Python 字符串

Python 字符串

字符串是 Python 中最基本和常用的数据类型之一。它们代表字符序列。

创建字符串

通过将字符括在单引号 ('...')、双引号 ("...") 或三引号 ('''...''' 或 """...""") 中来创建字符串。单引号和双引号对于单行字符串是等效的。三引号允许字符串跨越多行。

single_quoted = 'Hello World!'
double_quoted = "Python Programming"
multi_line = '''This is a string
spanning multiple
lines.'''

print(single_quoted)
print(double_quoted)
print(multi_line)

在 Python 3 中，字符串原生支持 Unicode 字符。

访问字符和子字符串（切片）

字符串是序列，因此您可以使用索引（从 0 开始）通过方括号 [] 访问单个字符。您还可以使用切片 [start:stop:step] 提取子字符串。

#!/usr/bin/env python3

my_string = "Python Programming"

# Access individual characters
# 访问单个字符
print(f"my_string[0]: {my_string[0]}")    # Output: P
# 输出: P
print(f"my_string[7]: {my_string[7]}")    # Output: P
# 输出: P
print(f"my_string[-1]: {my_string[-1]}")   # Output: g (last character)
# 输出: g (最后一个字符)
print(f"my_string[-3]: {my_string[-3]}") # Output: i (third from end)
# 输出: i (倒数第三个字符)

# Slicing [start:stop] (stop index is exclusive)
# 切片 [start:stop] (stop 索引是排他的)
print(f"my_string[0:6]: {my_string[0:6]}")  # Output: Python
# 输出: Python
print(f"my_string[7:18]: {my_string[7:18]}") # Output: Programming
# 输出: Programming

# Slicing shortcuts
# 切片快捷方式
print(f"my_string[:6]: {my_string[:6]}")   # Output: Python (from beginning to index 5)
# 输出: Python (从开头到索引 5)
print(f"my_string[7:]: {my_string[7:]}")   # Output: Programming (from index 7 to end)
# 输出: Programming (从索引 7 到结尾)
print(f"my_string[:]: {my_string[:]}")    # Output: Python Programming (a copy of the whole string)
# 输出: Python Programming (整个字符串的副本)

# Slicing with step [start:stop:step]
# 带步长的切片 [start:stop:step]
print(f"my_string[::2]: {my_string[::2]}") # Output: Pto rgamn (every second character)
# 输出: Pto rgamn (每隔一个字符)
print(f"my_string[::-1]: {my_string[::-1]}")# Output: gnimmargorP nohtyP (reverse the string)
# 输出: gnimmargorP nohtyP (反转字符串)

字符串的不可变性

Python 中的字符串是不可变的，这意味着您在创建字符串对象后不能原地修改它。看起来修改字符串的操作实际上是创建并返回一个新的字符串对象。

#!/usr/bin/env python3

message = "Hello World!"
print(f"Original message: {message}, ID: {id(message)}")
# 原始消息，ID

# This creates a NEW string
# 这创建了一个新的字符串
new_message = message[:6] + "Python!"
print(f"New message: {new_message}, ID: {id(new_message)}")
# 新消息，ID

# Attempting to change a character directly causes an error:
# 尝试直接修改字符会导致错误：
# message[0] = 'J' # Raises TypeError: 'str' object does not support item assignment
# 引起 TypeError: 'str' 对象不支持项目赋值

转义字符

反斜杠 (\) 用于转义具有特殊含义或不可打印的字符。

表示法	描述
\n	换行符
\t	水平制表符
\r	回车符
\b	退格符
\f	换页符
\'	单引号
\"	双引号
\\	反斜杠本身
\xhh	十六进制值为 hh 的字符
\uxxxx	十六进制值为 xxxx 的 16 位 Unicode 字符
\Uxxxxxxxx	十六进制值为 xxxxxxxx 的 32 位 Unicode 字符
\ooo	八进制值为 ooo 的字符 (较少使用)

示例：

print("First line\nSecond line")
print("Path: C:\\Users\\Name")
print('He said, \'Hello!\'')

原始字符串

在字符串字面量前加上 r 或 R 可以创建一个原始字符串，其中反斜杠被视为普通字符，而不是转义序列。这对于正则表达式和 Windows 文件路径特别有用。

print(r"This is a raw string.\nNo newline here.")
# Output: This is a raw string.\nNo newline here.
# 输出: This is a raw string.\nNo newline here.

print(R"C:\Users\Name\Documents")
# Output: C:\Users\Name\Documents
# 输出: C:\Users\Name\Documents

注意：原始字符串不能以单个反斜杠结尾。

字符串运算符

适用于字符串的常用运算符：

运算符	名称	描述	示例
+	拼接	连接两个字符串	'Hello' + ' ' + 'World' -> 'Hello World'
*	重复	重复字符串	'Hi!' * 3 -> 'Hi!Hi!Hi!'
[]	索引	访问单个字符	'Python'[0] -> 'P'
[:]	切片	提取子字符串	'Python'[1:4] -> 'yth'
in	成员资格	检查子字符串是否存在	'th' in 'Python' -> True
not in	成员资格	检查子字符串是否不存在	'x' not in 'Python' -> True

字符串格式化

创建带有嵌入变量值的字符串至关重要。现代 Python 提供了几种方法：

1. f-字符串（格式化字符串字面量）- 推荐（Python 3.6+）

在字符串前加上 f 或 F。将表达式嵌入到花括号 {} 中。

name = "Alice"
age = 30
pi = 3.14159

# Basic usage
# 基本用法
print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")

# Expressions inside braces
# 花括号内的表达式
print(f"Next year, I will be {age + 1}.")

# Formatting specifiers (after colon :)
# 格式化说明符 (冒号后 :)
print(f"Pi is approximately {pi:.2f}") # Format float to 2 decimal places
# 格式化浮点数到小数点后 2 位
print(f"Age: {age:03d}")            # Pad integer with leading zeros to width 3
# 整数前补零到宽度 3
print(f"Name aligned: '{name:<10}'") # Left-align in a field of 10 chars
# 在 10 个字符的字段中左对齐
print(f"Name aligned: '{name:>10}'") # Right-align
# 右对齐
print(f"Name aligned: '{name:^10}'") # Center-align
# 居中对齐

2. str.format() 方法

在字符串中使用花括号 {} 作为占位符，并调用 format() 方法。

name = "Bob"
age = 25

# Positional arguments
# 位置参数
print("Name: {}, Age: {}".format(name, age))

# Keyword arguments
# 关键字参数
print("Name: {n}, Age: {a}".format(n=name, a=age))

# Indexed arguments
# 索引参数
print("Name: {0}, Age: {1}, Repeat Name: {0}".format(name, age))

# Formatting specifiers (similar to f-strings)
# 格式化说明符 (类似于 f-字符串)
print("Value: {:.3f}".format(10/3)) # Output: Value: 3.333
# 输出: Value: 3.333

3. % 运算符（旧式）

使用 % 占位符（例如 %s 表示字符串，%d 表示整数，%f 表示浮点数），类似于 C 语言的 printf。与 f-字符串或 str.format() 相比，它灵活性较低，且容易出错，因此不建议在新代码中使用。

name = "Charlie"
age = 42

print("My name is %s and weight is %d kg!" % (name, age))

# Formatting specifiers
# 格式化说明符
print("Value: %.2f" % (12.3456)) # Output: Value: 12.35
# 输出: Value: 12.35

% 格式化代码表（供参考）：

格式符号	转换
%c	单个字符
%s	字符串（或任何使用 str() 的对象）
%d 或 %i	有符号十进制整数
%u	已废弃（同 %d）
%o	八进制整数
%x	十六进制整数（小写）
%X	十六进制整数（大写）
%f	浮点十进制数
%e	指数表示法（小写 ‘e’）
%E	指数表示法（大写 ‘E’）
%g	%f 和 %e 中较短者
%G	%f 和 %E 中较短者
%%	字面量 ’%’ 字符

内置字符串方法

Python 字符串有一组丰富的内置方法用于常见操作。请记住，这些方法返回新的字符串；它们不会修改原始字符串。

常用字符串方法：

方法	描述
capitalize()	返回首字母大写、其余小写的副本。
casefold()	返回一个 casefolded 副本（用于无视大小写匹配的激进小写转换）。
center(width[, fillchar])	返回在 width 内居中的字符串，用 fillchar 填充（默认为空格）。
count(sub[, start[, end]])	返回子字符串 sub 的非重叠出现次数。
encode(encoding='utf-8', errors='strict')	返回表示按 encoding 编码的字符串的 bytes 对象。
endswith(suffix[, start[, end]])	如果字符串以 suffix 结尾，返回 True。
expandtabs(tabsize=8)	返回将制表符 (\t) 替换为空格的副本。
find(sub[, start[, end]])	返回找到 sub 的最低索引，如果未找到则返回 -1。
index(sub[, start[, end]])	类似于 find()，但如果未找到 sub 则引发 ValueError。
isalnum()	如果所有字符都是字母数字且至少有一个字符，返回 True。
isalpha()	如果所有字符都是字母且至少有一个字符，返回 True。
isascii()	如果字符串为空或所有字符都是 ASCII 字符，返回 True。
isdecimal()	如果所有字符都是十进制数字且至少有一个字符，返回 True。
isdigit()	如果所有字符都是数字且至少有一个字符，返回 True。
isidentifier()	如果字符串是有效的 Python 标识符，返回 True。
islower()	如果所有大小写字符都是小写且至少有一个大小写字符，返回 True。
isnumeric()	如果所有字符都是数字字符且至少有一个字符，返回 True。
isprintable()	如果所有字符都是可打印的或字符串为空，返回 True。
isspace()	如果所有字符都是空白字符且至少有一个字符，返回 True。
istitle()	如果字符串是标题化格式且至少有一个字符，返回 True。
isupper()	如果所有大小写字符都是大写且至少有一个大小写字符，返回 True。
join(iterable)	使用字符串作为分隔符连接 iterable 中的元素（必须是字符串）。
ljust(width[, fillchar])	返回在 width 内左对齐的字符串。
lower()	返回所有大小写字符转换为小写的副本。
lstrip([chars])	返回移除前导字符（默认为空白字符）的副本。
maketrans(x[, y[, z]])	返回用于 translate() 的转换表。
partition(sep)	在第一次出现 sep 的位置分割字符串，返回元组 (before, sep, after)。
removeprefix(prefix)	如果字符串以 prefix 开头，则返回移除 prefix 后的副本 (Python 3.9+)。
removesuffix(suffix)	如果字符串以 suffix 结尾，则返回移除 suffix 后的副本 (Python 3.9+)。
replace(old, new[, count])	返回将 old 替换为 new 的副本（可选地最多替换 count 次）。
rfind(sub[, start[, end]])	类似于 find()，但从右边开始搜索。
rindex(sub[, start[, end]])	类似于 index()，但从右边开始搜索。
rjust(width[, fillchar])	返回在 width 内右对齐的字符串。
rpartition(sep)	类似于 partition()，但在最后一次出现 sep 的位置分割。
rsplit(sep=None, maxsplit=-1)	类似于 split()，但从右边开始分割。
rstrip([chars])	返回移除尾随字符（默认为空白字符）的副本。
split(sep=None, maxsplit=-1)	使用 sep 作为分隔符（默认为空白字符）分割字符串并返回单词列表，最多分割 maxsplit 次。
splitlines(keepends=False)	按行边界分割字符串并返回行的列表。
startswith(prefix[, start[, end]])	如果字符串以 prefix 开头，返回 True。
strip([chars])	返回移除前导/尾随字符（默认为空白字符）的副本。
swapcase()	返回将大写字符转换为小写、小写字符转换为大写的副本。
title()	返回标题化版本（单词首字母大写，其余小写）。
translate(table)	返回通过 table（由 maketrans 生成）映射字符的副本。
upper()	返回所有大小写字符转换为大写的副本。
zfill(width)	返回左侧填充 ‘0’ 到指定 width 的副本。

方法使用示例：

text = "   Hello World!   "

print(f"Original: '{text}'")
# 原始字符串
print(f"strip(): '{text.strip()}'")
print(f"lower(): '{text.lower()}'")
print(f"upper(): '{text.upper()}'")
print(f"replace('o', 'X'): '{text.replace('o', 'X')}'")
print(f"split(): {text.split()}") # Splits by whitespace
# 按空白字符分割

words = ["Python", "is", "fun"]
separator = " "
print(f"join(): '{separator.join(words)}'")

print(f"startswith('   H'): {text.startswith('   H')}")
print(f"find('World'): {text.find('World')}")