Python 的字符串

137 阅读4分钟

Python 的字符串

搞清楚了令人头疼的字符编码问题后,我们再来研究 Python 的字符串。在最新的 Python 3 版本中,字符串是以 Unicode 编码的,也就是说,Python 的字符串支持多语言,例如:

>>> print('包含中文的 str') 

包含中文的 str 对于单个字符的编码,Python 提供了 ord()函数获取字符的整数表示, chr()函数把编码转换为对应的字符:

>>> ord('A') 
65 
>>> ord('中') 
20013 
>>> chr(66) 
'B' 
>>> chr(25991) 
'文' 

如果知道字符的整数编码,还可以用十六进制这么写 str:

>>> '\u4e2d\u6587' 
'中文' 

两种写法完全是等价的。由于 Python 的字符串类型是 str,在内存中以 Unicode 表示,一个字符 对应若干个字节。如果要在网络上传输,或者保存到磁盘上,就需要把 str 变为以字节为单位的 bytes。

Python 对 bytes 类型的数据用带 b 前缀的单引号或双引号表示:

x = b'ABC' 

要注意区分'ABC'和 b'ABC',前者是 str,后者虽然内容显示得和前者一样,但 bytes 的每个字符都只占用一个字节。

以 Unicode 表示的 str 通过 encode()方法可以编码为指定的 bytes,例如:

>>> 'ABC'.encode('ascii') 
b'ABC' 
>>> '中文'.encode('utf-8') 
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87' 
>>> '中文'.encode('ascii') 
Traceback (most recent call last): 
File "<stdin>", line 1, in <module> 
UnicodeEncodeError: 'ascii' codec can't encode characters in position 0-1: 
ordinal not in range(128) 

纯英文的 str 可以用 ASCII 编码为 bytes,内容是一样的,含有中文的 str 可以用 UTF-8 编码为 bytes。含有中文的 str 无法用 ASCII 编码,因为中文编码的范围超过了 ASCII 编码的范围,Python 会报错。

在 bytes 中,无法显示为 ASCII 字符的字节,用\x##显示。反过来,如果我们从网络或磁盘上读取了字节流,那么读到的数据就是bytes。要把 bytes 变为 str,就需要用 decode()方法:

>>> b'ABC'.decode('ascii') 
'ABC' 
>>> b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'.decode('utf-8') 
'中文' 

要计算 str 包含多少个字符,可以用 len()函数:

>>> len('ABC') 
3
>>> len('中文') 
2 

len()函数计算的是 str 的字符数,如果换成 bytes,len()函数就计算字

节数:

>>> len(b'ABC') 
3 
>>> len(b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87') 
6 
>>> len('中文'.encode('utf-8')) 
6 

可见,1 个中文字符经过 UTF-8 编码后通常会占用 3 个字节,而 1 个英文字符只占用 1 个字节。

在操作字符串时,我们经常遇到 str 和 bytes 的互相转换。为了避免乱码问题,应当始终坚持使用 UTF-8 编码对 str 和 bytes 进行转换。

由于 Python 源代码也是一个文本文件,所以,当你的源代码中包含中文的时候,在保存源代码时,就需要务必指定保存为 UTF-8 编码。当Python 解释器读取源代码时,为了让它按 UTF-8 编码读取,我们通常在文件开头写上这两行:

#!/usr/bin/env python3 
# -*- coding: utf-8 -*- 

第一行注释是为了告诉 Linux/OS X 系统,这是一个 Python 可执行程序,

Windows 系统会忽略这个注释;

第二行注释是为了告诉 Python 解释器,按照 UTF-8 编码读取源代码,否则,你在源代码中写的中文输出可能会有乱码。

申明了 UTF-8 编码并不意味着你的.py 文件就是 UTF-8 编码的,必须并且要确保文本编辑器正在使用 UTF-8 without BOM 编码:

如果.py文件本身使用UTF-8编码,并且也申明了# -- coding: utf-8 --,打开命令提示符测试就可以正常显示中文:

格式化

最后一个常见的问题是如何输出格式化的字符串。我们经常会输出类似

'亲爱的 xxx 你好!你 xx 月的话费是 xx,余额是 xx'

之类的字符串,而 xxx的内容都是根据变量变化的,所以,需要一种简便的格式化字符串的方式。

在 Python 中,采用的格式化方式和 C 语言是一致的,用%实现,举例如下:

>>> 'Hello, %s' % 'world' 
'Hello, world' 
>>> 'Hi, %s, you have $%d.' % ('Michael', 1000000) 
'Hi, Michael, you have $1000000.' 

你可能猜到了,%运算符就是用来格式化字符串的。在字符串内部,%s

表示用字符串替换,%d 表示用整数替换,有几个%?占位符,后面就跟几

个变量或者值,顺序要对应好。如果只有一个%?,括号可以省略。

常见的占位符有:

%d 整数

%f 浮点数

%s 字符串

%x 十六进制整数

其中,格式化整数和浮点数还可以指定是否补 0 和整数与小数的位数:

>>> '%2d-%02d' % (3, 1) 
' 3-01' 
>>> '%.2f' % 3.1415926 
'3.14' 

如果你不太确定应该用什么,%s 永远起作用,它会把任何数据类型转换

为字符串:

>>> 'Age: %s. Gender: %s' % (25, True) 
'Age: 25. Gender: True' 

有些时候,字符串里面的%是一个普通字符怎么办?这个时候就需要转

义,用%%来表示一个%:

>>> 'growth rate: %d %%' % 7 
'growth rate: 7 %'