Python学习第八天 字符串

本篇内容来自Python-100-Days[1]

字符串的定义

在Python程序中,我们把单个或多个字符用单引号或者双引号包围起来,表示一个字符串。字符串中的字符可以是特殊符号、英文字母、中文字符、日文的平假名或片假名、希腊字母、Emoji字符等。

# 字符串示例
s1 = 'hello, world!'
s2 = "你好,世界!"
print(s1, s2)
# 以三个双引号或单引号开头的字符串可以折行
s3 = '''
hello,
world!
'''
print(s3, end='')

转义字符和原始字符串

可以在字符串中使用\(反斜杠)来表示转义,也就是说\后面的字符不再是它原来的意义,例如:\n不是代表反斜杠和字符n,而是表示换行;\t也不是代表反斜杠和字符t,而是表示制表符。所以如果字符串本身又包含了’、”、\这些特殊的字符,必须要通过\进行转义处理。例如要输出一个带单引号或反斜杠的字符串,需要用如下所示的方法。

s1 = '\'hello, world!\''
print(s1) # 输出 'hello, world!'
s2 = '\\hello, world!\\'
print(s2) # 输出 \hello, world!\

Python中的字符串可以r或R开头,这种字符串被称为原始字符串,意思是字符串中的每个字符都是它本来的含义,没有所谓的转义字符。例如,在字符串’hello\n’中,\n表示换行;而在r’hello\n’中,\n不再表示换行,就是反斜杠和字符n。

# 字符串s1中\t是制表符,\n是换行符
s1 = '\time up \now'
print(s1)
# 字符串s2中没有转义字符,每个字符都是原始含义
s2 = r'\time up \now'
print(s2)

Python中还允许在\后面还可以跟一个八进制或者十六进制数来表示字符,例如\141和\x61都代表小写字母a,前者是八进制的表示法,后者是十六进制的表示法。另外一种表示字符的方式是在\u后面跟Unicode字符编码。

s1 = '\141\142\143\x61\x62\x63'
s2 = '\u5c71\u6cb3\u6e56\u6d77'
print(s1, s2)

字符串的运算

Python为字符串类型提供了非常丰富的运算符,我们可以使用+运算符来实现字符串的拼接,可以使用*运算符来重复一个字符串的内容,可以使用in和not in来判断一个字符串是否包含另外一个字符串,我们也可以用[]和[:]运算符从字符串取出某个字符或某些字符。

拼接和重复

使用+和*运算符实现字符串的拼接和重复操作。

s1 = 'hello' + ' ' + 'world'
print(s1) # hello world
s2 = '!' * 3
print(s2) # !!!
s1 += s2 # s1 = s1 + s2
print(s1) # hello world!!!
s1 *= 2 # s1 = s1 * 2
print(s1) # hello world!!!hello world!!!

用*实现字符串的重复是非常有意思的一个运算符,在很多编程语言中,要表示一个有10个a的字符串,你只能写成”aaaaaaaaaa”,但是在Python中,你可以写成’a’ * 10。

比较运算

对于两个字符串类型的变量,可以直接使用比较运算符比较两个字符串的相等性或大小。需要说明的是,因为字符串在计算机内存中也是以二进制形式存在的,那么字符串的大小比较比的是每个字符对应的编码的大小。例如A的编码是65, 而a的编码是97,所以’A’ < ‘a’的结果相当于就是65 < 97的结果,很显然是True;而’boy’ < ‘bad’,因为第一个字符都是’b’比不出大小,所以实际比较的是第二个字符的大小,显然’o’ < ‘a’的结果是False,所以’boy’ < ‘bad’的结果也是False。如果不清楚两个字符对应的编码到底是多少,可以使用ord函数来获得。

s1 = 'a whole new world'
s2 = 'hello world'
print(s1 == s2, s1 < s2) # False True 
print(s2 == 'hello world') # True 
print(s2 == 'Hello world') # False 
print(s2 != 'Hello world') # True 
s3 = '山河' 
print(ord('山'), ord('河')) # 23665 27827 
s4 = '王大锤' print(ord('王'), ord('大'), ord('锤')) # 29579 22823 38180 
print(s3 > s4, s3 <= s4) # False True

字符串的比较运算比较的是字符串的内容,Python中还有一个is运算符(身份运算符),如果用is来比较两个字符串,它比较的是两个变量对应的字符串对象的内存地址(不理解先跳过),简单的说就是两个变量是否对应内存中的同一个字符串。

s1 = 'hello world'
s2 = 'hello world'
s3 = s2
# 比较字符串的内容
print(s1 == s2, s2 == s3) # True True
# 比较字符串的内存地址
print(s1 is s2, s2 is s3) # False True (此处示例在python3.9.7中,输出为 True True,原因待查。)

成员运算

Python中可以用innot in判断一个字符串中是否存在另外一个字符或字符串,innot in运算通常称为成员运算,会产生布尔值TrueFalse,具体如下示例:

s1 = 'hello, world'
print('wo' in s1) # True
s2 = 'goodbye'
print(s2 in s1) # False

获取字符串长度

获取字符串长度没有直接的运算符,而是使用内置函数len,示例如下:

s = 'hello, world'
print(len(s)) # 12
print(len('goodbye, world')) # 14

索引和切片

如果希望从字符串中取出某个字符,我们可以对字符串进行索引运算,运算符是[n],其中n是一个整数,假设字符串的长度为N,那么n可以是从0N-1的整数,其中0是字符串中第一个字符的索引,而N-1是字符串中最后一个字符的索引,通常称之为正向索引;在Python中,字符串的索引也可以是从-1-N的整数,其中-1是最后一个字符的索引,而-N则是第一个字符的索引,通常称之为负向索引。注意,因为字符串是不可变类型,所以不能通过索引运算修改字符串中的字符

s = 'abc123456'
N = len(s)

# 获取第一个字符
print(s[0], s[-N]) # a a

# 获取最后一个字符
print(s[N-1], s[-1]) # 6 6

# 获取索引为2或-7的字符
print(s[2], s[-7]) # c c

# 获取索引为5和-4的字符
print(s[5], s[-4]) # 3 3

在进行索引操作时,如果索引越界(正向索引不在0N-1范围,负向索引不在-1-N范围),会引发IndexError异常,错误提示信息为:string index out of range(字符串索引超出范围)。

如果要从字符串中取出多个字符,我们可以对字符串进行切片,运算符是[i:j:k],其中i是开始索引,索引对应的字符可以取到;j是结束索引,索引对应的字符不能取到;k是步长,默认值为1,表示从前向后获取相邻字符的连续切片,所以:k部分可以省略。假设字符串的长度为N,当k &gt; 0时表示正向切片(从前向后获取字符),如果没有给出ij的值,则i的默认值是0j的默认值是N;当k &lt; 0时表示负向切片(从后向前获取字符),如果没有给出ij的值,则i的默认值是-1,j的默认值是-N - 1。如果不理解,直接看下面的例子,记住第一个字符的索引是0-N,最后一个字符的索引是N-1-1就行了。

s = 'abc123456'

# i=2, j=5, k=1的正向切片操作
print(s[2:5]) # c12

# i=-7, j=-4, k=1的正向切片操作
print(s[-7:-4]) # c12

# i=2, j=9, k=1的正向切片操作
print(s[2:]) # c123456

# i=-7, j=9, k=1的正向切片操作
print(s[-7:]) # c123456

# i=2, j=9, k=2的正向切片操作
print(s[2::2]) # c246

# i=-7, j=9, k=2的正向切片操作
print(s[-7::2]) # c246

# i=0, j=9, k=2的正向切片操作
print(s[::2]) # ac246

# i=1, j=-1, k=2的正向切片操作
print(s[1:-1:2]) # b135

# i=7, j=1, k=-1的负向切片操作
print(s[7:1:-1]) # 54321c

# i=-2, j=-8, k=-1的负向切片操作
print(s[-2:-8:-1]) # 54321c

# i=7, j=-10, k=-1的负向切片操作
print(s[7::-1]) # 54321cba

# i=-1, j=1, k=-1的负向切片操作
print(s[:1:-1]) # 654321c

# i=0, j=9, k=1的正向切片
print(s[:]) # abc123456

# i=0, j=9, k=2的正向切片
print(s[::2]) # ac246

# i=-1, j=-10, k=-1的负向切片
print(s[::-1]) # 654321cba

# i=-1, j=-10, k=-2的负向切片
print(s[::-2]) # 642ca

循环遍历每个字符

如果希望从字符串中取出每个字符,可以使用for循环对字符串进行遍历,有两种方式。

方式一:

s1 = 'hello'
for index in range(len(s1)):
    print(s1[index])

方式二:

s1 = 'hello'
for ch in s1:
    print(ch)

字符串的方法

在Python中,我们可以通过字符串类型自带的方法对字符串进行操作和处理,对于一个字符串类型的变量,我们可以用变量名.方法名()的方式来调用它的方法。

s1 = 'hello, world!'

# 使用capitalize方法获得字符串首字母大写后的字符串
print(s1.capitalize()) # Hello, world!
# 使用title方法获得字符串每个单词首字母大写后的字符串
print(s1.title()) # Hello, World!
# 使用upper方法获得字符串大写后的字符串
print(s1.upper()) # HELLO, WORLD!

s2 = 'GOODBYE'
# 使用lower方法获得字符串小写后的字符串
print(s2.lower()) # goodbye

查找操作

如果想在一个字符串中从前向后查找有没有另外一个字符串,可以使用字符串的findindex方法。

s = 'hello, world!'

# find方法从字符串中查找另一个字符串所在的位置
# 找到了返回字符串中另一个字符串首字符的索引
print(s.find('or')) # 8
# 找不到返回-1
print(s.find('shit')) # -1
# index方法与find方法类似
# 找到了返回字符串中另一个字符串首字符的索引
print(s.index('or')) # 8
# 找不到引发异常
print(s.index('shit')) # ValueError: substring not found

在使用findindex方法时还可以通过方法的参数来指定查找的范围,也就是查找不必从索引为0的位置开始。findindex方法还有逆向查找(从后向前查找)的版本,分别是rfindrindex,代码如下所示。

s = 'hello good world!'

# 从前向后查找字符o出现的位置(相当于第一次出现)
print(s.find('o')) # 4
# 从索引为5的位置开始查找字符o出现的位置
print(s.find('o', 5)) # 7
# 从后向前查找字符o出现的位置(相当于最后一次出现)
print(s.rfind('o')) # 12

性质判断

可以通过字符串的startswithendswith来判断字符串是否以某个字符串开头和结尾;还可以用is开头的方法判断字符串的特征,这些方法都返回布尔值,代码如下所示。

s1 = 'hello, world!'

# startwith方法检查字符串是否以指定的字符串开头返回布尔值
print(s1.startswith('He')) # False
print(s1.startswith('hel')) # True
# endswith方法检查字符串是否以指定的字符串结尾返回布尔值
print(s1.endswith('!')) # True

s2 = 'abc123456'

# isdigit方法检查字符串是否由数字构成返回布尔值
print(s2.isdigit()) # False
# isalpha方法检查字符串是否以字母构成返回布尔值
print(s2.isalpha()) # False
# isalnum方法检查字符串是否以数字和字母构成返回布尔值
print(s2.isalnum()) # True

格式化字符串

在Python中,字符串类型可以通过centerljustrjust方法做居中、左对齐和右对齐的处理。如果要在字符串的左侧补零,也可以使用zfill方法。

s = 'hello, world'

# center方法以宽度20将字符串居中并在两侧填充*
print(s.center(20, '*')) # ****hello, world****
# rjust方法以宽度20将字符串右对齐并在左侧填充空格
print(s.rjust(20)) # hello, world
# ljust方法以宽度20将字符串左对齐并在右侧填充~
print(s.ljust(20, '~')) # hello, world~~~~~~~~
# 在字符串的左侧补零
print('33'.zfill(5)) # 00033
print('-33'.zfill(5)) # -0033

print函数输出字符串时,可以用下面的方式对字符串进行格式化。

a = 321
b = 123
print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b)) #输出为 321 * 123 = 39483

也可以用字符串的方法来完成字符串的格式,代码如下所示。

a = 321
b = 123
print('{0} * {1} = {2}'.format(a, b, a * b))

从Python 3.6开始,格式化字符串还有更为简洁的书写方式,就是在字符串前加上f来格式化字符串,在这种以f打头的字符串中,{变量名}是一个占位符,会被变量对应的值将其替换掉,代码如下所示。

a = 321
b = 123
print(f'{a} * {b} = {a * b}')

如果需要进一步控制格式化语法中变量值的形式,可以参照下面的表格来进行字符串格式化操作。

变量值 占位符 格式化结果 说明
3.1415926 {:.2f} '3.14' 保留小数点后两位
3.1415926 {:+.2f} '+3.14' 带符号保留小数点后两位
-1 {:+.2f} '-1.00' 带符号保留小数点后两位
3.1415926 {:.0f} '3' 不带小数
123 {:0&gt;10d} '0000000123' 左边补0,补够10位
123 {:x&lt;10d} '123xxxxxxx' 右边补x ,补够10位
123 {:&gt;10d} ' 123' 左边补空格,补够10位
123 {:&lt;10d} '123 ' 右边补空格,补够10位
123456789 {:,} '123,456,789' 逗号分隔格式
0.123 {:.2%} '12.30%' 百分比格式
123456789 {:.2e} '1.23e+08' 科学计数法格式

修剪操作

字符串的strip方法可以帮我们获得将原字符串修剪掉左右两端空格之后的字符串。这个方法非常有实用价值,通常用来将用户输入中因为不小心键入的头尾空格去掉,strip方法还有lstriprstrip两个版本。

s = ' [email protected] \t\r\n'
# strip方法获得字符串修剪左右两侧空格之后的字符串
print(s.strip()) # [email protected]

替换操作

如果希望用新的内容替换字符串中指定的内容,可以使用replace方法,代码如下所示。replace方法的第一个参数是被替换的内容,第二个参数是替换后的内容,还可以通过第三个参数指定替换的次数。

s = 'hello, world'
print(s.replace('o', '@')) # [email protected], [email protected]
print(s.replace('o', '@', 1)) # [email protected], world

拆分/合并操作

可以使用字符串的split方法将一个字符串拆分为多个字符串(放在一个列表中),也可以使用字符串的join方法将列表中的多个字符串连接成一个字符串,代码如下所示。

s = 'I love you'
words = s.split()
print(words) # ['I', 'love', 'you']
print('#'.join(words)) # I#love#you

需要说明的是,split方法默认使用空格进行拆分,我们也可以指定其他的字符来拆分字符串,而且还可以指定最大拆分次数来控制拆分的效果,代码如下所示。

s = 'I#love#you#so#much'
words = s.split('#')
print(words) # ['I', 'love', 'you', 'so', 'much']
words = s.split('#', 3)
print(words) # ['I', 'love', 'you', 'so#much']

编码/解码操作

Python中除了字符串str类型外,还有一种表示二进制数据的字节串类型(bytes)。所谓字节串,就是由零个或多个字节组成的有限序列。通过字符串的encode方法,我们可以按照某种编码方式将字符串编码为字节串,我们也可以使用字节串的decode方法,将字节串解码为字符串,代码如下所示。

a = '山河湖海'
b = a.encode('utf-8')
c = a.encode('gbk')
print(b, c) # b'\xe5\xb1\xb1\xe6\xb2\xb3\xe6\xb9\x96\xe6\xb5\xb7' b'\xc9\xbd\xba\xd3\xba\xfe\xba\xa3'
print(b.decode('utf-8'))
print(c.decode('gbk'))
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Source: github.com/k4yt3x/flowerhd
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