Python学习笔记
课程笔记参考B站视频： Python全栈开发教程。
第九站 一串连一串
本章重点介绍关于字符串的一些常用操作。
1. 字符串的驻留机制
字符串是Python中的一个基本数据类型，是一个不可变的字符序列。
字符串驻留机制 说的是Python仅保存一份相同且不可变字符串的方法。定义字符串时，不同的值会被存放在字符串的驻留池中，此时Python的驻留机制对相同的字符串只保留一份拷贝，后续再创建相同字符串时，不会开辟新空间，而是把该字符串的地址赋给新创建的变量。
下面是代码示例：
'''
演示字符串的驻留机制
'''
st1 = 'python'
st2 = "python"
st3 = '''python'''
print(type(st1), id(st1), st1)
print(type(st2), id(st2), st2)
print(type(st3), id(st3), st3)
- 运行结果
<class 'str'> 2178301622960 python
<class 'str'> 2178301622960 python
<class 'str'> 2178301622960 python
而在交互模式下，字符串的驻留机制则会变的更加严格，只有以下情况才会触发驻留机制：
- 字符串的长度为0或1时。
- 符合标识符的字符串（含有字母、数字、下划线的字符串）。
- 字符串只在编译时进行驻留，而非运行时。
- [- 5,256]之间的整数数字。
注：交互模式指的是打开Python的命令行程序（打开windows命令行，输入Python可快速进入交互模式，但是我是通过Pycharm自动安装的Python，实测这个方法不是很好用）。
注：标识符的定义可以参考 “python合法标识符的定义规则”。
注：PyCharm对字符串进行了优化处理，使用Pycharm看不出上述现象。
情况一：字符串长度为0或1
情况二：字符串不是标识符，不触发驻留机制
情况三：字符串只在编译时驻留
若想在交互模式下也开启字符串的驻留机制，可以导入sys中的intern方法强制2个字符串指向同一个对象（注意在调用语法上已经默认了两个字符串的内容必须相同）：
情况四：演示强制驻留
讲了这么多，那Python中为什么要设置这个字符串驻留机制呢？即，字符串驻留机制的优点为：
当需要值相同的字符串时，可以直接从字符串池里拿来使用，避免频繁的创建和销毁，提升效率和节约内存，因此拼接字符串和修改字符串是会比较影响性能的。
所以，在需要进行 字符串拼接时建议使用
str类型的join方法， 而非+,因为join()方法是先计算出所有字符中的长度，然后再拷贝，只给对象分配一次内存，效率要比"+"高。
2. 字符串的常用操作
1. 字符串的查询操作
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 查询方法 | .index() | 查找子串substr第一次出现的位置，若不存在则抛出ValueError |
| .rindex() | 查找子串substr最后一次出现的位置，若不存在则抛出ValueError | |
| .find() | 查找子串substr第一次出现的位置，若不存在时则返回-1 | |
| .rfind() | 查找子串substr最后一次出现的位置，若不存在则返回-1 |
如上表，由于字符串与列表的组成结构非常相似，所以字符串中也有.index()方法，不同的是，字符串还有更多的查询方法。
下面是代码示例：
st1 = 'hello,hello'
print('-----------使用index()方法------------')
print('lo的索引：', st1.index('lo',4)) # 从索引4开始到最后
print('lo的索引：', st1.rindex('lo',0,5)) # 从0开始到索引4
# print('k的索引：', st1.index('k')) # ValueError: substring not found
print('-----------使用find()方法-------------')
print('lo的索引：', st1.find('lo',5)) # 从索引5开始到最后
print('lo的索引：', st1.rfind('lo',0,5)) # 从0开始到索引4
print('k的索引：', st1.find('k'))
- 运行结果
-----------使用index()方法------------
lo的索引： 9
lo的索引： 3
-----------使用find()方法-------------
lo的索引： 9
lo的索引： 3
k的索引： -1
杨淑娟老师说为了避免error，建议使用find而非index。（但我觉得使用index不是可以更快的找到error？）
2. 大小写转换操作
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 大小写转换 | .upper() | 把字符串中所有字符都转成大写字母 |
| .lower() | 把字符串中所有字符都转成小写字母 | |
| .casefold() | 与.lower()功能相同，但更加强大（可以转换德语等） | |
| .swapcase() | 把字符串中所有字母的大小写全部反转 | |
| .capitalize() | 对于整个字符串，第一个字符大写，其余全部小写 | |
| .title() | 对于字符串中的每个单词，第一个字符大写，其余小写 |
下面是代码示例：
'''
演示字符串的大小写转换
'''
st1 = 'hello, Python, Gro?' # 最后一个单词是德语的阿尔法α
print('upper: ', st1.upper())
print('lower: ', st1.lower())
print('casefold: ', st1.casefold())
print('swapcase: ', st1.swapcase())
print('capitalize: ', st1.capitalize())
print('title: ', st1.title())
print('原字符串没变：', st1)
- 运行结果
upper: HELLO, PYTHON, GROSS
lower: hello, python, gro?
casefold: hello, python, gross
swapcase: HELLO, pYTHON, gROSS
capitalize: Hello, python, gro?
title: Hello, Python, Gro?
原字符串没变： hello, Python, Gro?
注：所有的大小写转换操作都是新生成了一个字符串，不会对原来的字符串产生影响。
3. 内容对齐操作
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 内容对齐 | .center() | 居中对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符。 第2个参数可选，默认空格。 如果设置宽度小于实际宽度，则返回原字符串。 |
| .ljust() | 左对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符。 第2个参数可选，默认空格。 如果设置宽度小于实际宽度，则返回原字符串。 | |
| .rjust() | 右对齐，第1个参数指定宽度，第2个参数指定填充符。 第2个参数可选，默认是空格。 如果设置宽度小于实际宽度，则返回原字符串 | |
| .zfill() | 右对齐，左边用0填充，该方法只接收一个参数，用于指定字符串的宽度。 如果指定的宽度小于实际宽度，则返回原字符串。 对于数字串，会自动检测符号位。 |
下面是代码示例：
st1 = 'hello,Python'
print('-----------演示center----------')
print('center:', st1.center(19,'*'))
print('center:', st1.center(0,'*'))
print('-----------演示ljust-----------')
print('ljust:', st1.ljust(15,'/'))
print('ljust:', st1.ljust(-1,'/'))
print('-----------演示rjust-----------')
print('rjust:', st1.rjust(15,'/'))
print('rjust:', st1.ljust(-10,'/'))
print('-----------演示zfill-----------')
print('zfill:', st1.zfill(15))
print('zfill:', st1.zfill(-10))
print('zfill:', '-12.3'.zfill(-10))
print('zfill:', '-12.3'.zfill(15))
- 运行结果
-----------演示center----------
center: ****hello,Python***
center: hello,Python
-----------演示ljust-----------
ljust: hello,Python///
ljust: hello,Python
-----------演示rjust-----------
rjust: ///hello,Python
rjust: hello,Python
-----------演示zfill-----------
zfill: 000hello,Python
zfill: hello,Python
zfill: -12.3
zfill: -000000000012.3
注意到，.zfill()方法对于数字串是敏感的。
4. 字符串的劈分
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 字符串的劈分 | .split() | 从字符串的左边开始劈分，返回一个列表。 1. 关键字参数sep指定劈分符，默认劈分字符是空格字符串。 2. 关键字参数maxsplit指定最大劈分次数。超过maxsplit后，剩余字符串将单独做为一部分。 |
| .rsplit() | 从字符串的右边开始劈分，其余参数与.split()相同 |
注意关键字参数与之前的位置参数不同的地方在于：只要声明了关键字，关键词参数的顺序随便放，但如果没有写关键字，就必须按照默认顺序提供参数；并且，也不建议只声明一部分关键字参数。
注：上面这段话没有写的太清楚，可以先参考“Python的位置参数、默认参数、关键字参数、可变参数之间的区别”，后面学完函数再补齐。
下面是代码示例：
s = 'hello*world*Pyhton'
print('----------演示split()----------')
print('原字符串：', s)
print('split: ', s.split()) # 默认按照空格劈分
print('split: ', s.split(sep='*',maxsplit=100)) # 可以不写这个关键字
# s.split(sep='*', 100) # 只写一半会报错，SyntaxError: positional argument follows keyword argument
print('split: ', s.split('*',1))
print('----------演示rsplit()---------')
print('原字符串：', s)
print('rsplit: ', s.rsplit('*'))
print('rsplit: ', s.rsplit(maxsplit=1, sep='*')) # 关键字参数可以颠倒位置
print('rsplit: ', s.rsplit('*',100))
- 运行结果
----------演示split()----------
原字符串： hello*world*Pyhton
split: ['hello*world*Pyhton']
split: ['hello', 'world', 'Pyhton']
split: ['hello', 'world*Pyhton']
----------演示rsplit()---------
原字符串： hello*world*Pyhton
rsplit: ['hello', 'world', 'Pyhton']
rsplit: ['hello*world', 'Pyhton']
rsplit: ['hello', 'world', 'Pyhton']
5. 字符串判断
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 字符串的判断 | .isidentifier() | 判断字符串是否为合法的标识符 |
| .isspace() | 判断字符串是否全部由空白字符组成(回车、换行，水平制表符) | |
| .isalpha() | 判断字符串是否全部由字母组成 | |
| .isdecimal() | 判断字符串是否全部由十进制的数字组成 | |
| .isnumeric() | 判断字符串是否全部由数字组成 | |
| .isalnum() | 判断字符串是否全部由字母和数字组成 |
下面是代码示例：
print('----------演示isidentifier()-----------')
print('hello,python: ', 'hello,python'.isidentifier())
print('张三: ', '张三'.isidentifier())
print('123: ', '123'.isidentifier())
print('----------演示isspace()-----------')
print('\\t:', '\t'.isidentifier())
print('123:', '123'.isidentifier())
print('----------演示isalpha()-----------')
print('abc:', 'abc'.isalpha())
print('ab1:', '张三'.isalpha())
print('----------演示isdecimal()-----------')
print('123:', '123'.isdecimal())
print('1011:', '1011'.isdecimal())
print('----------演示isnumeric()-----------')
print('123四:', '123四'.isnumeric())
print('ⅠⅡⅢ:', 'ⅠⅡⅢ'.isnumeric()) # 从百度上复制罗马数字
print('----------演示isalnum()-----------')
print('123四:', '123四'.isalnum())
print('张三:', '张三'.isalnum())
print('张三_:', '张三_'.isalnum())
- 运行结果
----------演示isidentifier()-----------
hello,python: False
张三: True
123: False
----------演示isspace()-----------
\t: False
123: False
----------演示isalpha()-----------
abc: True
ab1: True
----------演示isdecimal()-----------
123: True
1011: True
----------演示isnumeric()-----------
123四: True
ⅠⅡⅢ: True
----------演示isalnum()-----------
123四: True
张三: True
张三_: False
6. 替换与合并
| 功能 | 方法名称 | 作用 |
|---|---|---|
| 字符串的替换 | .replace() | 第1个参数指定被替换的子串，必填。 第2个参数指定替换子串的字符串，必填。 第3个参数指定最大替换次数，可选。 |
| 字符串的合并 | .join() | 将列表或元组中的字符串合并成一个字符串。 |
下面是代码示例：
print('-----------演示replace----------')
s = 'hello,Python,Python,Python'
print(s.replace('Python',"C++"))
print(s.replace('Python',"C++",2))
print('-----------演示join-------------')
lst = ['hello', 'C++', '!']
tup = ('hello', '打工人', '!')
print(','.join(lst))
print(','.join(tup))
print(','.join('Python')) # 将字符串看成一个序列
- 运行结果
-----------演示replace----------
hello,C++,C++,C++
hello,C++,C++,Python
-----------演示join-------------
hello,C++,!
hello,打工人,!
P,y,t,h,o,n
3. 字符串的比较
字符串比较的过程就是 逐字符的比较 其ordinal value(原始值)，其实也就是ASCII码值。值得注意的有：
字符串的比较运算符包括：>, >=, <, <=, ==, !=
内置函数ord()可以得到指定字符的原始值。
内置函数chr()可以得到指定原始值对应的字符。
下面是代码示例：
print('apple>app: ', 'apple'>'app')
print('a的原始值: ', ord('a'))
print('97的对应字符: ', chr(0x61))
- 运行结果
apple>app: True
a的原始值: 97
97的对应字符: a
4. 字符串的切片操作
字符串是不可变类型，本身不具备增、删、改等操作。字符串切片的方法与列表切片基本一致（列表可以增删改），切片操作将产生新的对象。
下面是代码示例：
s = 'python,hello'
s1 = s[:6]
s2 = s[7:]
s3 = s2 + ',' + s1
print('s: ', id(s), s)
print('s1: ', id(s1), s1)
print('s2: ', id(s2), s2)
print('s3: ', id(s3), s3)
- 运行结果
s: 2161532467504 python,hello
s1: 2161532849840 python
s2: 2161532849904 hello
s3: 2161532849968 hello,python
5. 格式化字符串
当某一大段文本中只有少量的文本需要修改，此时再使用字符串拼接的方法就会浪费大量的内存，所以格式化字符串应运而生。格式化字符串就是按照一定方式输出的字符串，主要有三种方式：
- % 作为占位符。%s 表示字符串；%i 或 %d 表示整数；%f 表示浮点数。
- { } 作为占位符。花括号里面的值表示索引，若只有一个数据，可以不写索引。
- f-string。Python3中还定义了f字符串方法，可以直接将变量名写进花括号里面。
下面是代码示例：
name1 = '张三'
name2 = '李四'
height = 175.535
print('----------%做占位符-----------')
print('%s的身高为%.2fcm。' % (name1, height))
print('----------{}做占位符----------')
print('{0}的身高为{1}cm，{2}的身高也为{1}cm。'.format(name1, height, name2))
print('----------f-string----------')
print(f'{name1}的身高为{height}cm，{name2}的身高也为{height}cm。')
print('-----------输出精度的演示----------')
print('%1d' % 99) # 10表示的是宽度
print('%.3f' % 3.1415926) # .3表示保留小数点后3位
print('%10.3f' % 3.1415926) # 同时表示宽度和精度
print('{0:.3}'.format(3.1415926)) # .3表示一共是3位数
print('{:.3f}'.format(3.1415926)) # .3f表示保留3位小数
print('{:10.3f}'.format(3.1415926)) # 10.3f同时设置宽度和精度
- 运行结果
----------%做占位符-----------
张三的身高为175.53cm。
----------{}做占位符----------
张三的身高为175.535cm，李四的身高也为175.535cm。
----------f-string----------
张三的身高为175.535cm，李四的身高也为175.535cm。
-----------输出精度的演示----------
99
3.142
3.142
3.14
3.142
3.142
6. 字符串的编码转换
由于字符串在内存中以Unicode的形式存储，若要传输到其他计算机，就需要编码成byte字节（二进制数据）进行传输，接收端再将byte字节解码成相应的字符串类型进行显示。这种场景下就需要考虑字符串的编码转换问题。
下面是代码示例：
s_t = '去码头整点薯条'
byte1 = s_t.encode(encoding='gbk')
byte2 = s_t.encode(encoding='utf-8')
print('GBK编码：', byte1) # GBK每个中文字符用两个字节表示
print('UTF-8编码：', byte2) # utf-8每个中文字符用三个字节表示
s1_r = byte1.decode(encoding='GBK')
s2_r = byte2.decode(encoding='UTF-8')
print('GBK解码：', s1_r)
print('UTF-8解码：', s2_r)
- 运行结果
GBK编码： b'\xc8\xa5\xc2\xeb\xcd\xb7\xd5\xfb\xb5\xe3\xca\xed\xcc\xf5'
UTF-8编码： b'\xe5\x8e\xbb\xe7\xa0\x81\xe5\xa4\xb4\xe6\x95\xb4\xe7\x82\xb9\xe8\x96\xaf\xe6\x9d\xa1'
GBK解码： 去码头整点薯条
UTF-8解码： 去码头整点薯条
7. 本章作业
1. 统计字符串中出现指定字符的次数
下面是代码示例：
str1 = 'kjlbgvscdaohcsdc;l5354'
ser_letter = input('请输入要搜索的字符：')
fin_num = 0
for i in str1:
if i==ser_letter:
fin_num += 1
print(ser_letter,'在', str1, '中出现了', fin_num, '次')
- 运行结果
请输入要搜索的字符：s
s 在 kjlbgvscdaohcsdc;l5354 中出现了 2 次
2. 格式化输出商品的名称和单价
由于没能获取到高清图片，所以直接看示例代码体会具体要做的事情吧。
下面是代码示例：
lst=[['01','电风扇','美的',500],
['02','洗衣机','TCL',1000],
['03','微波炉','老板',400]]
print('编号\t\t名称\t\t\t晶牌\t\t单价')
for item in lst:
for i in item:
print(i, end='\t\t')
print()
print(''.center(32,'-'))
for item in lst:
item[0] = '00' + item[0]
item[3] = '￥{:.2f}'.format(item[3])
print('编号\t\t\t名称\t\t\t晶牌\t\t单价')
for item in lst:
for i in item:
print(i, end='\t\t')
print()
- 运行结果
编号 名称 晶牌 单价
01 电风扇 美的 500
02 洗衣机 TCL 1000
03 微波炉 老板 400
--------------------------------
编号 名称 晶牌 单价
0001 电风扇 美的 ￥500.00
0002 洗衣机 TCL ￥1000.00
0003 微波炉 老板 ￥400.00