格式化字符串

在许多编程语言中都包含有格式化字符串的功能，比如C和Fortran语言中的格式化输入输出。Python中内置有对字符串进行格式化的操作%。

模板

格式化字符串时，Python使用一个字符串作为模板。模板中有格式符，这些格式符为真实值预留位置，并说明真实数值应该呈现的格式。Python用一个tuple(其实可以不写tuple括号也可以)将多个值传递给模板，每个值对应一个格式符。如下面的例子：

print("I'm %s. I'm %d year old" % ('Hom', 30))

"I'm %s. I'm %d year old" 为我们的模板。%s为第一个格式符，表示一个字符串。%d为第二个格式符，表示一个整数。('Hom', 30)的两个元素'Hom'和30为替换%s和%d的真实值。 在模板和tuple之间，有一个%号分隔，它代表了格式化操作。

整个表达式实际上构成一个字符串表达式。我们可以像一个正常的字符串那样，将它赋值给某个变量,如:

a = "I'm %s. I'm %d year old" % ('Hom', 30)
print a

也可以用词典来传递真实值,如：

print("I'm %(name)s. I'm %(age)d year old" % {'name':'Hom', 'age':30})

可以看到，我们对两个格式符进行了命名。命名使用()括起来。每个命名对应词典的一个key。

格式符

格式符为真实值预留位置，并控制显示的格式。格式符可以包含有一个类型码，用以控制显示的类型，如下:

• %s 字符串 (采用str()的显示)
• %r 字符串 (采用repr()的显示)
• %c 单个字符(chr()函数转换)
• %b 二进制整数(只能用于字符串format方法和format函数,%不能用.)
• %d和%i 十进制整数(带符号)
• %u 十进制整数(不带符号)
• %o 八进制整数
• %x和%X 十六进制整数, 区别在于输出时大小写.
• %e和%E 指数 (基底写为e或E)
• %f和%F 浮点数
• %g和%G 指数(e/E)或浮点数 (根据显示长度), 即%e和%f自动判断
• %% 输出字符%

要是想输出%则要使用%%进行转义操作.

更复杂的控制

%[(name)][flags][width].[precision]typecode

• (name): 命名,用于字典控制赋值
• flags: 可以有+,-,, 0, # :
  • + 表示右对齐(默认形式)。一般在数值数据要显示正负号时使用.
  • - 表示左对齐。
  • 为一个空格，表示在正数的左侧填充一个空格，从而与负数对齐。
  • 0 表示使用0填充左侧多余空格部分。仅对数值起效, 不能和-一起用.
  • # 对于八进制和十六进制, 前面显示0或0x或0X
• width: 显示宽度,总长度,会补齐空格. 该部分可以设为*, 此时长度由后面的元组中指定.
• .precision: 对于数值, 表示小数点后精度; 对于数值转字符串, 表示字符串有效长度(包括.+-符号). 该部分可以设为*, 此时长度由后面的元组中指定.

比如：

>>> "%s" % 1.23
'1.23'
>>> "%f" % 1.23
'1.230000'
>>> "%d" % 1.23
'1'
>>> "%e" % 1.23
'1.230000e+00'
>>> "%E" % 1.23
'1.230000E+00'

>>> "%7.3f" % 1.23
'  1.230'
>>> "%-7.3f" % 1.23
'1.230  '
>>> "%- 7.3f" % 1.23
' 1.230 '
>>> "%+7.3f" % 1.23
' +1.230'
>>> "%+08.3f" % 1.23
'+001.230'
>>> "%+7.3s" % 1.23
'    1.2'
>>> "%+7.4s" % 1.23
'   1.23'
>>> "%*.*f" % (10,4,1.23)
'    1.2300'

>>> "%d to hex is %#x" %(100, 100)
'100 to hex is 0x64'
>>> "%- *d to hex is %#X" % (7, 100, 100)
' 100    to hex is 0X64'
>>> "%(name)s is %(age)d years old" % {'name': "Zhao",'age':18}
'Zhao is 18 years old'

上面的width, precision为两个整数。我们可以利用*，来动态代入这两个量。比如：

# python 3.0
print("%.*f" % (4, 1.2))  # "1.2000"

Python实际上用4来替换*。所以实际的模板为"%.4f"。

format函数和字符串format方法

这是另一种处理方法格式化方法: 通过format函数/str的format方法. 例如下面的例子:

要将一个列表(float型)的内容格式化并空格分隔写到文件中,一行怎么写?

# 利用map构造函数
f.write( ' '.join(map((lambda v: format(v, '<8.5f')),list))

# 利用列表生成器
f.write(' '.join([ "%-8.5f" % i for i in lll]))

两者结果是一致的. 用lambda函数的好处是, 可以定义一个新函数来方便统一处理一系列的格式, 当需要修改时只修改一处即可. 而%方法则要把每处的格式化式改写一遍.

另外, 试试:

print "%-"+str(var)+".5f" % i, 你会发现报错: not all arguments converted during string formatting, 原因是该格式化字符串先执行再相加, 即".5f" % i优先, 要是print ("%-"+str(var)+".5f") % i 则没有问题. 格式化串分析在字符串合并前进行,因此错了. 但format(i, "<"+str(var)+".5f") 是可行的

format函数

format函数执行简单的值转换. 他不适用模板, 只是简单地把值转为指定的输出格式.

format(value[, format_spec]), 后面是格式表达式的字符串, 默认是"", 即不格式化直接字符串化. 很基础简单的函数.

和%格式化式类似, 支持上面提及的[flags][width].[precision]typecode 格式化表达式. 但注意:

1. format函数不需要%或后面提到的:. 即直接转换.
2. format函数左中右对齐分别使用<^>, 而不使用-
3. 空白部分用0填充, "0<6.3f"这些表达是一样的. (%方法不能右侧补0)
4. 第一个特殊字符为填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充(0只是特例)
5. 只能对单一个元素进行操作, 不支持别名(name),不支持字典, 列表等.
6. 对于长数值, 还可以用控制符,(千位分隔符)来控制输出成1,234,567
7. typecode可以支持b二进制.

>>> format(3.14,'+8.4f')
' +3.1400'
>>> format(3.14,'<8.4f')
'3.1400  '
>>> format(3.14,'^8.4f')
' 3.1400 '
>>> format(3.14,'08.4f')
'003.1400'
>>> format(3.14,'0<8.4f')
'3.140000'
>>> '%0-8.4f'%3.14
'3.1400  '

>>> format(99,'b')
'1100011'
>>> format(10000000,',')
'10,000,000'

字符串的format方法

字符串的format方法是最为强大的. 支持对该字符串(作为模板)进行格式化, 又像format函数一样有更丰富的支持.

str.format(*args, **kwargs), 支持多种方式的格式化, 在Python2.6后引入. 和之前两种方法不同, 主要使用{}和:进行控制格式化,前者指定位置, 后者相当于%.

映射式格式化

通过大括号标记为一个"元素", 然后format里的*args或**kwargs逐一对应进行填充. 支持多种方式:

• 通过索引号或位置对应: 可以使用参数位置定应的索引号进行对应, {index}; 也可以根据位置使用匿名方式(Py2.7+才支持), {},{}. 后者大括号对数超过参数个数, 或者索引号大于参数个数, 都会报错: IndexError: tuple index out of range

'{1},{0},{1}'.format('a',5)
## a,5,a
'{},{}'.format('a',5)
## a,5

• 通过序列调用下标

s=['Hom',30]
'{0[0]}:{0[1]}'.format(s)
## 'Hom:30'

• 通过命名方式()

通过显示参数赋值, 定义一个局部变量. 可以使用该局部变量名或者该对象的属性来填充.

'{name}:{age}'.format(age=30,name="Hom")
## 'Hom:30'

c=CC(); c.name='Hom'; c.age=30
'{p.name}:{p.age}'.format(p=c)

格式限定符

首先将格式化限定式写在{}内, :作为格式化标识开始. 同样支持 [flags][width].[precision]typecode 格式化表达式:

• {}将被格式化的部分写在这里面
• :后面接格式化表达式
• 左中右对齐和format函数一样, 使用<^>, 而不是-
• 支持二进制b和千位分隔符,.(同format函数)
• :号后面带填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充

'{:<8.4f}'.format(6.4)
## '6.4000  '
'{:0>8}'.format('189')
## '00000189'
'{:_>8}'.format('189')
## '_____189'


'{:b}'.format(17)
## '10001'
'{:,}'.format(1234567890)
## '1,234,567,890'

string.Template 模板对象

其实，在Python中进行字符串的格式化，除了格式化操作符，还可以使用string模块中的字符串模板（Template）对象。下面就主要看看Template对象的substitute()方法：

from string import Template

s = Template("Hi, $name! $name is learning $language")
print s.substitute(name="Zhao", language="Python")
## Hi, Zhao! Zhao is learning Python

d = {"name": "Hom", "language": "C#"}
print s.substitute(d)
## Hi, Hom! Hom is learning C#

# 用$$表示$符号
s = Template("This book ($bname) is 99$$")
print s.substitute(bname="Learning Python")
## This book (Learning Python) is 99$

这种方法比较落后少用了.

总结

Python中内置的% 操作符可用于格式化字符串操作，控制字符串的呈现格式。Python中还有其他的格式化字符串的方式，但%操作符的使用是最方便的。

format函数提供函数化的格式化办法, 而字符串的format方法则提供更丰富的操作方式.