEP 498 – Literal String Interpolation，主要目的是使格式化字符串的操作更加簡便。f-string在形式上是以 f 或 F 修飾符引領的字符串（f'xxx' 或 F'xxx'），以大括號 {} 標明被替換的字段；f-string在本質上並不是字符串常量，而是一個在運行時運算求值的表達式：
While other string literals always have a constant value, formatted strings are really expressions evaluated at run time.
（與具有恒定值的其它字符串常量不同，格式化字符串實際上是運行時運算求值的表達式。）
—— Python Documentation
f-string在功能方面不遜於傳統的%-formatting語句和str.format()函數，同時性能又優於二者，且使用起來也更加簡潔明瞭，因此對於Python3.6及以後的版本，推薦使用f-string進行字符串格式化。
用法
此部分內容主要參考以下資料：
- Python Documentation – Formatted String Literals
- Python Documentation – Format String Syntax
- PEP 498 – Literal String Interpolation
- Python 3’s f-Strings: An Improved String Formatting Syntax (Guide)
- python3 f-string格式化字符串的高級用法
- Python 3: An Intro to f-strings
簡單使用
f-string用大括號 {} 表示被替換字段，其中直接填入替換內容：
>>> name = 'Eric'
>>> f'Hello, my name is {name}'
'Hello, my name is Eric'
>>> number = 7
>>> f'My lucky number is {number}'
'My lucky number is 7'
>>> price = 19.99
>>> f'The price of this book is {price}'
'The price of this book is 19.99'
表達式求值與函數調用
f-string的大括號 {} 可以填入表達式或調用函數，Python會求出其結果並填入返回的字符串內：
>>> f'A total number of {24 * 8 + 4}'
'A total number of 196'
>>> f'Complex number {(2 + 2j) / (2 - 3j)}'
'Complex number (-0.15384615384615388+0.7692307692307692j)'
>>> name = 'ERIC'
>>> f'My name is {name.lower()}'
'My name is eric'
>>> import math
>>> f'The answer is {math.log(math.pi)}'
'The answer is 1.1447298858494002'
引號、大括號與反斜杠
f-string大括號內所用的引號不能和大括號外的引號定界符沖突，可根據情況靈活切換 ' 和 "：
>>> f'I am {"Eric"}'
'I am Eric'
>>> f'I am {'Eric'}'
File "<stdin>", line 1
f'I am {'Eric'}'
^
SyntaxError: invalid syntax
若 ' 和 " 不足以滿足要求，還可以使用 ''' 和 """：
>>> f"He said {"I'm Eric"}"
File "<stdin>", line 1
f"He said {"I'm Eric"}"
^
SyntaxError: invalid syntax
>>> f'He said {"I'm Eric"}'
File "<stdin>", line 1
f'He said {"I'm Eric"}'
^
SyntaxError: invalid syntax
>>> f"""He said {"I'm Eric"}"""
"He said I'm Eric"
>>> f'''He said {"I'm Eric"}'''
"He said I'm Eric"
大括號外的引號還可以使用 \ 轉義，但大括號內不能使用 \ 轉義：
>>> f'''He\'ll say {"I'm Eric"}'''
"He'll say I'm Eric"
>>> f'''He'll say {"I\'m Eric"}'''
File "<stdin>", line 1
SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash
f-string大括號外如果需要顯示大括號，則應輸入連續兩個大括號 {{ 和 }}：
>>> f'5 {"{stars}"}'
'5 {stars}'
>>> f'{{5}} {"stars"}'
'{5} stars'
上面提到，f-string大括號內不能使用 \ 轉義，事實上不僅如此，f-string大括號內根本就不允許出現 \。如果確實需要 \，則應首先將包含 \ 的內容用一個變量表示，再在f-string大括號內填入變量名：
>>> f"newline: {ord('\n')}"
File "<stdin>", line 1
SyntaxError: f-string expression part cannot include a backslash
>>> newline = ord('\n')
>>> f'newline: {newline}'
'newline: 10'
多行f-string
f-string還可用於多行字符串：
>>> name = 'Eric'
>>> age = 27
>>> f"Hello!" \
... f"I'm {name}." \
... f"I'm {age}."
"Hello!I'm Eric.I'm 27."
>>> f"""Hello!
... I'm {name}.
... I'm {age}."""
"Hello!\n I'm Eric.\n I'm 27."
自定義格式：對齊、寬度、符號、補零、精度、進制等
f-string采用 {content:format} 設置字符串格式，其中 content 是替換並填入字符串的內容，可以是變量、表達式或函數等，format 是格式描述符。采用默認格式時不必指定 {:format}，如上面例子所示隻寫 {content} 即可。
關於格式描述符的詳細語法及含義可查閱Python官方文檔，這裡按使用時的先後順序簡要介紹常用格式描述符的含義與作用：
對齊相關格式描述符
| 格式描述符 | 含義與作用 |
|---|---|
< |
左對齊（字符串默認對齊方式） |
> |
右對齊（數值默認對齊方式） |
^ |
居中 |
數字符號相關格式描述符
| 格式描述符 | 含義與作用 |
|---|---|
+ |
負數前加負號（-），正數前加正號（+） |
- |
負數前加負號（-），正數前不加任何符號（默認） |
| （空格） | 負數前加負號（-），正數前加一個空格 |
註：僅適用於數值類型。
數字顯示方式相關格式描述符0
| 格式描述符 | 含義與作用 |
|---|---|
# |
切換數字顯示方式 |
註1：僅適用於數值類型。
註2：# 對不同數值類型的作用效果不同，詳見下表：
| 數值類型 | 不加#（默認） |
加# |
區別 |
|---|---|---|---|
| 二進制整數 | '1111011' |
'0b1111011' |
開頭是否顯示 0b |
| 八進制整數 | '173' |
'0o173' |
開頭是否顯示 0o |
| 十進制整數 | '123' |
'123' |
無區別 |
| 十六進制整數（小寫字母） | '7b' |
'0x7b' |
開頭是否顯示 0x |
| 十六進制整數（大寫字母） | '7B' |
'0X7B' |
開頭是否顯示 0X |
寬度與精度相關格式描述符
| 格式描述符 | 含義與作用 |
|---|---|
width |
整數 width 指定寬度 |
0width |
整數 width 指定寬度，開頭的 0 指定高位用 0 補足寬度 |
width.precision |
整數 width 指定寬度，整數 precision 指定顯示精度 |
註1：0width 不可用於復數類型和非數值類型，width.precision 不可用於整數類型。
註2：width.precision 用於不同格式類型的浮點數、復數時的含義也不同：用於 f、F、e、E 和 % 時 precision 指定的是小數點後的位數，用於 g 和 G 時 precision 指定的是有效數字位數（小數點前位數+小數點後位數）。
註3：width.precision 除浮點數、復數外還可用於字符串，此時 precision 含義是隻使用字符串中前 precision 位字符。
示例：
>>> a = 123.456
>>> f'a is {a:8.2f}'
'a is 123.46'
>>> f'a is {a:08.2f}'
'a is 00123.46'
>>> f'a is {a:8.2e}'
'a is 1.23e+02'
>>> f'a is {a:8.2%}'
'a is 12345.60%'
>>> f'a is {a:8.2g}'
'a is 1.2e+02'
>>> s = 'hello'
>>> f's is {s:8s}'
's is hello '
>>> f's is {s:8.3s}'
's is hel '
千位分隔符相關格式描述符
| 格式描述符 | 含義與作用 |
|---|---|
, |
使用,作為千位分隔符 |
_ |
使用_作為千位分隔符 |
註1：若不指定 , 或 _，則f-string不使用任何千位分隔符，此為默認設置。
註2：, 僅適用於浮點數、復數與十進制整數：對於浮點數和復數，, 隻分隔小數點前的數位。
註3：_ 適用於浮點數、復數與二、八、十、十六進制整數：對於浮點數和復數，_ 隻分隔小數點前的數位；對於二、八、十六進制整數，固定從低位到高位每隔四位插入一個 _（十進制整數是每隔三位插入一個 _）。
示例：
>>> a = 1234567890.098765
>>> f'a is {a:f}'
'a is 1234567890.098765'
>>> f'a is {a:,f}'
'a is 1,234,567,890.098765'
>>> f'a is {a:_f}'
'a is 1_234_567_890.098765'
>>> b = 1234567890
>>> f'b is {b:_b}'
'b is 100_1001_1001_0110_0000_0010_1101_0010'
>>> f'b is {b:_o}'
'b is 111_4540_1322'
>>> f'b is {b:_d}'
'b is 1_234_567_890'
>>> f'b is {b:_x}'
'b is 4996_02d2'
格式類型相關格式描述符
基本格式類型
| 格式描述符 | 含義與作用 | 適用變量類型 |
|---|---|---|
s |
普通字符串格式 | 字符串 |
b |
二進制整數格式 | 整數 |
c |
字符格式，按unicode編碼將整數轉換為對應字符 | 整數 |
d |
十進制整數格式 | 整數 |
o |
八進制整數格式 | 整數 |
x |
十六進制整數格式（小寫字母） | 整數 |
X |
十六進制整數格式（大寫字母） | 整數 |
e |
科學計數格式，以 e 表示 ×10^ |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
E |
與 e 等價，但以 E 表示 ×10^ |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
f |
定點數格式，默認精度（precision）是6 |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
F |
與 f 等價，但將 nan 和 inf 換成 NAN 和 INF |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
g |
通用格式，小數用 f，大數用 e |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
G |
與 G 等價，但小數用 F，大數用 E |
浮點數、復數、整數（自動轉換為浮點數） |
% |
百分比格式，數字自動乘上100後按 f 格式排版，並加 % 後綴 |
浮點數、整數（自動轉換為浮點數） |
常用的特殊格式類型：標準庫 datetime 給定的用於排版時間信息的格式類型，適用於 date、datetime 和 time 對象
| 格式描述符 | 含義 | 顯示樣例 |
|---|---|---|
%a |
星期幾（縮寫） | 'Sun' |
%A |
星期幾（全名） | 'Sunday' |
%w |
星期幾（數字，0 是周日，6 是周六） |
'0' |
%u |
星期幾（數字，1 是周一，7 是周日） |
'7' |
%d |
日（數字，以 0 補足兩位） |
'07' |
%b |
月（縮寫） | 'Aug' |
%B |
月（全名） | 'August' |
%m |
月（數字，以 0 補足兩位） |
'08' |
%y |
年（後兩位數字，以 0 補足兩位） |
'14' |
%Y |
年（完整數字，不補零） | '2014' |
%H |
小時（24小時制，以 0 補足兩位） |
'23' |
%I |
小時（12小時制，以 0 補足兩位） |
'11' |
%p |
上午/下午 | 'PM' |
%M |
分鐘（以 0 補足兩位） |
'23' |
%S |
秒鐘（以 0 補足兩位） |
'56' |
%f |
微秒（以 0 補足六位） |
'553777' |
%z |
UTC偏移量（格式是 ±HHMM[SS]，未指定時區則返回空字符串） |
'+1030' |
%Z |
時區名（未指定時區則返回空字符串） | 'EST' |
%j |
一年中的第幾天（以 0 補足三位） |
'195' |
%U |
一年中的第幾周（以全年首個周日後的星期為第0周，以 0 補足兩位） |
'27' |
%w |
一年中的第幾周（以全年首個周一後的星期為第0周，以 0 補足兩位） |
'28' |
%V |
一年中的第幾周（以全年首個包含1月4日的星期為第1周，以 0 補足兩位） |
'28' |
綜合示例
>>> a = 1234
>>> f'a is {a:^#10X}' # 居中，寬度10位，十六進制整數（大寫字母），顯示0X前綴
'a is 0X4D2 '
>>> b = 1234.5678
>>> f'b is {b:<+10.2f}' # 左對齊，寬度10位，顯示正號（+），定點數格式，2位小數
'b is +1234.57 '
>>> c = 12345678
>>> f'c is {c:015,d}' # 高位補零，寬度15位，十進制整數，使用,作為千分分割位
'c is 000,012,345,678'
>>> d = 0.5 + 2.5j
>>> f'd is {d:30.3e}' # 寬度30位，科學計數法，3位小數
'd is 5.000e-01+2.500e+00j'
>>> import datetime
>>> e = datetime.datetime.today()
>>> f'the time is {e:%Y-%m-%d (%a) %H:%M:%S}' # datetime時間格式
'the time is 2018-07-14 (Sat) 20:46:02'
lambda表達式
f-string大括號內也可填入lambda表達式，但lambda表達式的 : 會被f-string誤認為是表達式與格式描述符之間的分隔符，為避免歧義，需要將lambda表達式置於括號 () 內：
>>> f'result is {lambda x: x ** 2 + 1 (2)}'
File "<fstring>", line 1
(lambda x)
^
SyntaxError: unexpected EOF while parsing
>>> f'result is {(lambda x: x ** 2 + 1) (2)}'
'result is 5'
>>> f'result is {(lambda x: x ** 2 + 1) (2):<+7.2f}'
'result is +5.00 '
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