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字符串格式化进阶（f-string / format / %）

前面 字符串基础与常用方法 和 输入输出与格式化字符串 都提过 f-string，但那只是入门。字符串格式化是 Python 里最需要”知道更多”的话题之一——你以为你会写 f"{x:.2f}"，但一遇到”数字千分位加两位小数”、”日期时间”、”补零对齐”、”表达式调试”，就抓瞎了。这一篇把三种格式化姿势（f-string、str.format、%）的语法一次讲透，重点是 format-spec 迷你语言——这才是格式化的”内核”。

一、三代格式化

新代码请用 f-string，其他两代只用于阅读老代码：

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name, age = "咖飞", 3

# %（1990 年代）
"我叫 %s，%d 岁" % (name, age)

# str.format()（Python 2.6+）
"我叫 {}，{} 岁".format(name, age)

# f-string（Python 3.6+，推荐）
f"我叫 {name}，{age} 岁"

三者共享的”格式规范”

无论哪种方式，冒号后面的部分（format spec） 都是同一套迷你语言：

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"{:.2f}".format(3.14159)       # '3.14'
f"{3.14159:.2f}"               # '3.14'
"%.2f" % 3.14159               # '3.14'

学好 format spec 是关键。

二、format spec 完整语法

格式规范的完整语法（简化版）：

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[[fill]align][sign][#][0][width][,_][.precision][type]
  • fill：填充字符（默认为空格）；
  • align：对齐 <（左）、>（右，数字默认）、^（居中）、=（数字符号后填充）；
  • sign：+（正数显示 +）、-（默认，只显示负号）、 （正数留空格）；
  • #：显示进制前缀（0x、0b、0o）；
  • 0：数字用 0 填充；
  • width：最小总宽度；
  • , 或 _：千分位分隔符；
  • .precision：小数位数或字符串截断长度；
  • type：d/b/o/x/X（进制）、f/e/g（浮点）、s（字符串）、%（百分比）。

三、宽度与对齐

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f"{42:5d}"       # '   42'      默认右对齐
f"{42:<5d}"      # '42   '
f"{42:^5d}"      # ' 42  '
f"{42:*^5d}"     # '**42*'      用 * 填充
f"{'py':>10}"    # '        py'
f"{'py':-^10}"   # '----py----'

四、补零

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f"{7:04d}"       # '0007'   4 位宽度，前补 0
f"{-7:04d}"      # '-007'   带负号也占位
f"{7:=04d}"      # '0007'   显式指定"=对齐"（数字默认）

五、小数位与千分位

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f"{3.14159:.2f}"       # '3.14'
f"{3.14159:.5f}"       # '3.14159'
f"{3:.2f}"             # '3.00'      整数也能格式化成 .2f

f"{1234567:,}"         # '1,234,567'
f"{1234567.89:,.2f}"   # '1,234,567.89'
f"{1234567:_}"         # '1_234_567'   Python 3.6+ 下划线分隔

六、百分比

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f"{0.256:.1%}"    # '25.6%'
f"{0.256:.0%}"    # '26%'
f"{-0.05:+.1%}"   # '-5.0%'   显式加号

% 会自动 *100 并加百分号，非常方便。

七、进制

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f"{255:b}"       # '11111111'
f"{255:o}"       # '377'
f"{255:x}"       # 'ff'
f"{255:X}"       # 'FF'
f"{255:#x}"      # '0xff'
f"{255:#010b}"   # '0b11111111'  # 表示带前缀，010 表示 10 位宽补零

八、正负号

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f"{3:+}"         # '+3'
f"{-3:+}"        # '-3'
f"{3: }"         # ' 3'       正数留空格

九、字符串格式化

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f"{'py':10}"     # 'py        '  默认左对齐
f"{'py':>10}"    # '        py'  右对齐（字符串默认左）
f"{'long text':.4}"   # 'long'   截断到 4 字符

十、日期时间

datetime、date、time 都支持 strftime 格式：

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from datetime import datetime, date

now = datetime.now()
f"{now:%Y-%m-%d %H:%M:%S}"    # '2025-09-10 22:03:19'
f"{now:%Y年%m月%d日}"           # '2025年09月10日'
f"{now:%A}"                    # 'Wednesday'
f"{date.today():%Y/%m/%d}"     # '2025/09/10'

十一、动态宽度和精度

宽度、精度可以是变量：

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w = 10
p = 3

f"{3.14159:{w}.{p}f}"        # '     3.142'
f"{3.14159:{'>'}{w}.{p}f}"   # 同上，动态对齐

十二、= 调试语法（Python 3.8+）

f-string 的”表达式调试神器”：

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x, y = 42, 10
print(f"{x=}")           # x=42
print(f"{x+y=}")         # x+y=52
print(f"{x*y=:.2f}")     # x*y=420.00

user = {"name": "咖飞", "age": 3}
print(f"{user['name']=}")   # user['name']='咖飞'

以前需要 print("x =", x)，现在 f-string 直接搞定，是最实用的现代 Python 语法之一。

十三、r 和 !r 强制 repr

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name = "咖飞"
print(f"{name}")      # 咖飞
print(f"{name!r}")    # '咖飞'   带引号，输出 repr
print(f"{name!s}")    # 咖飞     默认，等价 str
print(f"{name!a}")    # '咖飞'  ascii-only

# 在调试语法里
print(f"{name=!r}")   # name='咖飞'

!r 在打印/日志里非常有用——能明显区分字符串和数字。

十四、嵌套 f-string

f-string 里可以嵌套 f-string，但要小心引号冲突：

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name = "咖飞"
# Python 3.11 前，引号不能跟外层一样
f'{f"内层 {name}":>10}'
# Python 3.12+ 允许同类型引号嵌套

十五、str.format 的独有能力

format 版本在从外部读格式模板时优于 f-string（因为 f-string 是编译期解析）：

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template = "{name} 得了 {score} 分"
config_format = template.format(name="咖飞", score=99)

# 命名参数
"{last} {first}".format(first="咖", last="飞")

# 索引参数（可以重复使用）
"{0} {1} {0}".format("a", "b")

# 属性/索引访问
"{p.name}".format(p=some_obj)
"{d[key]}".format(d={"key": "value"})

f-string 里也能做属性和索引访问，只是不能”延迟求值”。

十六、% 老式格式化

只在维护老代码时会用到：

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"%s is %d years old" % ("咖飞", 3)
"%-10s | %5.2f" % ("cpu", 3.14)
"%(name)s %(age)d" % {"name": "咖飞", "age": 3}

新代码请一律用 f-string。

十七、Locale 与国际化

想要”按当前地区规则显示数字”（比如欧洲用 . 做千分位）：

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import locale
locale.setlocale(locale.LC_ALL, "")

# n 格式会用 locale 规则
f"{1234567.89:n}"    # 中文环境：'1234567.89'

标准的 , 千分位是”美式”，locale 提供跨地区支持。

十八、一个综合例子：账单打印

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# invoice.py
"""格式化打印一份账单，展示各种 format spec 用法。"""

from datetime import datetime

items = [
    ("苹果",  10, 3.50),
    ("面包",   2, 8.00),
    ("咖啡豆", 1, 128.00),
    ("巧克力", 5, 15.90),
]

# 表头
print(f"{'咖飞小店':^40}")
print(f"{'账单':^40}")
print(f"{datetime.now():%Y-%m-%d %H:%M:%S}")
print("-" * 40)
print(f"{'商品':<10}{'数量':>6}{'单价':>10}{'小计':>12}")
print("-" * 40)

total = 0
for name, qty, price in items:
    subtotal = qty * price
    total += subtotal
    print(f"{name:<10}{qty:>6d}{price:>10,.2f}{subtotal:>12,.2f}")

print("-" * 40)
print(f"{'合计':<10}{'':>6}{'':>10}{total:>12,.2f}")
print(f"{'税率':<10}{'':>6}{'':>10}{0.13:>12.1%}")
print(f"{'含税':<10}{'':>6}{'':>10}{total * 1.13:>12,.2f}")

输出效果整齐对齐：

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                  咖飞小店
                    账单
2025-09-10 22:03:19
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商品          数量        单价          小计
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苹果            10       3.50        35.00
面包             2       8.00        16.00
咖啡豆           1     128.00       128.00
巧克力           5      15.90        79.50
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合计                                258.50
税率                                 13.0%
含税                                292.11

十九、常见陷阱

  1. f-string 内的引号冲突（3.11 之前）：f"{d["key"]}" → 报错。改成 d['key']。
  2. 忘了 f 前缀："{name}" 只是字面串，不会替换。
  3. {} 字面：想输出 {，写 {{`；`}}。
  4. 格式化 None：f"{None:.2f}" 会报错，先判空或转字符串。
  5. %s 后面变量个数不匹配："%s %s" % ("a",) 会 TypeError。f-string 没这个问题。
  6. str.format(**d) 里 key 是数字或有非法字符：得用位置或 format_map。
  7. 精度对整数无效：f"{100:.2f}" 会输出 100.00（自动转 float），但 f"{100:.2d}" 报错——d 是整数格式，不接受精度。

二十、小结与延伸阅读

  • 新代码永远用 f-string；模板从外部读时用 str.format()；
  • 冒号后面是 format spec 迷你语言：宽度、对齐、填充、千分位、精度、进制；
  • % 系列被 f-string 全面取代，只出现在老代码；
  • = 调试语法、!r 强制 repr、日期时间 %Y-%m-%d 都要掌握；
  • Python 3.12 前 f-string 内引号有限制；
  • 千分位用 ,，百分比用 .1%，日期用 strftime 语法。

延伸阅读：

下一篇 序列切片深入解析 我们要把 Python 切片的门道彻底讲清。