制霸 Python f-string 各種格式使用方法
Last updated on Apr 9, 2024 in Python 程式設計 - 初階 by Amo Chen ‐ 5 min read
開發程式時，字串的輸出經常會需要做一些格式(format)，例如數字加上千分位符號、百分比，又或者需要置左、置中、置右對齊等等，這些需求 Python 也都有照顧到，本文將介紹 Python 如何做字串的格式化以及各種範例，讓大家都能夠輕鬆完成字串的格式化！
本文環境
- Python 3
f-string
Python 3.6 之後支援 1 個強大的功能，被稱為 f-string （ f 代表 fast ），可以讓開發者直接在字串中嵌入變數，舉 s = f'Hello {name}' 為例， 假設變數 name 的值為 World 時，Python 會自動將變數 name 放到字串 s 之中，最後變成 Hello World :
name = 'World'
s = f'Hello {name}'
print(s)
p.s. f-string 一定要用 f 作為字串的前綴(prefix)
p.s. 上述範例中的 {name} 就是告訴 Python 這邊要引用變數 name ，變數一定要用大括號包起來
設定字串長度
設定字串長度是相當常見的需求，例如，我們希望某個變數至少 20 個字元長度時，下列的 {name:20} 代表變數 name 至少需要 20 個字元長度，如未滿 20 個字元長度則以空白填滿：
name = 'Jon'
s = f'^ {name:20} $'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到 Jon 後面有多個空白：
^ Jon $
p.s. 要設定 1 個變數的輸出格式，就是在變數後方的冒號(:)加入設定
置右對齊 (right align)
通常數字我們會希望置右對齊，以方便比較數字大小，在 Python 中可以用 :>長度 達到需求，下列的 {num:>20} 就代表變數 num 至少 20 個字元長度，並置右對齊：
num = 1_000_000
s = f'{num:>20}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到數字完美置右，我們也不需要多寫幾行程式：
1000000
置左對齊 (left align)
相反地，置左對齊則是將前述範例的 > 符號改為 < 符號即可，相當直覺：
num = 1_000_000
s = f'{num:<20}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到數字完美置左：
1000000
置中對齊 (center align)
除了置左、置右對齊之外， Python 也有提供置中對齊的功能，只要將角括號(<>) 改為 ^ 就可置中對齊，
num = 1_000_000
s = f'^ {num:^20} $'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到數字被置中：
^ 1000000 $
向左填充 (filling left)
置中、置左、置右對齊預設使用空白(space)，進行填充(padding)，如果想要將空白換成別的符號/字元，可以在 < , > , ^ 符號左邊加上符號，舉排隊序號為例，我們經常在左邊加上 0 ，例如 001, 002, 003 等，就可以用向左填充的功能，例如下列範例中的 {n:0>3} 代表數字 n 需至少 3 個字元長度，並且置右對齊，若不足 3 個字元長度則以 0 進行填充：
n = 1
s = f'{n:0>3}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到 Python 將空白改為以 0 進行填充：
001
向右填充 (filling right)
學會向左填充之後，向右填充也是將 > 符號改為相反的 < 即可，下列以 * 符號向右填充字串 Hello：
h = 'Hello'
s = f'{h:*<12}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
Hello*******
向左向右填充 (filling left & right)
如果將角括號改為 ^ 符號，就可以變為向左向右填充：
h = 'Hello'
s = f'{h:*^12}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
***Hello****
數字千分位符號
產生數字相關報表時，數字加上千分位符號是十分常見的需求，在 Python 中只要加上逗號即可加上千分位符號，例如下列範例中的 {num:,} :
num = 1_000_000
s = f'{num:,}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
1,000,000
如果你想讓數字用 Python 支援的語法，用底線(_)代表千分位符號的話，只要將逗號換成 _ 即可：
num = 1000000
s = f'{num:_}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
1_000_000
百分比符號
Python 也支援在數字後方加上百分比(percentage)符號，只要是介於 -1 到 1 之間的浮點數，只要在冒號後方加上 % 符號，Python 就會自動轉為百分比，如下列範例中的 {a:%} ，變數 a 的值為 0.5555, Python 會幫忙轉為 55.550000% 顯示，是否十分方便呢？
a = 0.5555
s = f'{a:%}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
55.550000%
如果覺得顯示太多位小數點後的數字的話，可以改為 .<小數點後位數>% ，就可以控制顯示的位數，例如下列範例：
a = 0.5555
s = f'{a:.2%}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到數字只顯示到小數點後 2 位：
55.55%
浮點數精度
如果要顯示的數字是浮點數，可以用 :f 表達這是浮點數，例如：
a = 0.123456789
s = f'{a:f}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到 :f 預設顯示到小數點(decimal point)後 6 位，而且會幫忙做 4 捨 5 入：
0.123457
與百分比符號設定小數點後的方法類似，只要改為 .<小數點後位數>f 就能夠控制要顯示小數點後幾位數字，例如 {a:.3f} 代表顯示到小數點後 3 位即可：
a = 0.123456789
s = f'{a:.3f}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
0.123
科學符號 E
除了浮點數之外， Python 也有科學符號 E 的顯示方式，其代表符號為 :e 與 :E ，這 2 者僅差在以小寫 e 或大寫 e 顯示科學符號而已：
a = 0.001
s = f'{a:e}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
1.000000e-03
下列範例為顯示大寫 E 的科學符號：
a = 0.001
s = f'{a:E}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
1.000000E-03
限定數字
除了 :f, :e 之外， Python 也提供 :d 的格式符號，代表此處僅可填入整數：
a = 123
s = f'{a:d}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
123
如果將變數 a 改為整數以外的值，將會導致錯誤發生，例如改為字串時：
a = 'h'
s = f'{a:d}'
print(s)
因為變數 a 的值是字串，所以可以看到 ValueError 的錯誤被拋出：
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: Unknown format code 'd' for object of type 'str'
二進位/二進制
二進制的表示法對 Python 也是一盤小菜，只要使用 :b 即可輕鬆將數轉為二進制：
a = 4
s = f'{a:b}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到 4 被轉為 100 表示：
100
如果你想以 8 bit 進行表示，可以搭配向左填充的技巧使用：
a = 4
s = f'{a:0>8b}'
print(s)
上述範例執行結果如下，可以看到左邊的其他 bit 都以 0 進行填充：
00000100
16 進位/16進制
有二進制的表示方式，當然也會有 16 進制的表示方式，其表示方法為 :x ，舉常用的 RGB 色碼 0 ~ 255 的表示方式為例，如果要將 0 到 255 轉為 16 進制，就可以用 :x 幫忙轉換，完全不需要自己額外寫程式計算：
# RGB (Red, Green, Blue)
r = g = b = 255
s = f'#{r:x}{g:x}{b:x}'
print(s)
上述範例執行結果如下：
#ffffff
__str__ 與 __repr__
Python 物件天生支援 __str__ 與 __repr__ 2 種字串輸出方法，使用 f-string 也能彈性選擇要用哪種字串輸出方法，有別於冒號的用法，選擇 __str__ 或 __repr__ 輸出的方法是使用 !s 或 !r ， !s 代表選擇 __str__ 輸出， !r 代表選擇 __repr__ 輸出。
下列類別 S 定義 __str__ 與 __repr__ 2 種字串輸出方法：
class S(object):
def __str__(self):
return '__str__'
def __repr__(self):
return '__repr__'
使用 !r 的範例如下：
o = S()
print(f'{o!r}')
__repr__
使用 !s 的範例如下：
o = S()
print(f'{o!s}')
__str__
方便 debugging 的 self-documenting expressions
Python 3.8 之後支援方便的 f-string 格式：
f"{變數名稱=}"
上述格式在列印之後會變成：
變數名稱=變數值
是對於除錯相當方便的用法！
範例如下：
code = "a"
print(f'{code=}')
執行結果如下：
code='a'
詳見 f-strings support = for self-documenting expressions and debugging
總結
雖然不多文章提到 Python 所提供的字串格式功能，但這功能其實是相當實用的，可以有效節省開發的成本，避免我們總是花時間在寫設定字串的輸出格式的功能，相當建議初學者能夠至少知道 Python 有內建這樣的功能可以幫助大家！
以上！ Happy Coding!
References
PEP 498 – Literal String Interpolation
string — Common string operations