Python从入门到弃坑学习笔记——第四章 字符串

第 4 章 字符串

4.1字符串简介

很多人初学编程时，总是担心自己数学不行，潜意识里认为数学好才能编程。实际上，大多数程序员打交道最多的是“字符串”而不是“数字”。

Python 中除了数值类型，还有：字符串、列表、元组、字典、集合，这里把字符串单独拿出来讲解。

字符串的本质是：字符序列。Python 中字符串是不可变的，我们无法对原字符串做任何修改。但可以将字符串的一部分复制到新创建的字符串，达到“看起来修改”的效果。

Python 不支持单字符类型，单字符也是作为一个字符串使用的。

4.2字符串的编码

Python3 直接支持 Unicode编码，可以表示世界上任何书面语言的字符。Python3 的字符 默认就是 16 位 Unicode 编码，ASCII 码是 Unicode 编码的子集。

使用内置函数 ord()可以把字符转换成对应的 Unicode 码；

使用内置函数 chr()可以把十进制数字转换成对应的字符。

例：

print(ord('A'))

print(ord('高'))

print(chr(66))

执行后：

65

39640

'B'

4.3创建字符串

1.我们可以通过单引号或双引号创建字符串。

例：

b = 'my_name is "TOM"'

print(b)

print(type(b))

执行后：

my_name is "TOM" # 使用引号可以创建本身就包含引号的字符串，而不用使用转义字符

<class 'str'>

2.连续三个单引号或三个双引号，可以帮助我们创建多行字符串，也被称为文档字符串。

例：

resume = ''' name="gao"

company="sxt"     age=18

lover="Tom"'''

print(resume)

print(type(resume))

执行后：

name="gao"

company="sxt"     age=18

lover="Tom"

<class 'str'>

4.4空字符串

Python 允许空字符串的存在，不包含任何字符且长度为 0。

例：

c=''

print(c)

print(len(c))

执行后：

0

4.5转义字符

我们可以使用“\+特殊字符”，实现某些难以用字符表示的效果。比如：换行等。常见的 转义字符有这些：

转义字符	描述
\(在行尾时)	续行符
\0	空
\\	真正的反斜杠符号\
\'	单引号
\"	双引号
\b	退格(Backspace)
\n	换行
\t	水平制表符，用于横向跳到下一制表位

例：

a = 'aaa\

bbb'

print(a)

print(type(a))

执行后：

aaabbb

<class 'str'>

4.6print()输出字符串

print() 函数用于将指定的对象输出到标准输出设备（如屏幕）或由 file 参数指定的文件。

格式：

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

objects: 一个或多个要打印的对象，可以是任何数据类型。多个对象之间用逗号分隔。

sep: 用来连接多个对象之间的分隔符，默认是一个空格。

end: 在所有对象都被打印后添加的结尾字符，默认是一个换行符。

file: 指定输出的目标流，默认是 sys.stdout，即标准输出。

flush: 如果为 True，则强制立即刷新流，否则按系统默认行为处理。

例：

print("Hello", "world")

print("Hello", "world", sep="-")

print("Hello", end=" ")

print("world")

执行后：

Hello world # 默认使用空格分隔

Hello-world # 使用 '-' 分隔

Hello world # 不换行，结果是 "Hello world" 而不是 "Hello\nworld"

4.7input()输入字符串

input() 函数用于从标准输入（通常是键盘）读取一行文本，并返回用户输入的数据作为字符串。

格式：

input([prompt])

prompt: 可选参数，用于指定显示给用户的提示信息，是一个字符串。

例：

name = input("请输入你的名字: ")

print(f"你好, {name}!")

执行后：

请输入你的名字:

输入：

Bob

最终显示：

请输入你的名字: Bob

你好, Bob!

F 前缀：表示这是一个格式化字符串，它允许你在字符串字面量中嵌入表达式。这些表达式被放在花括号 {} 中。在字符串被创建时，这些表达式会被计算，并将其结果转换为字符串，然后插入到相应的位置。

{}：里面可以放置变量名，也可以是任意合法的表达式。如果只是变量名，那么该变量的值会被转换成字符串并插入到这个位置；如果是表达式，表达式的计算结果会被转换为字符串并插入。

4.8 + 实现字符串的拼接

1.可以使用 + 将多个字符串拼接起来。

(1)如果+两边都是字符串，则拼接。

(2)如果+两边都是数字，则加法运算。

(3)如果+两边类型不同，则抛出异常。

例：

a=’aa’+’bb’

print(a)

执行后：

’aabb’

2.可以将多个字面字符串直接放到一起实现拼接，但不能是空字符串’’。

例：

a=’aa’’bb’

print(a)

执行后：

’aabb’

注意：在Python中使用 + 运算符来拼接字符串可能会导致效率问题，因为Python中的字符串是不可变的，这意味着每次使用+运算符拼接字符串时，都会创建一个新的字符串对象，并将旧的字符串内容复制到新对象中。通常推荐使用str.join()方法，因为它只会在最后创建一个新字符串，避免了中间的多次复制。

4.9 * 实现字符串的复制

使用 * 可以实现字符串复制。

例：

a='Sxt'*3

print(a)

执行后：

'SxtSxtSxt'

4.10len()实现字符串的长度计算

len()用于计算字符串含有多少字符。

例：

d = 'abc'

print(len(d))

执行后：

3

4.11[]实现字符串的提取切片

字符串的本质就是字符序列，我们可以通过在字符串后面添加[]，在[]里面指定偏移量，可以 提取/切片（slicing）指定位置的字符。

格式：

string[start:stop:step]

start: 切片开始的索引位置（包含）。如果省略，默认从字符串的起始位置开始。

stop: 切片结束的索引位置（不包含）。如果省略，默认到字符串的末尾。

step: 字符串中的步长，即每隔多少个字符取一个字符。如果省略，默认为1。

注意：

1.Python的索引是从0开始的

2.切片操作时，开始、结束的索引不在[0,字符串长度-1]这个范围，也不会报错。此时认为是从倒数开始切片，需要满足start < 0、stop < 0、start < stop

例：

s="Hello,Xworld!"

1.获取整个字符串：

print(s[:])  # 输出 "Hello,Xworld!"

2.从第3个字符到第7个字符：

print(s[2:7])  # 输出 "llo,X"

3.从开头到第5个字符：

print(s[:5])  # 输出 "Hello"

4.从第8个字符到最后：

print(s[7:])  # 输出 "world!"

5.从倒数第5个字符到倒数第3个字符：

print(s[-5:-2])  # 输出 "orl"

6.每隔一个字符取一个字符：

print(s[::2])  # 输出 "HloXol!"

7.反向输出整个字符串：

print(s[::-1])  # 输出 "!dlrowX,olleH"

4.12replace()实现字符串的替换

字符串是“不可改变”的，我们通过[]可以获取字符串指定位置的字符，但实际上我们没有改变字符串。我们尝试改变字符串中某个字符，会报错。但是，我们有时候确实需要替换某些字符。这时，只能通过str.replace创建新的字符串来实现。

格式：

str.replace(old, new, count)

返回一个字符串的拷贝，其中所有出现的old子字符串都被new子字符串所替换，可选参数count指定替换的最大次数。

例：

original_string = "aaabbbccc"

replaced_string = original_string.replace("bbb", "Python")

print(replaced_string)

replaced_string = original_string.replace("a", "A", 2)

print(replaced_string)

执行后：

aaaPythonccc

AAabbbccc

4.13split()和join()实现字符串的分割和拼接

str.split() 方法用于将一个字符串分割成列表，可以基于一个分隔符进行分割。如果没有指定分隔符，那么默认会根据空白字符（如空格、制表符、换行符等）进行分割。

格式：

str.split(sep, maxsplit)

sep：用于指定分隔符，默认为空白字符。

maxsplit：用于指定分割的最大次数，默认为 -1，表示不限制分割次数。

例：

text = "apple orange banana grape"

fruits = text.split()  # 默认使用空白字符作为分隔符

print(fruits)

text = "one,two,three,four"

items = text.split(',', 2)  # 使用逗号作为分隔符，最多分割两次

print(items)

执行后：

['apple', 'orange', 'banana', 'grape']

['one', 'two', 'three,four']

str.join() 方法用于将一个序列（如列表、元组等）中的元素连接成一个字符串，元素之间可以插入指定的分隔符。

格式：

sep.join(sequence)

sep：必需参数，用于指定连接元素之间的分隔符。

sequence：必需参数，用于指定待连接的序列。

例：

words = ['apple', 'orange', 'banana', 'grape']

sentence = ' '.join(words)  # 使用空格作为分隔符

print(sentence)

numbers = [1, 2, 3, 4]

number_str = '-'.join(map(str, numbers))  # 使用短横线作为分隔符，注意需要将整数转换为字符串

print(number_str)

执行后：

apple orange banana grape

1-2-3-4

4.14字符串的比较和字符串的驻留机制

字符串的比较

字符串比较是确定两个字符串是否相等的过程。

1.基于内容的比较：比较 字符串的实际内容/两变量引用的对象的值 是否完全相同。这种比较通常使用==操作符或特定的字符串比较函数。

2.基于引用的比较：比较的是两个字符串变量是否引用内存中同一位置的对象。在Python中，is关键字就是用来比较引用的。

例：

s1 = "aa"

s2 = "bb"

print(s1+s2 == "aabb")

print(s1+s2 is "aabb")

执行后：

True

False

解释：

==操作符比较s1 + s2和字符串"aabb"时，实际上是在比较两个字符串的内容是否相同。在这种情况下，s1 + s2的结果确实是"aabb"，所以==操作符返回True。

Is 操作符用于检查两个变量是否引用内存中的同一个对象。在本例中，s1 + s2和"aabb"虽然内容相同，但是它们在内存中可能是两个独立的对象。即使Python会对某些字符串字面量进行自动驻留，这种优化通常仅适用于在编译期就确定的字符串字面量。由于s1 + s2是在运行时动态创建的，它可能不会被驻留，因此与直接定义的字符串"aabb"在内存中位于不同的位置。因此，is操作符返回False。

字符串的驻留（String Interning）

字符串驻留是一种优化技术，用于减少内存中相同字符串副本的数量。当启用字符串驻留时，系统会维护一个字符串池，其中包含所有唯一的字符串字面量。如果尝试创建一个已经存在于池中的字符串，则不会创建新的实例，而是返回池中已有的字符串引用。

通过字符串的比较可以观察到字符串驻留的影响：

例：

s1 = "hello"

s2 = "hello"

s3 = "h" + "ello"

print(s1 is s2)

print(s1 is s3)

执行后：

True

True

解释：

s1 is s2输出 True，因为s1和s2引用相同的字符串对象。

s1 is s3输出 True，因为Python在编译期自动驻留了字符串"hello"。

4.15字符串常用方法汇总

常用查找方法

例：

a='''我是原神,今年 18 岁了,我在上海米哈游公司上班。我的儿子叫原洛希，他 6 岁了。我是一个编程教育的普及者，希望影响 8888 万学习编程的中国人。我儿子现在也开始学习编程，希望他 18 岁的时候可以超过我'''

方法和使用示例	说明	结果
'我是原神' in a	判断某个字符(子字符串)是否在指定字符串中，not in正好相反	True
a.startswith('我是原神')	判断是否是以指定字符串开头	True
a.endswith('过我')	判断是否是以指定字符串结尾	True
a.find('原')	查找并返回第一次出现指定字符串的索引	2
a.rfind('原')	查找并返回最后一次出现指定字符串的索引	29
a.count("编程")	统计并返回指定字符串出现的次数	3
a.isalnum()	判断所有字符是否全是字母或数字	False

去除首尾信息

strip(), lstrip(), 和 rstrip() 方法用于去除字符串两端的指定字符如果不提供参数，均默认去除空白字符（包括空格、制表符、换行符等）。这些方法非常实用，特别是在处理用户输入或清理从文件读取的数据时。

方法和使用示例	说明	结果
text = "   Hello, World!   " text.strip()	同时去除字符串两端的指定字符	Hello, World!
text = "--Hello, World!--" text.lstrip('-')	去除字符串左侧（头部）的指定字符	Hello, World!--
text = "--Hello, World!--" text.rstrip('-')	去除字符串右侧（尾部）的指定字符	--Hello, World!

大小写转换

例：

a = "gao   love   programming, love   SXT"

示例	说明	结果
a.capitalize()	产生新的字符串,首字母大写	'Gao   love   programming, love   sxt'
a.title()	产生新的字符串,每个单词都首字母大写	'Gao   Love   Programming, Love   Sxt'
a.upper()	产生新的字符串,所有字符全转成大写	'GAO    LOVE    PROGRAMMING, LOVE SXT'
a.lower()	产生新的字符串,所有字符全转成小写	'gao   love   programming, love   sxt'

 

其他方法

1.  isalnum() 是否为字母或数字

2.  isalpha()  检测字符串是否只由字母组成(含汉字)。

3.  isdigit()   检测字符串是否只由数字组成。

4.  isspace()  检测是否为空白符

5.  isupper() 是否为大写字母

6.  islower()  是否为小写字母

4.16字符串的格式化

在Python中，字符串格式化是一种将变量或其他数据类型插入到字符串中的方法。

1. 使用百分号 % 的旧式字符串格式化

这是早期Python版本中常用的字符串格式化方法。它的工作原理类似于C语言中的printf风格的格式化。

例：

name = "Alice"

age = 30

print("Hello, %s! You are %d years old." % (name, age))

执行后：

Hello, Alice! You are 30 years old.

2. 使用 str.format() 方法

str.format() 方法是在Python 2.6中引入的，提供了一种更现代、更灵活的方式来格式化字符串。

例：

name = "Alice"

age = 30

add = 10

# 直接使用.format()

print("Hello, {}! You are {} years old.".format(name, age))

# 可以在{}中直接嵌入表达式

print("Hello, {}! You are {} years old.".format(name, age+add))

# 可以使用形参指定

print("Hello, {name}! You are {age} years old.".format(name=name, age=age))

# 可以使用占位符

print("Hello, {0}! You are {1} years old.".format(name, age))

执行后：

Hello, Alice! You are 30 years old.

Hello, Alice! You are 30 years old.

Hello, Alice! You are 40 years old.

Hello, Alice! You are 30 years old.

3. 使用 f-string（格式化字符串文字）

f-string 是在Python 3.6中引入的一种新特性，它提供了一种更简洁、更易读的字符串格式化方式。

例：

name = "Alice"

age = 30

print(f"Hello, {name}! You are {age} years old.")

执行后：

Hello, Alice! You are 30 years old.

4.17字符串的填充和对齐

在Python中，字符串的填充与对齐是指在字符串的左侧、右侧或两侧添加额外的字符，以达到某种视觉上的效果或满足特定的格式要求，填充常跟对齐一起使用。

1. 使用字符串的ljust()、rjust()、center()方法

ljust(width[, fillchar])：左对齐，返回一个原字符串左对齐，并使用fillchar（默认空格）填充至长度为width的新字符串。

rjust(width[, fillchar])：右对齐，返回一个原字符串右对齐，并使用fillchar（默认空格）填充至长度为width的新字符串。

center(width[, fillchar])：居中对齐，返回一个原字符串居中，并使用fillchar（默认空格）填充至长度为width的新字符串。

例：

text = "hello"

print(text.ljust(10,'*'))

print(text.rjust(10))

print(text.center(10,'x'))

执行后：

hello*****

     hello

xxhelloxxx

2. 使用 str.format() 方法

“^  <  >”表示对齐方式：居中、左对齐、右对齐，后面带宽度

“:”表示填充，后面带填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充

例：

text = "hello"

print("{:*<10}".format(text))

print("{text:>10}".format(text=text))

print("{:x^10}".format(text))

执行后：

hello*****

     hello

xxhelloxxx

3. 使用 f-string

“^  <  >”表示对齐方式：居中、左对齐、右对齐，后面带宽度

“:”表示填充，后面带填充的字符，只能是一个字符，不指定的话默认是用空格填充

例：

text = "hello"

print(f"{text:*<10}")

print(f"{text:>10}")

print(f"{text:x^10}")

执行后：

hello*****

     hello

xxhelloxxx

4.18可变字符串

由于Python中的字符串是不可变对象，你不能像修改列表那样直接修改字符串中的某个字符。但是，如果你需要“原地”修改字符串，或者更准确地说，需要高效地构建或修改字符串，可以使用一些替代方案，如使用io.StringIO或array.array。不过，更常见的做法是使用列表（list）来达到类似的效果，因为列表是可变的。

1. 使用列表（List）

由于列表是可变的，你可以先将字符串转换为列表，进行修改，然后再转换回字符串。这是最简单且常用的方法。

例：

s = list("Hello World")

s[0] = 'h'  # 修改第一个字符为小写 h

s = ' '.join(s)  # 将列表转换回字符串

print(s)

执行后：

hello World

2. 使用 io.StringIO

io.StringIO 类似于一个内存中的文件对象，可以用来读写字符串。虽然它本身不支持原地修改字符串，但它提供了一个方便的方式来构建或编辑字符串，尤其适合处理大量字符串数据。

例：

from io import StringIO

# 创建一个StringIO对象并初始化为"Hello World\n"

s = StringIO("Hello World\n")

# 读取所有内容

content = s.getvalue()

# 修改内容（将"Hello"改为"hello"）

new_content = content.replace("Hello", "hello")

# 清空StringIO对象

s.seek(0)

s.truncate(0)

# 将修改后的内容写回StringIO对象

s.write(new_content)

# 现在你可以再次获取修改后的内容

modified_content = s.getvalue()

print(modified_content)  # 输出：hello World

执行后：

hello World

3. 使用 array.array

array.array 是一个存储单一类型数据的数组，可以用来存储字符串中的字符（使用'c'或'u'类型码）。但是，使用array.array来处理字符串可能比使用列表或io.StringIO更复杂，且在大多数情况下并不是最直观的选择。

例：

import array

a = array.array('u', 'Hello World')

a[0] = 'h'  # 修改第一个字符

print(' '.join(a))

执行后：

hello World