Python 字符串

在本教程中，您将学习什么是序列数据类型及其分类，以及在Python编程语言中的各种操作。

什么是序列数据类型？

在Python编程语言中，序列数据类型是除数字、映射、实例和异常之外的基本内置数据类型之一。

序列可以定义为按特定顺序排列的对象集合，其中每个对象都跟随另一个对象。

序列数据类型的分类

Python有六种序列数据类型——字符串、列表、元组、范围、字节、字节数组。其中，最重要的序列数据类型是字符串、列表和元组。

Python中的字符串数据类型

在编程中，字符序列称为字符串。

字符可以是字母、数字、符号、空格或标点符号。任何可以在计算机上输入的（可见或不可见的）内容都被视为字符。例如，Python是一个由六个字符组成的字符串，所有字符都是字母。

计算机作为机器，不像人类那样总是理解二进制语言，即0或1。更具体地说，用户可读的字符必须转换为机器语言。在计算机中，屏幕上出现的每一个字符都被隐式地转换为由0和1组成的二进制组合。这种转换称为编码，而二进制到字符的转换称为解码。两个普遍接受的编码标准是ASCII和Unicode。

在Python编程语言中，字符串是Unicode字符的有序序列。字符串的一个重要特性是它的不可变性，这意味着在创建字符串后无法更改其状态。

如何在Python中定义字符串

Python字符串通过将文本或字符括在双引号（“……”）或单引号（‘……’）中来定义。

Str1 = 'Hello'
Str2 = "Welcome"
 
print(Str1)
print(Str2) 

输出

Hello
Welcome

Python字符串中的三引号

在Python字符串中，三引号用于表示多行字符串。我们可以使用三个连续的单引号（‘‘‘…….’’’）或三个连续的双引号（“””……”””）来跨越多行。

Str3 =  '''...
Python programming Language
multiline in three single quotes
... '''

Str4 =""".....
Multiline string example 
in three double quotes
....."""
print(Str3)
print(Str4) 

输出

...
Python programming Language
multiline in three single quotes
...
.....
Multiline string example
in three double quotes
.....

用于访问字符串的索引和切片

Python，与其他编程语言类似，也将字符串视为Unicode字符的数组。我们可以使用索引或切片单独或集体地访问字符。

Python字符串中的索引是什么？

索引是为序列中的字符编号以方便查找的过程。索引必须始终为整数。

由于字符串是Unicode字符的序列，每个字符位置都像数组一样用相应的数字进行索引。Python中有两种索引方式：

• 正向索引——索引从0开始，从头部到尾部向前遍历。
• 反向索引——索引从-1开始，从尾部到头部向后遍历。

例如，

PYTHON 是一个字符串，其字符数组为 P、Y、T、H、O 和 N。字符串的长度为6。字符串PYTHON 的正向和反向索引在下表中可视化。

通过正向索引获取字符

通过索引号，我们可以使用索引运算符[ ]轻松地单独访问字符。下面的示例显示了通过正向索引提取单个字符。

S = 'PYTHON'
print('S[0] = ',S[0])
print('S[4] = ',S[4]) 

输出

S[0] =  P
S[4] =  O

通过反向索引获取字符

假设我们有一个长字符串并想定位末尾的字符。Python支持从尾部到头部的倒数计数。反向索引总是从-1开始。

S = 'PYTHON'
print('S[-1] = ',S[-1])
print('S[-5] = ',S[-5]) 

输出

S[-1] =  N
S[-5] =  Y

索引字符串时的错误

在Python中使用索引时，常见的两种错误是：

• 类型错误：当索引使用非整数数字时，会发生类型错误。具体来说，当使用浮点数、复数或其他类型进行索引时，Python会引发TypeError。
• 索引错误：当尝试访问超出范围的值时，会发生IndexError。

S = 'PYTHON'
print('s[4.5] = ',s[4.5])   #Exibits typeerror as index is a float value
print('s[41] = ',s[41])  #Exibits Indexerror is out of length 

输出

   print('s[4.5] = ',s[4.5])
TypeError: string indices must be integers
   
 print('s[41] = ',s[41])
IndexError: string index out of range

Python字符串中的切片是什么？

到目前为止，我们已经讨论了如何使用索引运算符[]从字符串中访问单个字符。我们还可以使用范围切片运算符[:]从字符串中集体提取字符。

切片顾名思义，将序列切成一系列片段。在Python字符串中，索引或切片运算符[]用于访问长度为1的子字符串，而范围切片运算符[:]用于访问字符块或任意长度的子字符串。

范围切片的语法可以表示为：

S[m : n] 

其中，

             S：字符串

             m：起始索引

              n：结束索引

S[m:n]返回从索引m到n的子字符串，但不包括索引n。

为了更好地理解，请看下面的范围切片可视化。每个字符都放置在索引之间。例如，字符 P 位于 0 和 1 之间，'PY' 位于 0 和 2 之间。

通过正向索引进行切片

下表更清晰地展示了Python中正向索引切片的概念

S ="python world"
print("S[0:5] = ",S[0:5])
print("S[0:6] = ",S[0:6])
print("S[7:11] = ",S[7:11])
print("S[6:12] = ",S[6:12])  
print("S[:8] = ",S[:8])
print("S[8:] = ",S[8:]) 

输出

S[0:5] =  pytho
S[0:6] =  python
S[7:11] =  worl
S[6:12] =   world
S[:8] =  python w
S[8:] =  orld

使用反向索引进行切片

下表更清晰地展示了Python中反向索引切片的概念

S ="python world"
print("S[-12:-7] = ",S[-12:-7])
print("S[-7:-3] = ",S[-7:-3])
print("S[-12:] = ",S[-12:])
print("S[:-7] = ",S[:-7]) 

输出

S[-12:-7] =  pytho
S[-7:-3] =   wo
S[-12:] =  python world
S[:-7] =  pytho

如何修改字符串？

字符串的一个特殊特性是其不可变性。一旦字符串被赋给一个变量，我们就不能修改它。但是，我们可以通过将变量重新赋给另一个字符串来更新字符串。

V = 'Python World'
print('Initially Variable V is assigned to :',V)
V = ' Python programming'
print("Variable V is reassigned to :",V) 

输出

Initially Variable V is assigned to : Python World
Variable V is reassigned to :  Python programming

同样，我们可以使用关键字“del”删除整个字符串，但从字符串中删除字符在Python编程语言中不是有效操作。删除字符串的语法如下：

del 变量名

V = 'Python World'
del V
print (V) 

输出：错误

print('V =',V)
NameError: name 'V' is not defined

Python字符串函数

Python有几种内置函数可以执行字符串的特定任务。最常用的字符串函数是len()。除了len()之外，enumerate()函数也被广泛使用，我们将在后面的教程中讨论。

len()函数通过计算字符串中字符的数量来给出字符串的长度。

#String Function
str ='Python World'
print('Length of the string is',len(str)) 

输出

Length of the string is 12

Python字符串运算符和操作

Python允许字符串执行各种操作。由于每个操作都是唯一的，因此它们有独特设计的运算符。本节将解释字符串中最重要和最常见的运算符。

检查子字符串 – 成员资格运算符

成员资格运算符用于验证子字符串在字符串中的存在。结果将是True或False。如果子字符串存在，则返回真值True，否则返回False。Python中有两种类型的成员资格运算符。它们是：

•  in：如果子字符串存在于字符串中，则返回True
• not in：如果子字符串不存在于字符串中，则返回True

#Membership operator
str = 'Python Member'

A ='M' in str
B='Me' not in str

print(A)
print(B) 

输出

True
False

字符串的连接和重复

字符串的基本操作之一是连接。连接是指将两个或多个字符串粘合在一起形成一个新字符串。Python中的连接运算符是“+”加号。请注意，在数字的情况下，加号用于加法，而在字符串中，它充当字符串连接符。

#String Concatenation using +
s1 = 'Python'
s2 = 'World'
print('String after concatenation :',s1+s2) 

输出

String after concatenation : PythonWorld

类似地，使用*符号，我们可以多次重复连接字符串。

#String Concatenation using *
s1 = 'Python'
print('s1*3 =',s1*3) 

输出

s1*3 = PythonPythonPython

需要注意的下一个事实是，在Python编程语言中，无法进行隐式字符串转换。因此，将字符串与数字、布尔值等非字符串类型连接将导致TypeError。

s1 = 'Python'
print( s1+3) 

输出

print( s1+3)
TypeError: can only concatenate str (not "int") to str

Python中的字符串格式化

字符串中的转义字符是什么

让我们回顾一下，在Python中，字符串是用单引号或双引号分隔的。当尝试打印纯文本，例如 It’s a “python program” 时，其中已包含双引号，会发生什么？当文本被解释时，会发生表示语法错误的SyntaxError。

解决此问题的一种方法是使用三引号——三个连续的单引号或三个连续的双引号。另一个选项是使用转义字符。

转义字符，顾名思义，可以转义字符串中的特殊字符，如单引号或双引号。反斜杠（\）在Python字符串中被认为是转义字符。换句话说，转义字符允许您将特殊字符转换为普通字符。

例如：
It\’s a \ “python program\” 在Python中等同于 It’s a “python program”。在此示例中，每个特殊字符都用反斜杠前缀，以规避SyntaxError，从而允许在文本中打印特殊字符。
 

#String formatting
print('''it's a "python program"!!!''')       #Triple Quotes
print('it\'s a \"python program\"!!!')     #Escape Character
 

输出

#String formatting
print('''it's a "python program"!!!''')       #Triple Quotes
print('it\'s a \"python program\"!!!')     #Escape Character

反斜杠还用于表示某些空白字符，如制表符、换行符、空格、回车符等。

print('Straw\tBerry')
print("Mul\nBerry")
 

输出

Straw   Berry
Mul
Berry

以下是Python中额外的转义字符列表。

Python中的原始字符串是什么

Python的另一个独特特性是通过原始字符串的表示将转义字符视为普通字符的能力。原始字符串只是以'r'或'R'开头的大小写普通的字符串字面量。与转义序列不同，当遇到原始字符串时，反斜杠没有特殊含义。

#Raw StringExample
print("Hi\tWelcome To \n PYTHON \x48 WORLD! ")
print(R"Hi\tWelcome To \n PYTHON \xWORLD! ")

输出

Hi      Welcome To
PYTHON H WORLD!
Hi\tWelcome To \n PYTHON \xWORLD!

为了清楚地理解原始字符串，让我们仔细研究上面的示例。在上面的示例中，第一个字符串包含3个转义字符——\t、\n和\x48，它们分别表示制表符、换行符和十六进制表示。您可以看到相应的结果。第二个字符串被标记为原始字符串，并且还包含3个转义字符——\t、\n和\x。在这里，\x没有特定的表示或含义。即使如此，程序也能成功打印字符串而不会引发任何错误。这是因为原始字符串会忽略字符串字面量中的所有转义字符。但是，如果字符串未标记为原始字符串，情况则不同。它将引发如下所示的错误。

print("Hi\tWelcome To \n PYTHON \x WORLD! ")
          ^
SyntaxError: (unicode error) 'unicodeescape' codec can't decode bytes in position 25-26: truncated \xXX escape
 

Python中的字符串方法

为了高效地操作字符串，Python提供了一套广泛的内置方法，如下表所示。

下面给出了最常用方法的示例，如lower()、upper()、join()、Split()、format()、replace()等。

S = 'Python world'
print(S.lower())
 

python world

S = 'Python world'
print(S.upper())
 

PYTHON WORLD

S = 'Python world'
print(S.replace('world','program'))
 

Python program