代码收藏家技术教程 2024-08-21

Python中的格式化输出详解

Python 提供了多种格式化输出的方法，常见的有以下几种：

百分号（%）格式化
str.format() 方法
f-string（格式化字符串字面量）
模板字符串

每种方法都有其独特的用法和适用场景。下面我们逐一详细讲解并举例说明。

1. 百分号（%）格式化

这种方法类似于 C 语言中的 printf 格式，使用百分号（%）作为占位符。

用法

%s：字符串

%d：整数

%f：浮点数

%%：百分号

示例

name = "Alice"
age = 30
height = 1.75

# 字符串格式化
print("My name is %s." % name)
# 输出: My name is Alice.

# 整数格式化
print("I am %d years old." % age)
# 输出: I am 30 years old.

# 浮点数格式化
print("My height is %.2f meters." % height)
# 输出: My height is 1.75 meters.

# 百分号
percentage = 99
print("Success rate: %d%%" % percentage)
# 输出: Success rate: 99%

2. `str.format()` 方法

str.format() 方法使用大括号 {} 作为占位符，可以通过位置和名称进行格式化。

用法

{}：位置占位符

{0}：位置参数

{name}：关键字参数

:.2f：保留两位小数

示例

name = "Alice"
age = 30
height = 1.75

# 位置占位符
print("My name is {}.".format(name))
# 输出: My name is Alice.

# 位置参数
print("I am {0} years old. My name is {0}.".format(name))
# 输出: I am Alice years old. My name is Alice.

# 关键字参数
print("My name is {name}. I am {age} years old.".format(name=name, age=age))
# 输出: My name is Alice. I am 30 years old.

# 浮点数格式化
print("My height is {:.2f} meters.".format(height))
# 输出: My height is 1.75 meters.

3. f-string（格式化字符串字面量）

f-string（格式化字符串字面量）是 Python 3.6 引入的一种格式化字符串的方法。f-string 使用 f 或 F 前缀，并在大括号 {} 中直接放入变量、表达式、函数调用等，可以动态生成字符串。f-string 提供了一种简洁、直观的方式来处理字符串格式化。

基本用法

name = "Alice"
age = 30
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")
# 输出: My name is Alice and I am 30 years old.

数字计算

f-string 可以直接在大括号内进行数字计算。

a = 5
b = 3
print(f"The sum of {a} and {b} is {a + b}.")
# 输出: The sum of 5 and 3 is 8.

print(f"{a} times {b} is {a * b}.")
# 输出: 5 times 3 is 15.

字符串连接

f-string 支持直接在大括号内进行字符串连接。

first_name = "Alice"
last_name = "Smith"
print(f"My full name is {first_name + ' ' + last_name}.")
# 输出: My full name is Alice Smith.

函数执行

可以在 f-string 中调用函数，并将结果嵌入到字符串中。

def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

name = "Alice"
print(f"Greeting: {greet(name)}")
# 输出: Greeting: Hello, Alice!

格式化选项

f-string 支持各种格式化选项，例如数字的格式化（小数点、宽度等）。

保留小数点

value = 123.45678
print(f"The value is {value:.2f}.")
# 输出: The value is 123.46.

数字填充和对齐

num = 42
print(f"Number: {num:04d}")
# 输出: Number: 0042

value = 3.14159
print(f"Pi: {value:<10.2f}")
# 输出: Pi: 3.14

嵌套表达式

f-string 可以嵌套更复杂的表达式。

names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
print(f"First name: {names[0]}")
# 输出: First name: Alice

print(f"Upper case name: {names[1].upper()}")
# 输出: Upper case name: BOB

多行 f-string

可以使用三引号定义多行 f-string，使其更具可读性。

name = "Alice"
age = 30
height = 1.75

info = (
    f"Name: {name}\n"
    f"Age: {age}\n"
    f"Height: {height:.2f} meters"
)
print(info)
# 输出:
# Name: Alice
# Age: 30
# Height: 1.75 meters

示例总结

以下是 f-string 详细示例，展示了数字计算、字符串连接和函数执行等任务。

name = "Alice"
age = 30
height = 1.75

# 基本用法
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")
# 输出: My name is Alice and I am 30 years old.

# 数字计算
a = 5
b = 3
print(f"The sum of {a} and {b} is {a + b}.")
# 输出: The sum of 5 and 3 is 8.

print(f"{a} times {b} is {a * b}.")
# 输出: 5 times 3 is 15.

# 字符串连接
first_name = "Alice"
last_name = "Smith"
print(f"My full name is {first_name + ' ' + last_name}.")
# 输出: My full name is Alice Smith.

# 函数执行
def greet(name):
    return f"Hello, {name}!"

print(f"Greeting: {greet(name)}")
# 输出: Greeting: Hello, Alice!

# 格式化选项
value = 123.45678
print(f"The value is {value:.2f}.")
# 输出: The value is 123.46.

num = 42
print(f"Number: {num:04d}")
# 输出: Number: 0042

value = 3.14159
print(f"Pi: {value:<10.2f}")
# 输出: Pi: 3.14      

# 嵌套表达式
names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
print(f"First name: {names[0]}")
# 输出: First name: Alice

print(f"Upper case name: {names[1].upper()}")
# 输出: Upper case name: BOB

# 多行 f-string
info = (
    f"Name: {name}\n"
    f"Age: {age}\n"
    f"Height: {height:.2f} meters"
)
print(info)
# 输出:
# Name: Alice
# Age: 30
# Height: 1.75 meters

4. 模板字符串

模板字符串是通过 string 模块中的 Template 类实现的，使用 $ 作为占位符。

用法

$name：变量占位符

$：转义符

示例

from string import Template

name = "Alice"
age = 30
height = 1.75

template = Template("My name is $name.")
print(template.substitute(name=name))
# 输出: My name is Alice.

template = Template("I am $age years old.")
print(template.substitute(age=age))
# 输出: I am 30 years old.

template = Template("My height is $height meters.")
print(template.substitute(height=height))
# 输出: My height is 1.75 meters.

各种格式化方法对比与选择

百分号（%）格式化：
优点：简单直观，适合简单的格式化需求。
缺点：功能有限，语法较老旧。
适用场景：老代码、需要兼容性高的项目。
str.format() 方法：
优点：功能强大，支持位置参数和关键字参数。
缺点：语法相对繁琐。
适用场景：需要复杂格式化的情况。
f-string：
优点：最现代、最简洁，支持嵌入变量、表达式和函数调用。
缺点：只适用于 Python 3.6 及以上版本。
适用场景：Python 3.6 及以上版本，任何需要格式化字符串的情况。
模板字符串：
优点：简单易用，适合与非程序员协作。
缺点：功能相对简单，不支持复杂表达式。
适用场景：配置文件、模板文件等。

示例总结

# 百分号格式化
print("Hello, %s! You have %d new messages." % ("Alice", 5))

# str.format() 方法
print("Hello, {}! You have {} new messages.".format("Alice", 5))

# f-string
name = "Alice"
messages = 5
print(f"Hello, {name}! You have {messages} new messages.")

# 模板字符串
from string import Template
template = Template("Hello, $name! You have $messages new messages.")
print(template.substitute(name="Alice", messages=5))

根据具体需求和项目环境选择合适的格式化方法，以确保代码的可读性和维护性。

作者：pumpkin84514