Python字符串格式化之f-string高效用法详解

# 在字符串前加 f 或 f
name = '小明'
age = 25
print(f'我叫{name}，今年{age}岁')
# 我叫小明，今年25岁

# 花括号内可以是任意表达式
print(f'1 + 1 = {1 + 1}')
print(f'明年我就{age + 1}岁了')
print(f'我的名字有{len(name)}个字')
print(f'是否成年：{"是" if age >= 18 else "否"}')

# 花括号内可以是：变量、表达式、函数调用、方法调用

# 函数调用
print(f'绝对值：{abs(-42)}')
print(f'最大值：{max(1, 5, 3, 9, 2)}')

# 方法调用
text = 'hello world'
print(f'大写：{text.upper()}')
print(f'单词数：{len(text.split())}')

# 列表操作
fruits = ['苹果', '香蕉', '橘子']
print(f'第一个：{fruits[0]}')
print(f'总共{fruits.count("苹果")}个苹果')

# 字典操作
person = {'name': '小明', 'age': 25}
print(f'{person["name"]}今年{person["age"]}岁')

# 三目表达式
score = 85
print(f'等级：{"优秀" if score >= 90 else "良好" if score >= 80 else "及格"}')

name = '小明'
age = 25
city = '北京'

# 多行f-string（使用三引号）
info = f"""
个人信息：
  姓名：{name}
  年龄：{age}
  城市：{city}
  简介：{name}是一个{age}岁的年轻人，来自{city}。
"""
print(info)

# 或者用括号拼接多行
message = (
    f'姓名：{name}，'
    f'年龄：{age}，'
    f'城市：{city}'
)
print(message)

pi = 3.141592653589793
big_number = 1234567890
percent = 0.8567

# 小数位数
print(f'{pi:.2f}')          # 3.14
print(f'{pi:.4f}')          # 3.1416

# 宽度和对齐
print(f'{"标题":*^20}')      # ********标题********
print(f'{"左对齐":<10}')     # 左对齐
print(f'{"右对齐":>10}')     # 右对齐

# 千分位
print(f'{big_number:,}')     # 1,234,567,890

# 百分比
print(f'{percent:.1%}')      # 85.7%
print(f'{percent:.2%}')      # 85.67%

# 进制转换
value = 255
print(f'{value:b}')          # 11111111（二进制）
print(f'{value:#x}')         # 0xff（十六进制带前缀）
print(f'{value:#06x}')       # 0x00ff（带前缀和补零）
print(f'{value:x}')          # ff（大写）

# 科学计数法
print(f'{pi:.2e}')           # 3.14e+00

# 补零
print(f'{42:05d}')           # 00042
print(f'{42:0>8d}')          # 00000042

from datetime import datetime

now = datetime.now()

# 直接在f-string中格式化
print(f'{now:%y-%m-%d %h:%m:%s}')
print(f'{now:%y年%m月%d日}')
print(f'{now:%a}')

# 常用日期格式
print(f'日期：{now:%y-%m-%d}')
print(f'时间：{now:%h:%m:%s}')
print(f'完整：{now:%y-%m-%d %h:%m:%s}')
print(f'文件名友好：{now:%y%m%d_%h%m%s}')

class person:
    def __init__(self, name, age):
        self.name = name
        self.age = age

    def __str__(self):
        return f'{self.name}({self.age}岁)'

    def __repr__(self):
        return f'person(name="{self.name}", age={self.age})'

p = person('小明', 25)

# f-string中调用str和repr
print(f'{p}')        # 小明(25岁) —— 调用__str__
print(f'{p!r}')      # person(name="小明", age=25) —— 调用__repr__
print(f'{p!s}')      # 小明(25岁) —— 显式调用__str__

# !r 在调试时非常有用
value = 'hello\nworld'
print(f'str: {value}')
print(f'repr: {value!r}')

name = '小明'
age = 25
score = 95.5

# 加 = 号自动显示变量名和值
print(f'{name=}')       # name='小明'
print(f'{age=}')        # age=25
print(f'{score=}')      # score=95.5

# 多个变量一起输出
print(f'{name=} {age=} {score=}')
# name='小明' age=25 score=95.5

# 配合表达式
print(f'{age + 10=}')   # age + 10=35
print(f'{name.upper()=}')  # name.upper()='小明'

# 配合格式化
print(f'{score=:.1f}')  # score=95.5
print(f'{name=:>10}')   # name=        小明

def calculate_discount(price, user_level, coupon_rate=0):
    """计算商品折扣价"""
    if user_level == 'vip':
        discount = 0.2
    elif user_level == 'normal':
        discount = 0.1
    else:
        discount = 0

    discount += coupon_rate
    final_price = price * (1 - discount)

    # 一行搞定所有调试输出
    print(f'{price=} {user_level=} {coupon_rate=} {discount=} {final_price=}')

    return final_price


calculate_discount(100, 'vip', 0.05)
# price=100 user_level='vip' coupon_rate=0.05 discount=0.25 final_price=75.0

# ❌ f-string花括号内不能有反斜杠
# print(f'{"hello\nworld"}')  # syntaxerror

# ✅ 解决方法：用变量
text = 'hello\nworld'
print(f'{text}')

# ❌ 不能有注释
# print(f'{x # 这是x的值}')  # syntaxerror

# f-string使用双引号，花括号内可以用单引号
print(f"我叫{'小明'}")

# f-string使用单引号，花括号内可以用双引号
print(f'他叫{"小红"}')

# ❌ 引号冲突
# print(f'我是{'小明'}')  # syntaxerror

# ✅ 或使用三引号
print(f'''{'多种引号混合' "没有问题"}''')

# 在某些复杂格式场景中可能需要嵌套花括号
# 这在format()中容易实现，但在f-string中比较复杂

# 如果需要动态指定格式宽度
width = 10
precision = 3
value = 3.14159

# f-string中可以用嵌套表达式
print(f'{value:{width}.{precision}f}')  # '     3.142'

# 但这在f-string中不够直观，复杂场景可以考虑format()

import time

name = '小明'
age = 25

# f-string —— 最快（编译时完成）
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
    result = f'{name}今年{age}岁'
elapsed_f = time.perf_counter() - start
print(f'f-string: {elapsed_f:.3f}秒')

# format() —— 最慢（运行时解析）
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
    result = '{}今年{}岁'.format(name, age)
elapsed_format = time.perf_counter() - start
print(f'format(): {elapsed_format:.3f}秒')

# % 格式化 —— 中等
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
    result = '%s今年%d岁' % (name, age)
elapsed_pct = time.perf_counter() - start
print(f'% 格式化: {elapsed_pct:.3f}秒')

name = '小明'
age = 25
score = 95.5
item = {'name': 'python书', 'price': 59.9}

# ===== 基本使用 =====
# 百分号 %
s1 = '我是%s，今年%d岁，成绩%.1f分' % (name, age, score)

# format()
s2 = '我是{}，今年{}岁，成绩{:.1f}分'.format(name, age, score)

# f-string（推荐，最简洁）
s3 = f'我是{name}，今年{age}岁，成绩{score:.1f}分'

# ===== 字典访问 =====
# 百分号 %
s4 = '%(name)s的价格是%(price).2f元' % item

# format()
s5 = '{name}的价格是{price:.2f}元'.format(**item)

# f-string
s6 = f'{item["name"]}的价格是{item["price"]:.2f}元'

# ===== 模板复用 =====
# 百分号 % ✓
# format() ✓
# f-string ✗（需要 lambda 或函数包装）
template = '你好，{name}！'
greet = lambda name: f'你好，{name}！'

from datetime import datetime
from decimal import decimal

# 生成json
def to_json_like(name, age, skills):
    """用f-string生成json格式（生产环境请用json模块！）"""
    skills_str = ', '.join(f'"{skill}"' for skill in skills)
    return f'{{"name": "{name}", "age": {age}, "skills": [{skills_str}]}}'

print(to_json_like('小明', 25, ['python', 'java', 'go']))

# 生成html列表
def to_html_list(items, ordered=false):
    tag = 'ol' if ordered else 'ul'
    items_html = '\n'.join(f'  <li>{item}</li>' for item in items)
    return f'<{tag}>\n{items_html}\n</{tag}>'

print(to_html_list(['苹果', '香蕉', '橘子']))

# 生成sql insert
def build_insert(table, **fields):
    columns = ', '.join(fields.keys())
    values = ', '.join(
        f"'{v}'" if isinstance(v, str) else str(v)
        for v in fields.values()
    )
    return f'insert into {table} ({columns}) values ({values});'

print(build_insert('users', name='小明', age=25, city='北京'))

# 格式化金额
def format_money(amount):
    """格式化金额显示"""
    return f'¥{amount:,.2f}'

print(format_money(1234567.89))  # ¥1,234,567.89
print(format_money(99.9))       # ¥99.90

# 格式化文件大小
def format_file_size(bytes_size):
    """将字节数转为人类可读的格式"""
    for unit in ['b', 'kb', 'mb', 'gb', 'tb']:
        if bytes_size < 1024:
            return f'{bytes_size:.1f} {unit}'
        bytes_size /= 1024
    return f'{bytes_size:.1f} pb'

print(format_file_size(1234567))  # 1.2 mb

name = '小明'
# print('{name}')         # 输出：{name}（当作普通字符串了）
print(f'{name}')          # 输出：小明

# 这在定义日志模板时特别容易忘
# logging.info('{name} logged in')   # 错误：原样输出
# logging.info(f'{name} logged in')  # 正确

# ❌ 花括号不配对
# print(f'{name')        # syntaxerror

# 需要用单个花括号时（如json模板）
# print(f'{"key": "value"}')  # syntaxerror
print(f'{{"key": "value"}}')  # 双花括号转义

# ❌ lambda中的冒号会混淆f-string解析器
# print(f'{(lambda x: x * 2)(5)}')  # syntaxerror

# ✅ 先将lambda赋给变量
double = lambda x: x * 2
print(f'{double(5)}')  # 10