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doc_type: short
full_text: sources/03_Formatting.md
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# 03_Formatting 总结

本文讲解 Python 中用于生成结构化文本输出的字符串格式化技术，重点服务于数据处理场景中的表格输出，例如股票投资组合报表。内容承接前文的容器与数据读取练习，并为后续更复杂的数据展示打基础。相关主题可延伸为 Python字符串格式化、[[concepts/表格化输出]]、股票投资组合报表。

## 核心主题

在处理数据时，经常需要把原始数据整理成易读的结构化输出，例如对齐的表格：

```text
      Name      Shares        Price
----------  ----------  -----------
        AA         100        32.20
       IBM          50        91.10
```

本文介绍了多种 Python 字符串格式化方式：

- f-string，即格式化字符串字面量
- `str.format_map()`，从字典中取值格式化
- `str.format()`，通过位置参数或关键字参数格式化
- C 风格 `%` 格式化

其中，作者明显偏好 Python 3.6+ 的 f-string，因为它简洁、直观，适合常规字符串输出。

## f-string 格式化

f-string 使用 `{expression:format}` 形式，将表达式的值插入字符串，并按指定格式显示。

示例：

```python
name = 'IBM'
shares = 100
price = 91.1

f'{name:>10s} {shares:>10d} {price:>10.2f}'
```

结果：

```python
'       IBM        100      91.10'
```

这里的格式说明含义是：

- `{name:>10s}`：字符串右对齐，占 10 个字符宽度
- `{shares:>10d}`：十进制整数右对齐，占 10 个字符宽度
- `{price:>10.2f}`：浮点数右对齐，占 10 个字符宽度，保留 2 位小数

f-string 通常和 `print()` 搭配使用，但它本质上只是生成字符串，并不依赖打印。

## 常用格式代码

格式代码位于 `{}` 中冒号 `:` 后面，风格类似 C 语言 `printf()`。

常见类型代码包括：

```text
d       十进制整数
b       二进制整数
x       十六进制整数
f       浮点数，形如 [-]m.dddddd
e       科学计数法浮点数，形如 [-]m.dddddde+-xx
g       浮点数，根据情况选择普通或科学计数法
s       字符串
c       字符，由整数转换而来
```

常见修饰符包括：

```text
:>10d   整数右对齐，占 10 个字符宽度
:<10d   整数左对齐，占 10 个字符宽度
:^10d   整数居中，占 10 个字符宽度
:0.2f   浮点数保留 2 位小数
```

这些规则是 Python字符串格式化 的基础，也直接支撑 [[concepts/表格化输出]]。

## 字典格式化：format_map()

`format_map()` 可将一个字典中的值应用到格式化字符串中。

示例：

```python
s = {
    'name': 'IBM',
    'shares': 100,
    'price': 91.1
}

'{name:>10s} {shares:10d} {price:10.2f}'.format_map(s)
```

输出：

```python
'       IBM        100      91.10'
```

它使用与 f-string 相同的格式代码，但值来自传入字典。这种方式适合数据本身已经以字典形式组织的场景，和前文容器相关内容可关联到 Python容器。

## format() 方法

`format()` 方法可以通过关键字参数或位置参数传入值。

关键字参数示例：

```python
'{name:>10s} {shares:10d} {price:10.2f}'.format(
    name='IBM', shares=100, price=91.1
)
```

位置参数示例：

```python
'{:>10s} {:10d} {:10.2f}'.format('IBM', 100, 91.1)
```

两者都会产生类似输出：

```python
'       IBM        100      91.10'
```

不过本文认为 `format()` 相对冗长，日常更推荐 f-string。

## C 风格 `%` 格式化

Python 也支持 `%` 运算符进行字符串格式化。

示例：

```python
'The value is %d' % 3
'%5d %-5d %10d' % (3, 4, 5)
'%0.2f' % (3.1415926,)
```

这种方式要求右侧是一个单独值或元组，格式代码同样源自 C 的 `printf()`。

特别注意：字节串 `bytes` 只支持这种 `%` 格式化方式。

```python
b'%s has %d messages' % (b'Dave', 37)
b'%b has %d messages' % (b'Dave', 37)
```

这说明 `%` 格式化虽然较旧，但在处理 `bytes` 时仍然重要。

## 练习 2.8：数字格式化

本练习强调打印数字时如何控制小数位数、字段宽度、对齐方式、填充字符和千位分隔符。

示例：

```python
value = 42863.1

print(f'{value:0.4f}')
print(f'{value:>16.2f}')
print(f'{value:<16.2f}')
print(f'{value:*>16,.2f}')
```

输出效果包括：

```text
42863.1000
        42863.10
42863.10
*******42,863.10
```

关键点：

- `.4f` 表示保留 4 位小数
- `>16.2f` 表示右对齐，占 16 位，保留 2 位小数
- `<16.2f` 表示左对齐
- `*>16,.2f` 表示用 `*` 填充，右对齐，带千位分隔符，保留 2 位小数

练习也展示了 `%` 格式化的等价写法：

```python
print('%0.4f' % value)
print('%16.2f' % value)
```

重要结论：格式化结果可以保存为变量，而不一定立即打印。

```python
f = '%0.4f' % value
```

## 练习 2.9：收集报表数据

本练习要求扩展之前的 `report.py`，根据股票投资组合和价格字典生成报表数据。

目标是实现函数：

```python
def make_report(portfolio, prices):
    ...
```

输入：

- `portfolio`：股票持仓列表
- `prices`：当前价格字典

输出：

- 一个由元组组成的列表
- 每个元组表示报表的一行
- 元组字段为：股票名、股数、当前价格、价格变化

示例结果：

```python
('AA', 100, 9.22, -22.980000000000004)
('IBM', 50, 106.28, 15.180000000000007)
('CAT', 150, 35.46, -47.98)
```

这一步强调先收集结构化数据，再处理输出格式。它把数据计算和数据显示分开，是 数据处理流程 中的重要设计思想。

## 练习 2.10：打印格式化表格

在获得 `make_report()` 的结果后，本练习要求将元组格式化输出为整齐表格。

使用 `%` 格式化：

```python
for r in report:
    print('%10s %10d %10.2f %10.2f' % r)
```

或者使用 f-string，并先解包元组：

```python
for name, shares, price, change in report:
    print(f'{name:>10s} {shares:>10d} {price:>10.2f} {change:>10.2f}')
```

输出示例：

```text
        AA        100       9.22     -22.98
       IBM         50     106.28      15.18
       CAT        150      35.46     -47.98
```

这里体现了两个关键技能：

- 元组解包
- 将不同类型的数据按列宽对齐输出

相关主题包括 元组解包 和 [[concepts/表格化输出]]。

## 练习 2.11：添加表头和分隔线

本练习要求给报表添加表头：

```python
headers = ('Name', 'Shares', 'Price', 'Change')
```

目标表头字符串：

```python
'      Name     Shares      Price      Change'
```

还要生成分隔线：

```python
'---------- ---------- ---------- -----------'
```

最终输出应为：

```text
      Name     Shares      Price     Change
---------- ---------- ---------- ----------
        AA        100       9.22     -22.98
       IBM         50     106.28      15.18
       CAT        150      35.46     -47.98
      MSFT        200      20.89     -30.34
```

这一练习将前面的字段宽度、右对齐和循环输出结合起来，用于构造完整的命令行表格报表。

## 练习 2.12：格式化挑战：货币符号

最后的挑战要求修改价格列，使其包含美元符号 `$`。

目标效果：

```text
      Name     Shares      Price     Change
---------- ---------- ---------- ----------
        AA        100      $9.22     -22.98
       IBM         50    $106.28      15.18
       CAT        150     $35.46     -47.98
```

这要求在数值格式化之外加入字符串拼接或嵌套格式化思路，例如先把价格格式化成带 `$` 的字符串，再作为字符串右对齐输出。

该练习强化了一个重要认识：格式化不仅是控制数字精度，也包括构造适合人类阅读的展示形式。

## 关键知识点

- f-string 是 Python 3.6+ 中推荐的字符串格式化方式之一。
- `{expression:format}` 可同时完成求值与格式控制。
- 常用控制项包括字段宽度、对齐方向、小数位数、填充字符和千位分隔符。
- `format_map()` 适合使用字典数据进行格式化。
- `format()` 支持位置参数和关键字参数，但写法较冗长。
- `%` 格式化是旧式写法，但仍用于 `bytes` 格式化。
- 表格输出通常需要：表头、分隔线、数据行、字段宽度和对齐规则。
- 数据处理程序应先生成结构化数据，再统一格式化输出。

## 与其他主题的关系

本文可与以下概念页面建立联系：

- Python字符串格式化：总结 f-string、`format()`、`format_map()` 和 `%` 格式化。
- [[concepts/表格化输出]]：跨文档整理如何在命令行生成整齐表格。
- 股票投资组合报表：围绕 `portfolio.csv`、`prices.csv`、`report.py` 的系列练习。
- 数据处理流程：从读取数据、组织数据、计算结果到格式化输出。
- Python容器：本章练习依赖列表、字典和元组等容器组织数据。
- 元组解包：在格式化报表行时将一行数据拆成多个变量。

## Related Concepts
- [[concepts/字符串处理]]
- [[concepts/Python-输入输出]]
- [[concepts/元组与解包]]
- [[concepts/浮点数精度]]
- [[concepts/CSV-数据处理]]
- [[concepts/字典与数据建模]]
- [[concepts/函数]]
- [[concepts/列表与序列]]
- [[concepts/Python-容器]]
- [[concepts/课程练习工作流]]