一、引言
在Python编程中，字符串格式化是一个常见的任务，它涉及到将变量、表达式或其他数据嵌入到字符串中的指定位置，以生成具有动态内容的字符串。Python提供了多种字符串格式化的方法，包括旧式的 % 格式化、str.format() 方法以及Python 3.6中引入的f-string（格式化字符串字面量）。本文将详细介绍这些字符串格式化方法，并通过示例代码展示它们的使用。
二、旧式 % 格式化
% 格式化是Python中较早期的字符串格式化方法，它使用 % 运算符将变量或表达式嵌入到字符串中。在字符串中，使用 %s、%d、%f 等占位符来表示要插入的位置，其中 %s 用于字符串，%d 用于整数，%f 用于浮点数。
示例代码：
name = "Alice" age = 30 salary = 8000.50 # 使用 %s、%d、%f 占位符进行格式化 formatted_string = "My name is %s, I am %d years old, and my salary is %.2f." % (name, age, salary) print(formatted_string)
输出结果：
My name is Alice, I am 30 years old, and my salary is 8000.50.
注意，在 %f 占位符中，.2f 表示保留两位小数。
三、str.format() 方法
str.format() 方法是Python中更灵活、更强大的字符串格式化方法。它使用大括号 {} 作为占位符，并通过 format() 方法中的参数来填充这些占位符。在占位符内部，可以使用更复杂的表达式和格式化选项。
示例代码：
name = "Bob" age = 25 location = "New York" # 使用 str.format() 方法进行格式化 formatted_string = "My name is {}, I am {} years old, and I live in {}.".format(name, age, location) print(formatted_string) # 也可以使用关键字参数进行格式化 formatted_string = "My name is {name}, I am {age} years old, and I live in {location}.".format(name=name, age=age, location=location) print(formatted_string) # 格式化浮点数并保留两位小数 salary = 9500.789 formatted_string = "My salary is {:.2f}.".format(salary) print(formatted_string)
输出结果：
My name is Bob, I am 25 years old, and I live in New York. My name is Bob, I am 25 years old, and I live in New York. My salary is 9500.79.
在 str.format() 方法中，还可以使用索引、属性访问、字典等方式来提供占位符的值。
四、f-string（格式化字符串字面量）
f-string是Python 3.6及更高版本中引入的一种新的字符串格式化方法。它使用在字符串前加上字母 f 或 F 来标识，并在字符串内部使用大括号 {} 来包裹变量或表达式。f-string在运行时会自动计算大括号内的表达式，并将其结果嵌入到字符串中。
示例代码：
name = "Charlie" age = 35 salary = 10000.0 # 使用 f-string 进行格式化 formatted_string = f"My name is {name}, I am {age} years old, and my salary is {salary:.2f}." print(formatted_string) # 在 f-string 中进行复杂的表达式计算 formatted_string = f"The sum of 10 and 20 is {10 + 20}." print(formatted_string)
输出结果：
My name is Charlie, I am 35 years old, and my salary is 10000.00. The sum of 10 and 20 is 30.
f-string的优点是简洁易读，并且支持在字符串内部直接进行复杂的表达式计算。这使得它在许多情况下成为首选的字符串格式化方法。
四、f-string（格式化字符串字面量）的高级用法
f-string不仅提供了基本的变量替换功能，还支持更复杂的表达式和函数调用，这使得它在处理动态字符串时非常强大和灵活。
1. 表达式求值
在f-string中，你可以直接编写Python表达式，并在运行时求值。
x = 10 y = 20 formatted_string = f"The result of x * y is {x * y}." print(formatted_string)
输出结果：
The result of x * y is 200.
2. 函数调用
你可以在f-string中调用函数，并将其返回值嵌入到字符串中。
def greet(name): return f"Hello, {name}!" name = "David" formatted_string = f"{greet(name)}" print(formatted_string)
输出结果：
Hello, David!
3. 格式化选项
f-string还支持与str.format()方法类似的格式化选项，用于控制数字的显示方式。
pi = 3.141592653589793 formatted_string = f"Pi is approximately {pi:.3f}." print(formatted_string)
输出结果：
Pi is approximately 3.142.
4. 嵌套f-string
虽然在实际应用中并不常见，但你可以在f-string中嵌套另一个f-string。
name = "Eve" greeting = f"Hello, {name}!" formatted_string = f"The greeting is '{greeting}'." print(formatted_string)
输出结果：
The greeting is 'Hello, Eve!'.
5. 调试代码
f-string的另一个用途是在调试代码时打印变量的值。由于f-string是即时求值的，所以你可以轻松地将变量的值嵌入到日志或调试信息中。
x = 5 y = 10 print(f"x is {x} and y is {y}")
输出结果：
x is 5 and y is 10
五、性能考虑
在大多数情况下，字符串格式化的性能并不是主要的关注点，因为Python字符串操作通常非常快。然而，在处理大量数据或性能敏感的应用程序中，了解不同字符串格式化方法的性能差异可能会有所帮助。
通常来说，f-string在Python 3.6及更高版本中提供了最佳的性能，因为它在编译时就被解析和转换为一个常量字符串，减少了运行时的开销。然而，如果你使用的是Python 3.5或更早版本，那么str.format()方法可能是更好的选择。
六、总结
Python提供了多种字符串格式化方法，每种方法都有其独特的优点和适用场景。%格式化是Python早期的解决方案，虽然功能相对有限但足够简单。str.format()方法提供了更强大和灵活的格式化选项，并支持更复杂的表达式和函数调用。而f-string则是Python 3.6及更高版本中引入的一种新的、简洁易读的字符串格式化方法，它支持在字符串内部直接进行表达式求值和函数调用。在选择使用哪种字符串格式化方法时，你应该根据你的具体需求和Python版本做出决策。
