Python 中 str.format() 方法详解

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0. 参考资料

• Format String Syntax
• PEP 3101 – Advanced String Formatting
• Python format 格式化函数
• Python之format详解
• Python高级编程

1. 术语说明

• str.format() 方法通过字符串中的花括号 {} 来识别替换字段 replacement field，从而完成字符串的格式化。
• 替换字段 由字段名 field name 和转换字段 conversion field 以及格式说明符 format specifier 组成，即一般形式为 {字段名!转换字段:格式说明符}。
• 字段名分为简单字段名 simple field name 和复合字段名 compound field name。
• 而转换字段和格式说明符都是可选的。

2. 简单字段名

2.1 简单字段名的说明

简单字段名有三种写法：

• 省略不写 {}
• 数字 {十进制非负整数}
• 变量名 {合法的Python标识符}

2.2 省略字段名

花括号内省略字段名，传递位置参数。

• 替换字段形式： {}
• 注意：花括号个数可以少于位置参数的个数，反之不然。

# 省略字段名传递位置参数
print('我叫{}，今年{}岁。'.format('小明', 18))
""" 我叫小明，今年18岁。 """

# 花括号个数可以少于位置参数的个数
print('我爱吃{}和{}。'.format('香蕉', '苹果', '大鸭梨'))
""" 我爱吃香蕉和苹果。 """

# 花括号个数多于位置参数的个数则会报错
# print('我还吃{}和{}。'.format('西红柿'))
""" IndexError: tuple index out of range """

2.3 数字形式的简单字段名

可以通过数字形式的简单字段名传递位置参数。

• 数字必须是大于等于 0 的整数。
• 带数字的替换字段可以重复使用。
• 数字形式的简单字段名相当于把 format 中的所有位置参数整体当作一个元组，通过字段名中的数字进行取值。
• 即 {0} 等价于 tuple[0]，所以花括号内的数字不能越界。

# 通过数字形式的简单字段名传递位置参数
print('身高{0}，家住{1}。'.format(1.8, '铜锣湾'))
""" 身高1.8，家住铜锣湾 """

# 数字形式的简单字段名可以重复使用。
print('我爱{0}。\n她今年{1}。\n{0}也爱我。'.format('阿香', 17))
""" 我爱阿香。 她今年17。 阿香也爱我。 """

# 体会把所有位置参数整体当成元组来取值
print('阿香爱吃{1}、{3}和{0}。'.format(
    '榴莲', '臭豆腐', '皮蛋', '鲱鱼罐头', '螺狮粉'))
""" 阿香爱吃臭豆腐、鲱鱼罐头和榴莲。 """

# 尝试一下越界错误
# print('{1}'.format('错误用法'))
""" IndexError: tuple index out of range """

2.4 变量名形式的简单字段名

使用变量名形式的简单字段名传递关键字参数。

• 关键字参数的位置可以随意调换。

# 使用变量名形式的简单字段名传递关键字参数
print('我大哥是{name}，今年{age}岁。'.format(name='阿飞', age=20))
""" 我大哥是阿飞，今年20岁。 """

# 关键字参数的顺序可以随意调换
print('我大哥是{name}，今年{age}岁。'.format(age=20, name='阿飞'))
""" 我大哥是阿飞，今年20岁。 """

2.5 简单字段名的混合使用

• 混合使用数字形式和变量名形式的字段名，可以同时传递位置参数和关键字参数。
• 关键字参数必须位于位置参数之后。
• 混合使用时可以省略数字。
• 省略字段名 {} 不能和数字形式的字段名 {非负整数} 同时使用。

# 混合使用数字形式和变量名形式的字段名
# 可以同时传递位置参数和关键字参数
print('这是一个关于{0}、{1}和{girl}的故事。'.format(
    '小明', '阿飞', girl='阿香'))
""" 这是一个关于小明、阿飞和阿香的故事。 """

# 但是关键字参数必须位于位置参数之后
# print('这是一个关于{0}、{1}和{girl}的故事。'.format(
    # '小明', girl='阿香' , '阿飞'))
""" SyntaxError: positional argument follows keyword argument """

# 数字也可以省略
print('这是一个关于{}、{}和{girl}的故事。'.format(
    '小明', '阿飞', girl='阿香'))

# 但是省略字段名不能和数字形式的字段名同时出现
# print('这是一个关于{}、{1}和{girl}的故事。'.format(
# '小明', '阿飞', girl='阿香'))
""" ValueError: cannot switch from automatic field numbering to manual field specification """

2.6 使用元组和字典传参

str.format() 方法还可以使用 *元组 和 **字典 的形式传参，两者可以混合使用。
位置参数、关键字参数、*元组 和 **字典 也可以同时使用，但是要注意，位置参数要在关键字参数前面，*元组 要在 **字典 前面。

# 使用元组传参
infos = '钢铁侠', 66, '小辣椒'
print('我是{}，身价{}亿。'.format(*infos))
""" 我是钢铁侠，身家66亿。 """
print('我是{2}，身价{1}亿。'.format(*infos))
""" 我是小辣椒，身家66亿。 """

# 使用字典传参
venom = { 
   'name': '毒液', 'weakness': '火'}
print('我是{name}，我怕{weakness}。'.format(**venom))
""" 我是毒液，我怕火。 """

# 同时使用元组和字典传参
hulk = '绿巨人', '拳头'
captain = { 
   'name': '美国队长', 'weapon': '盾'}
print('我是{}, 我怕{weapon}。'.format(*hulk, **captain))
print('我是{name}, 我怕{1}。'.format(*hulk, **captain))

""" 我是绿巨人, 我怕盾。 我是美国队长, 我怕拳头。 """

# 同时使用位置参数、元组、关键字参数、字典传参
# 注意：
# 位置参数要在关键字参数前面
# *元组要在**字典前面
tup = '鹰眼',
dic = { 
   'weapon': '箭'}
text = '我是{1}，我怕{weakness}。我是{0}，我用{weapon}。'
text = text.format(
    *tup, '黑寡妇', weakness='男人', **dic)
print(text)
""" 我是黑寡妇，我怕男人。我是鹰眼，我用箭。 """

3. 复合字段名

3.1 复合字段名的说明

• 同时使用了数字和变量名两种形式的字段名就是复合字段名。
• 复合字段名支持两种操作符：
  • [] 方括号
  • . 点号

3.2 . 点号的使用

传递位置参数

• 替换字段形式：{数字.属性名}
• 只有一个替换字段的时候可以省略数字

# 复合字段名中使用点号传递对象属性
class Person:
    def __init__(self, name, addr):
        self.name = name
        self.addr = addr


p = Person('辣妹子', '重庆')

# 点号用法：传递位置参数
print('我是{0.name}，家在{0.addr}。'.format(p))
""" 我是辣妹子，家在重庆。 """

# 当只有一个替换字段的时候可以省略数字
print('{.name}辣！'.format(p))
""" 辣妹子辣！ """

# 试试传递文件对象的属性
f = open('out.txt', 'w')
print('文件名为：{.name}'.format(f))
f.close()
""" 文件名为：out.txt """

传递关键字参数

• 替换字段形式：{关键字参数名.属性名}

# 点号用法：传递关键字参数
print('我是{girl.name}，家在{girl.addr}。'.format(girl=p))
# 和上一句等价
print('我是{p.name}，家在{p.addr}。'.format(p=p))
""" 我是辣妹子，家在重庆。 我是辣妹子，家在重庆。 """

3.3 [] 方括号的使用

传递位置参数

• 用列表传递位置参数
• 用元组传递位置参数
• 用字典传递位置参数

# 方括号用法：用列表传递位置参数
infos = ['阿星', 9527]
food = ['霸王花', '爆米花']
print('我叫{0[0]}，警号{0[1]}，爱吃{1[0]}。'.format(
    infos, food))
""" 我叫阿星，警号9527，爱吃霸王花。 """

# 方括号用法：用元组传递位置参数
food = ('僵尸', '脑子')
print('我叫{0[0]}，年龄{1}，爱吃{0[1]}。'.format(
    food, 66))
""" 我叫僵尸，年龄66，爱吃脑子。 """

# 方括号用法：用字典传递位置参数
dic = dict(name='阿星', pid=9527)
print('我是{[name]}！'.format(
    dic))
# 多个替换字段，不能省略数字
print('我是{0[name]}，警号{0[pid]}。'.format(
    dic))
""" 我是阿星！ 我是阿星，警号9527。 """

传递关键字参数

• 用列表传递关键字参数
• 用元组传递关键字参数
• 用字典传递关键字参数

# 方括号用法：传递关键字参数
names = ['皮卡丘']
dic = { 
   'name': '妙蛙花'}
skills = ('十万伏特', '飞叶快刀')
text = '我是{names[0]}，我会{skills[0]}。我是{dic[name]}，我会{skills[1]}。'
text = text.format(names=names, skills=skills, dic=dic)
print(text)
""" 我是皮卡丘，我会十万伏特。我是妙蛙花，我会飞叶快刀。 """

4. 转换字段

转换字段 conversion field 的取值有三种，前面要加 !：

• s：传递参数之前先对参数调用 str()
• r：传递参数之前先对参数调用 repr()
• a：传递参数之前先对参数调用 ascii()

ascii() 函数类似 repr() 函数，返回一个可以表示对象的字符串。
但是对于非 ASCII 字符，使用 \x，\u 或者 \U 转义。

# 转换字段
print('I am {!s}!'.format('Bruce Lee 李小龙'))
print('I am {!r}!'.format('Bruce Lee 李小龙'))
print('I am {!a}!'.format('Bruce Lee 李小龙'))
""" I am Bruce Lee 李小龙! I am 'Bruce Lee 李小龙'! I am 'Bruce Lee \u674e\u5c0f\u9f99'! """

5. 格式说明符

• 在替换字段中，格式说明符前面有一个冒号 : ：
  {字段名!转换字段:格式说明符}
• 其中格式说明符本身可以是一个字段名，比如：

print('{0:{1}}'.format(3.14159, '.4f'))
""" 3.1416 """

5.1 标准格式说明符的格式

• 如果不通过重写 __format__ 方法来进行自定义的话，标准格式说明符的形式如下。其中方括号是可选的。
  [[fill]align][sign][#][0][width][grouping_option][.precision][type]
• 中文形式可以写作：
  [[填充]对齐方式][正负号][#][0][宽度][分组选项][.精度][类型码]

5.2 填充与对齐方式

填充：

• 只能是一个字符
• 不指定默认用空格填充
• 如果指定填充字符，则必须要同时指定对齐方式

对齐方式的取值：

• <：左对齐
• >：右对齐
• ^：居中
• =：在正负号（如果有的话）和数字之间填充，该对齐选项仅对数字类型有效。
  它可以输出类似 +0000120 这样的字符串。

注意：

• 如果不给定最小宽度 width，对齐方式毫无意义。

5.3 正负号

• 正负号选项仅对数字类型生效
• 取值有三种：
  • + 正数前面添加正号，负数前面添加负号
  • - 仅在负数前面添加负号（默认行为）
  • 空格：正数前面需要添加一个空格，以便与负数对齐

# 正负号
print('{:哈=+8.2f}'.format(3.14159))
print('{:哈=+8.2f}'.format(-3.14159))
print('{:哈=+8.2f}'.format(0))
print('{:哈=+8.2f}'.format(-0))
""" +哈哈哈3.14 -哈哈哈3.14 +哈哈哈0.00 +哈哈哈0.00 """

5.4 # 号

# 号：

• 给u二进制数加上 0b 前缀
• 给八进制数加上 0o 前缀
• 给十六进制数加上 0x 前缀

5.5 最小宽度

最小宽度 width：

• 如果不指定，最小字段宽度由内容决定，与内容相等
• 如果最小宽度前面有一个前导 0，意味着用 0 填充
  这等价于指定了 0= 的填充和对齐方式

5.6 分组选项

分组选项 grouping_option 的取值有两种：

• 逗号 ,：使用逗号对数字以千为单位进行分隔。n 类型的数字可以使用本地化的分隔符。

n 类型在本机无法使用分组选项 ,
原因可能是中文没有数字分隔符

# n 类型使用本地化的分组选项 ,
# 此项报错，我怀疑是因为中文没有数字的分隔符
# print('数字：{0:,n}'.format(6666))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """

# 使用 d 类型确实是可以的
print('数字：{0:,d}'.format(6666))
""" 数字：6,666 """

• 下划线 _：使用下划线对浮点数和 d 类型的整数以千为单位进行分隔。对于 b、o、x 和 X 类型，每四位插入一个下划线，其他类型都会报错。

# 分组选项 _ 作用于 b 类型
print('数字：{0:_b}'.format(0b100111011))
""" 数字：1_0011_1011 """

# 分组选项 _ 作用于 o 类型
print('数字：{0:_o}'.format(0o426754316))
""" 数字：4_2675_4316 """

# 分组选项 _ 作用于 x 类型
print('数字：{0:_x}'.format(0x2a846e98d))
""" 数字：2_a846_e98d """

# 分组选项 _ 作用于 X 类型
print('数字：{0:_X}'.format(0X2a846e98d))
""" 数字：2_A846_E98D """

# 分组选项 _ 作用于其他类型（比如 n 类型）
# print('字符串：{0:_n}'.format(1234567))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """

5.7 精度

精度：

• 精度指定了小数点后面要展示多少位小数
• 对于非数字类型，精度指定了最大字段宽度
• 整数类型不能指定精度

# 对于非数字类型，精度指定最大字段宽度
print('{0:.3}'.format('哇哈哈哈哈哈'))
""" 哇哈哈 """
# 整数类型不能指定精度
print('{:.3d}'.format(666))
""" ValueError: Precision not allowed in integer format specifier """

5.8 类型码

类型码可以分为三大类：

• 字符串类型
• 整数类型
• 浮点数类型

5.8.1 字符串类型

• s 字符串类型。这是字符串的默认类型，可以省略。
• None 不指定类型。同 s 类型。

# s 类型
print('{0:s}'.format('略略略'))
# s 类型可以省略
print('{0:}'.format('略略略'))
""" 略略略 略略略 """

5.8.2 整数类型

• b 二进制。

# b 类型：二进制
print('{0:b}'.format(3))
""" 11 """

• c 字符。把整数转换为相应的 Unicode 字符，然后再打印。

# c 类型：把整数转换成 unicode 字符
print('{:c}'.format(97))
""" a """

• d 十进制整数。

# d 类型：十进制整数
print('{:d}'.format(666))
""" 666 """

• o 八进制数。

# o 类型：八进制数
print('{:o}'.format(10))
"""
12

• x 十六进制数，a 到 f 小写。

# x 类型：十六进制数，a到f小写
print('{:x}'.format(15))
""" f """

• X 十六进制数，A 到 F 大写。

# X 类型：十六进制数，A到F大写
print('{:X}'.format(15))
""" F """

• n 数字 number 类型，与 d 相同，只不过它会使用本地化的数字分隔符。

经试验，在本机为 n 类型指定任何分组选项（, 和 _）都会报错。
ValueError: Cannot specify ',' with 'n'.

# n 类型：与d相同，会插入本地化的分隔符
print('{:n}'.format(66666))
# 经试验，本机无法为 n 指定任何分组选项（,_）
# print('{:,n}'.format(66666))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """
# print('{:_n}'.format(66666))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """

• None 不指定类型，与 d 相同。

5.8.3 浮点数类型

• e 科学记数法，用 e 来表示指数。默认精度为 6 位

# e 类型：科学记数法
# 默认精度为 6 位
print('{:e}'.format(1234567.1234567))
""" 1.234567e+06 """

• E 与 e 相同，但是使用大写的 E 表示指数。

# E 类型：与 e 相同，用大写 E 表示指数
# 默认精度为 6 位
print('{:E}'.format(1234567.1234567))
# 修改精度为 10 位
print('{:.10E}'.format(1234567.1234567))
""" 1.234567E+06 1.2345671235E+06 """

• f 定点记法，默认精度为 6。

# f 类型
# 默认精度为 6 位
print('{:f}'.format(1234567.1234567))
""" 1234567.123457 """

• F 定点记法，同 f，但是会把 nan 转换成 NAN，把 inf 转换成 INF

# F 类型
nan = float('nan')
inf = float('inf')
print('{:F}\n{:F}'.format(nan, inf))
""" NAN INF """

• g 通用 general 格式。自动转换到 e 或者 f 格式，具体的转换规则在此省略。正无穷、负无穷、正零、负零和非数字分别显示为 inf，-inf，0，-0，nan。指定精度为 0 时等价于精度为 1。默认精度为 6 位。

# g 类型
print('{:g}'.format(1234567.1234567))
print('{:g}'.format(1234.1234))
""" 1.23457e+06 1234.12 """

• G 通用 general 格式。自动转换到 E 或者 F 格式，转换规则同上，相应表示方式换成大写。

# g 类型
print('{:g}'.format(1234567.1234567))
print('{:g}'.format(1234.1234))
""" 1.23457e+06 1234.12 """

• n 数字 number 类型。跟 g 一样，只不过用本地化的分隔符来分隔数字。

# n 类型
print('{:n}'.format(1234567.1234567))
print('{:n}'.format(1234.1234))
""" 1.23457E+06 1234.12 """

# 经试验，本机指定分组选项会报错
# print('{:,n}'.format(1234.1234))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """
# print('{:_n}'.format(1234.1234))
""" ValueError: Cannot specify ',' with 'n'. """

• % 百分号类型。会将数字乘以 100，然后以 f 定点 fixed-point 格式显示，最后加上一个百分号 %。

# % 类型
print('{:%}'.format(1))
""" 100.000000% """

• None 不指定类型。输出效果类似调用 str() 函数。

6. 补充说明

• 输出花括号需要用花括号本身来转义

# 打印花括号需要使用花括号转义
print('{ 
   { 
   {}}}'.format('张无忌'))
""" {张无忌} """

• 对象可以自定义格式说明符来替换标准格式说明符，比如 datetime 类。

from datetime import datetime
print("Today is: {0:%a %b %d %H:%M:%S %Y}".format(datetime.now()))
""" 今天是：Thu Nov 15 13:05:09 2018 """

完成于 2018.11.15

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