[重要] Python 格式化说明符

Python 格式化说明符

在 Python 中，格式化说明符是用于控制字符串格式化输出的语法规则。主要有两种方式：旧式 % 格式化 和 新式 f-string/format() 方法。下面是详细介绍：

一、旧式 % 格式化

使用 % 作为占位符，语法："格式化字符串" % (值1, 值2, ...)

常用说明符：

符号	作用	示例
`%s`	字符串	`'%s岁' % 18` → `'18岁'`
`%d`	整数	`'%d月' % 3.14` → `'3月'`
`%f`	浮点数	`'%.2f元' % 3.1415` → `'3.14元'`
`%x`	十六进制整数	`'%x' % 255` → `'ff'`
`%%`	输出百分号 `%`	`'成功率：%.1f%%' % 90.5` → `'成功率：90.5%'`

高级用法：

宽度与精度：%[宽度].[精度]类型

'%10s' % 'hello'  # 宽度10，右对齐：'     hello'
'%06d' % 123      # 宽度6，不足补零：'000123'
'%.3f' % 3.14159  # 保留3位小数：'3.142'

二、新式 f-string/format() 方法

1. f-string（Python 3.6+）

在字符串前加 f，直接嵌入表达式：f"内容 {表达式:格式化规则}"

2. format() 方法

使用 {} 占位符，通过 .format() 填充值："内容 {0:格式化规则} {1:规则}".format(值1, 值2)

常用格式化规则：

规则	示例	输出结果
字符串对齐
`:<宽度>`	`f'{"hello":<10}'`	`'hello '`（左对齐）
`:>宽度`	`f'{"hello":>10}'`	`' hello'`（右对齐）
`:^宽度`	`f'{"hello":^10}'`	`' hello '`（居中对齐）
数值格式化
`:,`	`f'{1234567:,}'`	`'1,234,567'`（千分位分隔符）
`:+`	`f'{123:+}'`	`'+123'`（显示正负号）
`:0宽度`	`f'{123:08d}'`	`'00000123'`（补零）
浮点数精度
`:.2f`	`f'{3.14159:.2f}'`	`'3.14'`（保留2位小数）
`:.1%`	`f'{0.123:.1%}'`	`'12.3%'`（百分比格式）
进制转换
`:b`	`f'{255:b}'`	`'11111111'`（二进制）
`:x`	`f'{255:x}'`	`'ff'`（十六进制）
`:o`	`f'{255:o}'`	`'377'`（八进制）

三、综合对比

场景	旧式 % 格式化	新式 f-string
简单变量替换	`'%s %d' % ('age', 18)`	`f'{name} {age}'`
复杂表达式	不支持直接嵌入	`f'{math.sqrt(2):.2f}'`
可读性	较差（符号多）	较好（直观）
性能	较慢	较快（推荐优先使用）

示例代码

# f-string 示例
name = "Alice"
age = 25
height = 1.65

print(f"{name} 今年 {age} 岁，身高 {height:.2f} 米")
# 输出：Alice 今年 25 岁，身高 1.65 米

# format() 示例
print("{} 的年薪是 {:.2f} 万元".format("Bob", 18.567))
# 输出：Bob 的年薪是 18.57 万元

# 数值格式化示例
print(f"π ≈ {3.141592653589793:.5f}")      # 保留5位小数
print(f"1000000 的科学计数法：{1000000:e}")  # 科学计数法
print(f"右对齐宽度10：{42:>10d}")            # 右对齐，宽度10

掌握这些规则后，你可以灵活控制输出格式，让数据展示更加美观。

在 Python 中，格式化说明符除了常见用法外，还有许多特殊的高级特性，以下是一些鲜为人知但非常实用的用法：

一、类型特定的格式化

1. 字符串截断

使用 .<宽度> 限制字符串长度（超过部分截断）：

text = "Hello, World!"
print(f"{text:.5}")  # 输出：Hello

2. 二进制/八进制/十六进制前缀

在进制转换中添加 # 显示前缀（0b, 0o, 0x）：

num = 255
print(f"{num:#b}")  # 输出：0b11111111
print(f"{num:#x}")  # 输出：0xff

3. 科学计数法

使用 e 或 E 控制科学计数法的大小写：

x = 123456789
print(f"{x:.2e}")  # 输出：1.23e+08
print(f"{x:.2E}")  # 输出：1.23E+08

二、动态格式化参数

1. 从变量获取宽度/精度

用 {} 包裹变量名作为格式化参数：

width = 10
precision = 3
x = 3.14159

print(f"{x:{width}.{precision}f}")  # 等价于：{x:10.3f}
# 输出：      3.142

2. 嵌套格式化

在格式化字符串中嵌套表达式：

value = 42
padding = 5

print(f"The answer is {value:0{padding}d}")
# 等价于：{value:05d}，输出：The answer is 00042

三、对齐与填充

1. 自定义填充字符

在对齐符号前指定填充字符（默认为空格）：

text = "hi"
print(f"{text:*>10}")  # 右对齐，用 * 填充左侧
# 输出：********hi

print(f"{text:0^10}")  # 居中对齐，用 0 填充两侧
# 输出：0000hi0000

2. 符号对齐

对于负数，控制符号与数字的对齐方式：

num = -123
print(f"{num:<10}")  # 符号和数字整体左对齐
# 输出：-123
print(f"{num:<-10}")  # 符号左对齐，数字右对齐（罕见用法）
# 输出：-        123

四、特殊数值处理

1. 千位分隔符变体

使用 _ 作为千位分隔符（Python 3.6+）：

x = 1000000
print(f"{x:_}")  # 输出：1_000_000

2. 复数格式化

直接格式化复数时需分别处理实部和虚部：

z = 3 + 4j
print(f"实部：{z.real:.2f}，虚部：{z.imag:.2f}i")
# 输出：实部：3.00，虚部：4.00i

3. NaN 和 Infinity 显示

控制非数字和无穷大的显示格式：

import math
nan = math.nan
inf = math.inf

print(f"{nan:.2f}")  # 输出：nan
print(f"{inf:+.2f}") # 输出：+inf

五、格式化自定义对象

为类定义 __format__ 方法，自定义格式化行为：

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x, self.y = x, y

    def __format__(self, format_spec):
        if format_spec == "polar":
            r = (self.x**2 + self.y**2) ** 0.5
            theta = math.atan2(self.y, self.x)
            return f"({r:.2f}, {theta:.2f} rad)"
        else:
            return f"({self.x}, {self.y})"

p = Point(3, 4)
print(f"笛卡尔坐标：{p}")        # 默认格式
print(f"极坐标：{p:polar}")     # 自定义格式
# 输出：
# 笛卡尔坐标：(3, 4)
# 极坐标：(5.00, 0.93 rad)

六、日期时间格式化

在 datetime 对象中使用 strftime 格式代码：

from datetime import datetime

now = datetime.now()
print(f"{now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")  # 标准日期时间
# 输出：2023-06-15 14:30:45

print(f"{now:%A, %B %d, %Y}")  # 完整星期和月份
# 输出：Thursday, June 15, 2023

总结

这些特殊用法让 Python 的格式化功能更加灵活强大。例如在数据可视化中，可以用 {x:,} 添加千位分隔符；在嵌入式系统开发中，可用 {x:08b} 生成8位二进制字符串。掌握这些技巧能让你的代码更简洁、输出更规范。

在 Python 的格式化字符串中，类型特定的格式化规则针对不同数据类型有不同的行为。以下是主要数据类型及其支持的特殊格式化特性：

一、字符串（str）

格式化规则	作用	示例
`:.n`	截断字符串至 `n` 个字符	`f"{'HelloWorld':.5}"` → `'Hello'`
`:<宽度>`	左对齐	`f"{'hi':<10}"` → `'hi '`
`:>宽度`	右对齐	`f"{'hi':>10}"` → `' hi'`
`:^宽度`	居中对齐	`f"{'hi':^10}"` → `' hi '`
`:[填充字符][对齐][宽度]`	自定义填充对齐	`f"{'hi':<10}"` → `'hi*******'`

二、整数（int）

格式化规则	作用	示例
`:d`	十进制整数	`f"{42:d}"` → `'42'`
`:b`	二进制	`f"{255:b}"` → `'11111111'`
`:o`	八进制	`f"{255:o}"` → `'377'`
`:x` / `:X`	十六进制（小写/大写）	`f"{255:x}"` → `'ff'`
`:#b` / `:#o` / `:#x`	带前缀的进制	`f"{255:#x}"` → `'0xff'`
`:,`	千位分隔符（用逗号）	`f"{1000000:,}"` → `'1,000,000'`
`:_`	千位分隔符（用下划线）	`f"{1000000:_}"` → `'1_000_000'`
`:+`	始终显示符号	`f"{42:+}"` → `'+42'`
`:0宽度`	补零	`f"{42:08d}"` → `'00000042'`

三、浮点数（float）与复数（complex）

格式化规则	作用	示例
`:.nf`	保留 `n` 位小数	`f"{3.14159:.2f}"` → `'3.14'`
`:e` / `:E`	科学计数法（小写/大写）	`f"{1000:e}"` → `'1.000000e+03'`
`:g` / `:G`	自动选择科学计数法或定点数	`f"{1000:g}"` → `'1000'`
`:%`	百分比格式	`f"{0.123:%}"` → `'12.300000%'`
`:.[n]%`	百分比并保留 `n` 位小数	`f"{0.123:.1%}"` → `'12.3%'`
`:+,`	带符号的千位分隔符	`f"{1000000:+,}"` → `'+1,000,000'`

四、布尔值（bool）

布尔值本质上是整数的子类（True=1，False=0），因此支持整数的格式化规则：

print(f"{True:d}")  # 输出：1
print(f"{False:b}") # 输出：0

五、日期时间（datetime）

使用 strftime 格式代码（需配合 datetime 对象）：

格式化规则	作用	示例
`%Y`	四位数年份	`f"{dt:%Y}"` → `'2023'`
`%m`	两位数月份	`f"{dt:%m}"` → `'06'`
`%d`	两位数日期	`f"{dt:%d}"` → `'15'`
`%H` / `%I`	24小时制/12小时制	`f"{dt:%H}"` → `'14'`
`%M`	分钟	`f"{dt:%M}"` → `'30'`
`%S`	秒	`f"{dt:%S}"` → `'45'`
`%A` / `%a`	完整星期/缩写星期	`f"{dt:%A}"` → `'Thursday'`
`%B` / `%b`	完整月份/缩写月份	`f"{dt:%B}"` → `'June'`

六、自定义对象

通过实现 __format__ 方法支持任意格式：

class Money:
    def __init__(self, amount):
        self.amount = amount

    def __format__(self, spec):
        if spec == 'CNY':
            return f"￥{self.amount:.2f}"
        else:
            return str(self.amount)

m = Money(123.456)
print(f"{m:CNY}")  # 输出：￥123.46

总结

数据类型	核心支持的格式化规则
字符串（str）	截断、对齐、填充
整数（int）	进制转换、千位分隔符、符号控制
浮点数（float）	精度控制、科学计数法、百分比
日期时间（datetime）	年月日时分秒格式化
自定义对象	通过 `__format__` 方法自定义任何格式

理解这些特性后，你可以针对不同类型的数据，灵活运用格式化规则来满足各种输出需求。

除了字符串和整数外，以下数据类型也支持类型特定的格式化规则：

一、浮点数（float）

浮点数支持多种数值格式化选项，常用于控制精度、显示方式和对齐：

1. 精度控制

x = 3.1415926
print(f"{x:.2f}")  # 保留2位小数：3.14
print(f"{x:.5f}")  # 保留5位小数：3.14159

2. 科学计数法

print(f"{x:e}")   # 小写e：3.141593e+00
print(f"{x:E}")   # 大写E：3.141593E+00
print(f"{1000000:g}")  # 自动选择格式：1e+06

3. 百分比格式

rate = 0.1234
print(f"{rate:%}")    # 百分比：12.340000%
print(f"{rate:.1%}")  # 保留1位小数：12.3%

4. 千位分隔符与符号

large_num = 1234567.89
print(f"{large_num:,}")   # 千位分隔符：1,234,567.89
print(f"{large_num:+}")   # 显示符号：+1234567.89
print(f"{large_num:015.2f}")  # 补零到15位宽度：0001234567.89

二、复数（complex）

复数需分别格式化实部和虚部：

z = 3 + 4j
print(f"实部：{z.real:.2f}，虚部：{z.imag:.2f}i")
# 输出：实部：3.00，虚部：4.00i

三、布尔值（bool）

布尔值作为整数的子类，支持整数的格式化规则：

print(f"{True:d}")   # 作为整数：1
print(f"{False:b}")  # 作为二进制：0

四、日期时间（datetime）