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= Python字符串格式化 =

'''Python字符串格式化'''是指将变量、表达式或对象的值插入到字符串中的过程。Python提供了多种字符串格式化方法，每种方法都有其特点和适用场景。本教程将详细介绍Python中的主要字符串格式化技术，包括'''%格式化'''、'''str.format()'''方法和'''f-strings'''（格式化字符串字面量）。

== 概述 ==
字符串格式化是编程中的常见需求，它允许开发者：
* 动态构建字符串
* 控制数字的显示格式（如小数位数）
* 对齐文本
* 插入变量值到预定义模板中

Python随着版本演进，字符串格式化方法也在不断改进，目前主要有三种主流方法。

== % 格式化（旧式格式化） ==
这是Python最早的字符串格式化方法，借鉴自C语言的printf风格。

=== 基本语法 ===
使用'''%'''运算符，左边是格式字符串，右边是被格式化的值（可以是单个值或元组）。

<syntaxhighlight lang="python">
name = "Alice"
age = 25
print("My name is %s and I'm %d years old." % (name, age))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>My name is Alice and I'm 25 years old.</pre>

=== 格式说明符 ===
常用格式说明符：
* '''%s''' - 字符串
* '''%d''' - 十进制整数
* '''%f''' - 浮点数
* '''%.2f''' - 保留两位小数的浮点数

=== 示例 ===
<syntaxhighlight lang="python">
price = 19.99
quantity = 3
print("Total: $%.2f for %d items" % (price * quantity, quantity))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>Total: $59.97 for 3 items</pre>

== str.format() 方法 ==
Python 2.6引入的更灵活的字符串格式化方法。

=== 基本语法 ===
使用花括号'''{}'''作为占位符，调用format()方法传入值。

<syntaxhighlight lang="python">
print("{} comes before {}".format("apple", "banana"))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>apple comes before banana</pre>

=== 位置参数和关键字参数 ===
可以指定位置或名称引用：

<syntaxhighlight lang="python">
print("{1} is faster than {0}".format("turtle", "rabbit"))
print("Name: {name}, Age: {age}".format(name="Bob", age=30))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
rabbit is faster than turtle
Name: Bob, Age: 30
</pre>

=== 格式规范 ===
可以控制对齐、填充、精度等：

<syntaxhighlight lang="python">
print("{:<10}|{:^10}|{:>10}".format("left", "center", "right"))
print("{:.3f}".format(3.1415926))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
left      |  center  |     right
3.142
</pre>

== f-strings（Python 3.6+） ==
格式化字符串字面量（f-string）是最新且推荐的方式，在字符串前加'''f'''前缀。

=== 基本语法 ===
直接在字符串中嵌入表达式：

<syntaxhighlight lang="python">
name = "Charlie"
age = 28
print(f"My name is {name} and I'll be {age + 1} next year.")
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>My name is Charlie and I'll be 29 next year.</pre>

=== 表达式和函数调用 ===
f-string中可以包含任意有效Python表达式：

<syntaxhighlight lang="python">
import math
print(f"π的近似值是 {math.pi:.5f}")
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>π的近似值是 3.14159</pre>

=== 多行f-string ===
使用三引号创建多行f-string：

<syntaxhighlight lang="python">
user = "admin"
is_active = True
message = f"""
User: {user}
Status: {"active" if is_active else "inactive"}
Last login: {datetime.now():%Y-%m-%d}
"""
print(message)
</syntaxhighlight>

== 格式规范迷你语言 ==
所有格式化方法都支持格式规范迷你语言，用于控制显示方式。

=== 对齐与填充 ===
* '''<''' - 左对齐
* '''>''' - 右对齐
* '''^''' - 居中对齐
* '''=''' - 填充符号和数字之间

<syntaxhighlight lang="python">
print(f"{'title':*^20}")  # 用*填充，宽度20，居中
print(f"{1234:=+10}")    # 显示符号，填充=
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
*******title********
+=====1234
</pre>

=== 数字格式 ===
* '''b''' - 二进制
* '''x''' - 十六进制
* '''e''' - 科学计数法
* '''%''' - 百分比

<syntaxhighlight lang="python">
print(f"{255:b}")  # 二进制
print(f"{0.25:.0%}")  # 百分比
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
11111111
25%
</pre>

== 性能比较 ==
f-string通常性能最好，因为它们在编译时求值：

<mermaid>
barChart
    title 字符串格式化方法性能比较
    x-axis 方法
    y-axis 执行时间(ns)
    bar "f-string" : 100
    bar "str.format()" : 150
    bar "%格式化" : 120
</mermaid>

== 实际应用案例 ==
=== 案例1：生成报告 ===
<syntaxhighlight lang="python">
def generate_report(data):
    header = f"{'Sales Report':^30}"
    separator = "=" * 30
    rows = "\n".join(
        f"{item['name']:20} ${item['amount']:>7.2f}"
        for item in data
    )
    total = sum(item['amount'] for item in data)
    footer = f"\n{'Total:':20} ${total:>7.2f}"
    return f"{header}\n{separator}\n{rows}{footer}"

data = [
    {"name": "Product A", "amount": 1250.50},
    {"name": "Product B", "amount": 750.25},
    {"name": "Service C", "amount": 420.75}
]
print(generate_report(data))
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
        Sales Report        
==============================
Product A           $1250.50
Product B            $750.25
Service C            $420.75
Total:              $2421.50
</pre>

=== 案例2：日志消息格式化 ===
<syntaxhighlight lang="python">
def log_event(event_type, message, severity="INFO"):
    timestamp = datetime.now().strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
    print(f"[{timestamp}] [{severity:^7}] {event_type}: {message}")

log_event("AUTH", "User login successful", "INFO")
log_event("DB", "Query timeout", "WARNING")
</syntaxhighlight>

'''输出:'''
<pre>
[2023-08-15 14:30:45] [ INFO  ] AUTH: User login successful
[2023-08-15 14:30:45] [WARNING] DB: Query timeout
</pre>

== 总结 ==
Python字符串格式化方法比较表：

{| class="wikitable"
! 方法 !! Python版本 !! 优点 !! 缺点
|-
| %格式化 || 所有版本 || 简单，C风格熟悉 || 功能有限，易出错
|-
| str.format() || 2.6+ || 灵活，功能强大 || 语法稍复杂
|-
| f-string || 3.6+ || 简洁，高效，可读性好 || 需要Python 3.6+
|}

'''推荐做法：'''
* 新项目优先使用f-string
* 需要兼容旧版本时使用str.format()
* 维护旧代码时保留%格式化

掌握字符串格式化是Python编程的基础技能，合理选择格式化方法可以使代码更清晰、更易维护。

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