Python format() 语法详解 + HackerRank String Formatting 笔记和题解

背景

这篇笔记是在我做到 HackerRank 的 String Formatting 时写下的，这道题如果你会用 Python format 打出各种进制（dec, oct, hex, bin）并调整格式的话会简单很多，这篇文章也会详细讲解一下 format() 的用法。

format 的用法

基本用法

print("Hello I am {} and he is {}!".format('Tom','Jerry'))

# 输出：Hello I am Tom and he is Jerry!

在 string 中间直接放 "{}"，会和后面 format 里的 arguments 一一对应。

Positional Arguments

我们也可以在 "{}" 中放入数字，来达到我们要的对应效果，这种叫做 positional arguments：

print("Hello I am {1} and he is {0}!".format('Tom','Jerry'))

# 输出：Hello I am Jerry and he is Tom!

Keyword Arguments

当然也可以通过名字来两者当然可以合起来用：，这种叫做 keyword arguments：

print("Hello I am {cat} and he is {mouse}!".format(cat='Tom',mouse='Jerry'))

# 输出：Hello I am Tom and he is Jerry!

Positional and Keyword Arguments

两者当然可以合起来用：

print("Hello I am {0} and he is {mouse}!".format('Tom',mouse='Jerry'))

# 输出：Hello I am Tom and he is Jerry!

format 里面也可以放一个 dictionary：

scores = {'Jerry':98, "Tom":99, "Tuffy":100}
height = {'Jerry':1, "Tom":4, "Tuffy":0.5}

print("Tom's score is {0[Tom]}. Tuffy's height is {1[Tuffy]}!".format(scores,height))

# 输出：Tom's score is 99. Tuffy's height is 0.5!

可以看到这里 "{}" 的 0 和 1 就分别对应了 format 里面的 scores 和 height，再利用 "[]" 对 dictionary 的 key 进行索引。

Format String Syntax

了解了以上的基本操作后，我们再来深入地看一下 format() 的语法。首先，"{}" 里面的东西我们一般叫做 replacement fields，于是就有了下面的语法定义：

replacement_field ::=  "{" [field_name] ["!" conversion] [":" format_spec] "}"

这里的 field name 就是指的我们上面提及的 keyword arguments 和 positional arguments 的位置，而中间的 ["!" conversion] 则告诉我们，其实可以对数据做一个转换，而现在支持的转换有 !s，!r，!a 三种：

• !s 对应 str()
• !r 对应 repr()
• !a 对应 ascii()

比如：

s = '''Hello
Hey'''

print("{!a}".format(s))

# 输出：'Hello\nHey'

Format Specification

而后面的 format_spec 就是我们最常见到的，类似 "{0:2d}" 冒号后面的部分。

format_spec 的语法定义是这样的：

format_spec     ::=  [[fill]align][sign][#][0][width][grouping_option][.precision][type]

[sign]

我们先说 [sign] 的部分，sign 的语法定义：

sign            ::=  "+" | "-" | " "

每个选项及其对应的含义：

举例：

print("{:+} {:+}".format(3, -3))
print("{:-} {:-}".format(3, -3))
print("{: } {: }".format(3, -3))

输出：

+3 -3
3 -3
 3 -3

[[fill]align]

接下来我们先看 [[fill]align] 的位置，fill 和 align 的语法定义：

fill            ::=  <any character>
align           ::=  "<" | ">" | "=" | "^"

align 的每个选项及其对应的含义：

举例:

print("{:>10}".format('12345'))
print("{:*^10}".format('12345'))
print("{:*=+10}".format(12345))

输出：

     12345
**12345***
+****12345

[type]

type 的语法定义：

type            ::=  "b" | "c" | "d" | "e" | "E" | "f" | "F" | "g" | "G" | "n" | "o" | "s" | "x" | "X" | "%"

type 在这里可以用来决定 data 的表现形式，比如：

举例：

print("Decimal: {0:d}   Binary: {0:b}   Octal: {0:o}    Hex: {0:x}".format(15))

输出：

Decimal: 15   Binary: 1111   Octal: 17    Hex: f

更多的 types 可以再看参考的 Format String Syntax。

[#]

# 号在这里是用来做一个 alternate form 的 conversion，只对 integer，float 和 complex 有用。比如我们要打二进制的数字，想要前面跟个"0b"，就可以加 # 号。

integer 举例：

print("Decimal: {0:#d}   Binary: {0:#b}   Octal: {0:#o}    Hex: {0:#x}    Hex_Upper: {0:#X}".format(15))

输出：

Decimal: 15   Binary: 0b1111   Octal: 0o17    Hex: 0xf    Hex_Upper: 0XF

对 float 和 complex 的效果则是，不管怎样都会给它加个小数点，即使后边没有 following digits。

举例：

print("{:.0f} {}".format(3, 3j+1))
print("{:#.0f} {:#}".format(3, 3j+1))

输出：

3 (1+3j)
3. (1.+3.j)

[0]

当没有给出明确的 alignment 时，在 [width] 前面加个 ‘0’ 则表示强制在 sign（如有）和数字之间加 0。

比如：

print("{:+06}".format(3))

输出：

+00003

这里的 6 是 width，效果其实相当于前面的 align 用 ‘0’ 填充然后用 ‘=’ 进行 align:

print("{:0=+6}".format(3))

[grouping_option]

grouping_option 的语法定义：

grouping_option ::=  "_" | ","

grouping_option 其实就两种，一种是 ‘,’，一种是 ‘_’。

‘,’ 其实就是千位分隔符：

print("{:,}".format(1000000000))

输出：

1,000,000,000

而 ‘_’ 对于 decimal 和 float 来说是千位分隔符：

print("{:_d}".format(1000000000))
print("{:_f}".format(99999.9999))

输出：

1_000_000_000
99_999.999900

而对于 integer 中的 ‘b’，’o’，’x’，和 ‘X’ 则是每 4 位分隔一次：

# 2^20 - 1 = 1048575
print("{:_b}".format(1048575)) #二进制
print("{:_o}".format(1048575)) #八进制
print("{:_x}".format(1048575)) #十六进制
print("{:_X}".format(1048575)) #十六进制加大写

输出：

1111_1111_1111_1111_1111
377_7777
f_ffff
F_FFFF

[.precision]

precision 的语法定义：

precision       ::=  digit+

precision 相信每个人都用过，类似 {.2f} 就是保留两个小数点，而如果用在非数字类型的 type 上，就是保留多少 characters：

print("{:.3f}".format(3.1415926))
print("{:.3}".format("Hello World"))

输出：

3.142
Hel

HackerRank String Formatting

写了那么多终于可以写题解了。。。

题目

题目给定一个数字 n，$1 \leq n \leq 99$，打印出 $1$ 到 $n$ 的 Decimal, Octal, Hexadecimal, Binary 形式，以 binary 的长度作为 width 进行以下 format。

输入：

17

输出：

1     1     1     1
2     2     2    10
3     3     3    11
4     4     4   100
5     5     5   101
6     6     6   110
7     7     7   111
8    10     8  1000
9    11     9  1001
10    12     A  1010
11    13     B  1011
12    14     C  1100
13    15     D  1101
14    16     E  1110
15    17     F  1111
16    20    10 10000
17    21    11 10001

用 rjust() 做

这道题我一开始是用 rjust 做的，但因为是 python 3，需要考虑到要在width 的基础上多打一个空格，比如最后一行 10 和 10001 之间还有多一个空格。因为在 python 2 里面，如果你用 print i, 会自动补一个空格，比如：

for i in xrange(10):
	print i,
    
# 这是 python 2
# 输出：1 2 3 4 5 6 7 8 9

题解

def print_formatted(number):
    width = len(bin(number)[2:])
    
    for i in range(1,number+1):
        bin_num = str(bin(i))[2:]
        oct_num = str(oct(i))[2:]
        hex_num = str(hex(i))[2:]
        print(str(i).rjust(width)+" "+ oct_num.rjust(width)+" "+hex_num.rjust(width).upper()+" "+bin_num.rjust(width))

用 format() 做

用 format() 做这题就简单很多了。

题解

def print_formatted(number):
    width = len(bin(number)[2:])
    
    for i in range(1, number+1):
    	print("{0: >{width}} {0: >{width}o} {0: >{width}X} {0: >{width}b}".format(i,width=width))

参考

1. Python Document 7.1.2 The String format() Method
2. Format String Syntax