5.3　字符串

視頻講解

或許現在又回過頭來談字符串，有些讀者可能會覺得沒必要。其實關于字符串，還有很多你可能不知道的秘密，由于字符串在日常使用中是如此常見，因此小甲魚抱著負責任的態度在本節把所知道的都與大家分享一下。

在一些編程語言中，字符和字符串是兩個不同的概念，如C語言使用單引號將字符括起來，使用雙引號包含字符串。但在Python中，只有字符串這一個概念：

     >>> str1 = "I love FishC.com!"
     >>> str1
     'I love FishC.com!'

注意：

可以使用單引號將字符串包裹起來，也可以使用雙引號，但務必要成對編寫，不能一邊是單引號而另一邊是雙引號。

在學習了列表和元組之后，我們掌握了一個新的操作——切片，事實上也可以應用到字符串上：

     >>> str1[7:]
     'FishC.com!'

字符串與元組一樣，都是屬于“一言既出，駟馬難追”的家伙。所以，一旦確定下來就不能再對它進行修改。如果非要這么做，仍然可以利用切片和拼接來實現：

     >>> str2 = "一只穿云箭，千軍萬馬來相見！"
     >>> str2 = str2[:1] + '支' + str2[2:]
     >>> str2
     '一支穿云箭，千軍萬馬來相見！'

注意：

這種通過拼接舊字符串的各個部分組合得到新字符串的方式，并不是真正意義上的修改字符串。原來的那個舊的字符串其實還在，只不過我們將變量名指向了拼接后的新字符串。舊的字符串一旦失去了變量的引用，就會被Python的垃圾回收機制釋放掉。

比較操作符、邏輯操作符、成員關系操作符的操作和列表、元組是一樣的，這里就不再贅述。

5.3.1　各種內置方法

列表和元組都有一些內置方法，大家可能覺得它們的方法已經非常多了，其實字符串的方法更多。表5-1總結了字符串的所有方法及對應的含義。

表5-1　Python字符串的方法及含義

續表

這里選幾個常用的字符串方法給大家演示一下用法，其他的可以根據上述文檔的注釋依葫蘆畫瓢。

casefold()方法用于將字符串中所有的英文字母修改為小寫：

     >>> str1 = "FishC"
     >>> str1.casefold()
     'fishc'

提示：

只要涉及字符串修改的方法，并不是修改原字符串，而是返回字符串修改后的一個拷貝。

count(sub[,start[,end]])方法用于查找sub參數在字符串中出現的次數，可選參數start和end表示查找的范圍：

     >>> str2 = "上海自來水來自海上"
     >>> str2.count('上')
     2
     >>> str2.count('上', 0, 5)
     1

find(sub[,start[,end]])或index(sub[,start[,end]])方法用于查找sub參數在字符串中第一次出現的位置，如果找到了，返回位置索引值；如果找不到，find()方法會返回-1，而index()方法會拋出異常（注：異常是可以被捕獲并處理的錯誤）：

replace(old,new[,count])方法用于將字符串中的old參數指定的字符串替換成new參數指定的字符串：

     >>> str4 = "I love you."
     >>> str4.replace("you", "fishc.com")
     'I love fishc.com.'

split(sep=None, maxsplit=-1)方法用于拆分字符串：

     >>> str5 = "肖申克的救贖/1994年/9.6分/美國"
     >>> str5.split(sep='/')
     ['肖申克的救贖', '1994年', '9.6分', '美國']

和split()方法相反，join(iterable)方法用于拼接字符串：

     >>> countries = ['中國', '俄羅斯', '美國', '日本', '韓國']
     >>> '-'.join(countries)
     '中國-俄羅斯-美國-日本-韓國'
     >>> ','.join(countries)
     '中國,俄羅斯,美國,日本,韓國'
     >>> ''.join(countries)
     '中國俄羅斯美國日本韓國'

這種語法看上去可能會比較奇怪，很多讀者可能會覺得被拼接的對象應該放在join()方法的左側更合適（如寫成這樣countries.join('-')）？

但是因為join()被指定為字符串的其中一個方法，所以只能這么寫。另外還有一個重要的原因是，join()的參數支持一切可迭代對象（如列表、元組、字典、文件、集合或生成器等），如果將它們寫在左側，那就必須為這些對象都創建一個join()方法，顯然這樣做是沒有必要的。

其實，Python程序員更喜歡使用join()方法代替加號（+）來拼接字符串，這是因為使用加號（+）去拼接大量的字符串，效率相對會比較低，這種操作會頻繁進行內存復制和觸發垃圾回收機制。

5.3.2　格式化

視頻講解

什么是字符串的格式化，又為什么需要對字符串進行格式化？講個小故事給大家聽：某天小甲魚心血來潮，試圖召開一個“魚C跨物種互聯交流大會”，到會的朋友有來自各個物種的精英人士，有小烏龜、喵星人、汪星人，當然還有米奇和唐老鴨，那氣勢簡直跟小甲魚開了個動物園一樣……但是問題來了，大家交流起來簡直是雞同鴨講，不知所云！不過最后聰明的小甲魚還是把問題給解決了，其實也很簡單，各界都找一個翻譯就行了，統一將發言都翻譯成普通話，那么問題就解決了……最后我們這個大會當然取得了成功并被載入了“吉尼斯世界動物大全”。

好吧，舉這個例子其實就是想跟大家說，格式化字符串，就是按照統一的規格去輸出一個字符串。如果規格不統一，就很可能造成誤會，例如，十六進制的10跟十進制的10或二進制的10完全是不同的概念（十六進制的10等于十進制的16，二進制的10卻等于十進制的2）。字符串格式化，正是幫助我們糾正并規范這類問題而存在的。

1. format()

format()方法接收位置參數和關鍵字參數（位置參數和關鍵字參數在第6章中有詳細講解），二者均傳遞到一個名為replacement的字段。而這個replacement字段在字符串內用大括號（{}）表示。先看一個例子：

     >>> "{0} love {1}.{2}".format("I", "FishC", "com")
     'I love FishC.com'

怎么回事呢？仔細看一下，字符串中的{0}、{1}和{2}應該與位置有關，依次被format()的三個參數替換，那么format()的三個參數就稱為位置參數。那什么是關鍵字參數呢？再來看一個例子：

     >>> "{a} love .{c}".format(a="I", b="FishC", c="com")
     'I love FishC.com'

{a}、和{c}就相當于三個目標標簽，format()將參數中等值的字符串替換進去，這就是關鍵字參數。另外，也可以綜合位置參數和關鍵字參數在一起使用：

     >>> "{0} love .{c}".format("I", b="FishC", c="com")
     'I love FishC.com'

但要注意的是，如果將位置參數和關鍵字參數綜合在一起使用，那么位置參數必須在關鍵字參數之前，否則就會出錯：

     >>> "{a} love .{0}".format(a="I", b="FishC", "com")
     SyntaxError: non-keyword arg after keyword arg

如果要把大括號打印出來，有辦法嗎？沒錯，這與字符串轉義字符有點像，只需要用多一層大括號包起來即可：

     >>> "{{0}}".format("不打印")
     '{0}'

位置參數“不打印”沒有被輸出，這是因為{0}的特殊功能被外層的大括號（{}）所剝奪，因此沒有字段可以輸出。注意，這并不會產生錯誤哦。最后來看另一個例子：

     >>> "{0}：{1:.2f}".format("圓周率", 3.14159)
     '圓周率：3.14'

可以看到，位置參數{1}跟平常有些不同，后邊多了個冒號。在替換域中，冒號表示格式化符號的開始，“.2”的意思是四舍五入到保留兩位小數點，而f的意思是浮點數，所以按照格式化符號的要求打印出了3.14。

2. 格式化操作符：%

剛才講的是字符串的格式化方法，現在來談談字符串所獨享的一個操作符：%。有人說，這不是求余數的操作符嗎？是的，沒錯。當%的左右均為數字的時候，它表示求余數的操作；但當它出現在字符中的時候，它表示的是格式化操作符。表5-2列舉了Python的格式化符號及含義。

表5-2　Python格式化符號及含義令

下面給大家舉幾個例子供參考：

     >>> '%c' % 97
     'a'
     >>> '%c%c%c%c%c' % a
     'FishC'
     >>> '%d轉換為八進制是：%o' % (123, 123)
     '123轉換為八進制是：173'
     >>> '%f用科學計數法表示為：%e' % (149500000, 149500000)
     '149500000.000000用科學計數法表示為：1.495000e+08'

所以，使用格式化的方法也可以對字符串進行拼接：

     >>> str1 = "一支穿云箭，千軍萬馬來相見；"
     >>> str2 = "兩副忠義膽，刀山火海提命現。"
     >>> "%s%s" % (str1, str2)
     '一支穿云箭，千軍萬馬來相見；兩副忠義膽，刀山火海提命現。'

那么結合前面提到的兩種方法，現在共有三種方法可以對字符串進行拼接了。什么時候用哪種方法，根據不同情況，可以參考下面三條準則進行選擇：

?　簡單字符串連接時，直接使用加號（+），例如：full_name = prefix + name。

?　復雜的，尤其有格式化需求時，使用格式化操作符（%）進行格式化連接，例如：result = "result is %s:%d" % (name, score)。

?　當有大量字符串拼接，尤其發生在循環體內部時，使用字符串的join()方法無疑是最棒的，例如：result = "".join(iterator)。

另外，Python還提供了格式化操作符的輔助指令，如表5-3所示。

表5-3　格式化操作符的輔助命令

同樣給大家舉幾個例子供參考：

     >>> '%5.1f' % 27.658
     ' 27.7'
     >>> '%.2e' % 27.658
     '2.77e+01'
     >>> '%10d' % 5
     '         5'
     >>> '%-10d' % 5
     '5         '
     >>> '%010d' % 5
     '0000000005'
     >>> '%#X' % 100
     '0X64'

3. Python的轉義字符及含義

Python的部分轉義字符已經使用了一段時間，是時候來總結一下了，如表5-4所示。

表5-4　轉義字符及含義