一、开篇：百分号的升级版
上一篇文章我们学习了最古老的百分号 % 格式化。今天的主角是 str.format()——Python 2.6引入的"二代"格式化方式。它在功能上远超百分号，曾是Python官方推荐的字符串格式化方法，直到f-string的出现。
⌨️ 虽然f-string现在更受欢迎，但 format() 有一个不可替代的优势：模板可以预先定义，然后反复使用。这在配置文件、邮件模板、日志格式等场景中至关重要。另外，很多老项目的代码都是用 format() 写的，你需要能读懂和修改它们。
二、format() 的基本语法
2.1 三种调用方式
# 方式一：按位置（最常用）
text = '{} {} {}'.format('Python', '是', '优雅的')
print(text) # Python 是 优雅的
# 方式二：按索引（从0开始）
text = '{0} {1} {0}'.format('Hello', 'World')
print(text) # Hello World Hello
# 方式三：按名称
text = '{name}今年{age}岁'.format(name='小明', age=25)
print(text) # 小明今年25岁
2.2 占位符 {}
# 空花括号——按顺序填空
print('{}, {}, {}'.format('a', 'b', 'c')) # a, b, c
# 带索引——指定使用哪个参数（可以重复、打乱顺序）
print('{2}, {0}, {1}'.format('a', 'b', 'c')) # c, a, b
print('{0}{0}{0}'.format('哈')) # 哈哈哈
# 带名称——最清晰的写法
print('{title}：《{name}》'.format(title='书籍', name='Python入门'))
# 书籍：《Python入门》
三、格式化控制
3.1 对齐与宽度
# 基本格式：{:[填充字符][对齐方式][宽度]}
# 右对齐（默认，数字常用）
print('{:>10}'.format('hello')) # ' hello'
# 左对齐（文本常用）
print('{:<10}'.format('hello')) # 'hello '
# 居中对齐
print('{:^10}'.format('hello')) # ' hello '
# 带填充字符
print('{:*>10}'.format('hello')) # '*****hello'
print('{:*<10}'.format('hello')) # 'hello*****'
print('{:*^10}'.format('hello')) # '**hello***'
# 数字的填充（常用补零）
print('{:0>5d}'.format(42)) # '00042'
print('{:0>8d}'.format(2024)) # '00002024'
3.2 数字格式化
# 整数
print('{:d}'.format(42)) # 42
print('{:5d}'.format(42)) # ' 42'（右对齐，宽度5）
print('{:+d}'.format(42)) # +42（显示正号）
print('{:+d}'.format(–42)) # -42
print('{:,}'.format(1234567890)) # 1,234,567,890（千分位）
# 浮点数
pi = 3.14159265
print('{:f}'.format(pi)) # 3.141593（默认6位）
print('{:.2f}'.format(pi)) # 3.14
print('{:.4f}'.format(pi)) # 3.1416
print('{:10.2f}'.format(pi)) # ' 3.14'（宽度10，2位小数）
print('{:010.2f}'.format(pi)) # '0000003.14'（补零）
# 科学计数法
print('{:e}'.format(1234567)) # 1.234567e+06
print('{:.2e}'.format(1234567)) # 1.23e+06
print('{:E}'.format(1234567)) # 1.234567E+06
# 百分比
print('{:.1%}'.format(0.8567)) # 85.7%
print('{:.2%}'.format(0.12345)) # 12.35%
# 进制转换
print('{:b}'.format(255)) # 11111111（二进制）
print('{:o}'.format(255)) # 377（八进制）
print('{:x}'.format(255)) # ff（十六进制小写）
print('{:X}'.format(255)) # FF（十六进制大写）
print('{:#x}'.format(255)) # 0xff（带前缀）
print('{:#b}'.format(255)) # 0b11111111
3.3 完整的格式化规范
format()的完整格式说明符语法：
{:[填充字符][对齐][符号][#][0][宽度][分组选项][.精度][类型]}
# 逐一演示
number = 1234567.89
# 填充字符 + 对齐 + 宽度
print('{:*>15}'.format('标题')) # '************标题'
# 符号：+ 强制显示正号，- 只显示负号（默认），空格 正数前留空格
print('{:+}'.format(42)) # +42
print('{:-}'.format(42)) # 42
print('{: }'.format(42)) # ' 42'
print('{: }'.format(–42)) # -42
# 分组选项：, 或 _ 作为千分位
print('{:,}'.format(1234567)) # 1,234,567
print('{:_}'.format(1234567)) # 1_234_567
# 全部组合：填充补零+符号+千分位+精度
print('{:0=+15,.2f}'.format(number))
# '+001,234,567.89'
四、高级用法
4.1 访问列表和字典
# 访问列表元素（索引）
fruits = ['苹果', '香蕉', '橘子']
print('我喜欢吃{0[0]}、{0[1]}和{0[2]}'.format(fruits))
# 我喜欢吃苹果、香蕉和橘子
# 访问字典元素
person = {'name': '小明', 'age': 25, 'city': '北京'}
print('{name}，{age}岁，来自{city}'.format(**person))
# 小明，25岁，来自北京
# **person 将字典解包为关键字参数
# 直接使用字典键
print('{0[name]}今年{0[age]}岁'.format(person))
# 访问对象属性
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
p = Point(3, 5)
print('点坐标：({0.x}, {0.y})'.format(p)) # 点坐标：(3, 5)
4.2 嵌套字段
# 格式化参数可以动态指定
# 例如：宽度和精度从变量中读取
width = 10
precision = 3
# 用嵌套花括号
print('{:{}.{}f}'.format(3.14159, width, precision))
# ' 3.142'
# 更清晰的写法
print('{value:{width}.{precision}f}'.format(
value=3.14159, width=10, precision=3
))
# 动态选择格式化类型
def format_value(value, fmt_type):
"""根据类型动态格式化值"""
return '{0:{1}}'.format(value, fmt_type)
print(format_value(255, 'x')) # ff
print(format_value(255, 'b')) # 11111111
print(format_value(255, '#X')) # 0XFF
print(format_value(0.85, '.1%')) # 85.0%
4.3 日期时间格式化
from datetime import datetime
now = datetime(2025, 5, 30, 14, 30, 45)
# 使用datetime对象的strftime在format中
print('{:%Y-%m-%d %H:%M:%S}'.format(now))
# 2025-05-30 14:30:45
print('{:%Y年%m月%d日 %H时%M分}'.format(now))
# 2025年05月30日 14时30分
# 各种日期格式
formats = [
'{:%Y-%m-%d}',
'{:%y/%m/%d}',
'{:%B %d, %Y}',
'{:%A}',
'{:%H:%M:%S}',
]
for fmt in formats:
print(fmt.format(now))
4.4 转义花括号
# 如何在format字符串中输出花括号本身？
# 答案：双写花括号
print('{{hello}}'.format()) # {hello}
print('{{0}} 的值是 {0}'.format(42)) # {0} 的值是 42
print('{{{0}}}'.format('Python')) # {Python}
# 在JSON模板中很有用
json_template = '{{"name": "{name}", "age": {age}}}'
result = json_template.format(name='小明', age=25)
print(result) # {"name": "小明", "age": 25}
五、format() 实战应用
5.1 表格打印
def print_table(headers, rows):
"""使用format打印对齐的表格"""
# 计算每列的宽度
col_widths = [len(h) for h in headers]
# 格式化行的单元格
formatted_rows = []
for row in rows:
formatted = [str(cell) for cell in row]
formatted_rows.append(formatted)
for i, cell in enumerate(formatted):
col_widths[i] = max(col_widths[i], len(cell))
# 构建格式字符串
format_str = ' | '.join('{:<%d}' % w for w in col_widths)
# 打印表头
print(format_str.format(*headers))
# 打印分隔线
print('-+-'.join('-' * w for w in col_widths))
# 打印数据行
for row in formatted_rows:
print(format_str.format(*row))
headers = ['姓名', '年龄', '城市', '职业']
rows = [
('小明', 25, '北京', '软件工程师'),
('小红', 23, '上海', 'UI设计师'),
('小刚', 26, '广州', '数据分析师'),
]
print_table(headers, rows)
5.2 生成SQL语句
def build_select_query(table, columns=None, where=None, order_by=None, limit=None):
"""用format构建SQL查询"""
if columns:
col_str = ', '.join(columns)
else:
col_str = '*'
query = 'SELECT {cols} FROM {table}'.format(cols=col_str, table=table)
if where:
conditions = ' AND '.join('{k} = %({k})s'.format(k=k) for k in where)
query += ' WHERE ' + conditions
if order_by:
query += ' ORDER BY ' + order_by
if limit:
query += ' LIMIT {:d}'.format(limit)
return query
query = build_select_query(
'users',
columns=['id', 'name', 'email'],
where=['status', 'role'],
order_by='created_at DESC',
limit=10
)
print(query)
5.3 进度条
import time
def progress_bar(total, prefix='', suffix='', length=50):
"""使用format的动态宽度显示进度条"""
def print_progress(iteration):
percent = '{:.1f}'.format(100 * iteration / total)
filled = int(length * iteration // total)
bar = '█' * filled + '-' * (length – filled)
print('\\r{} |{}| {}% {}'.format(prefix, bar, percent, suffix),
end='', flush=True)
print_progress(0)
for i in range(1, total + 1):
time.sleep(0.02)
print_progress(i)
print()
progress_bar(100, prefix='下载中:', suffix='完成', length=40)
六、format() 的性能
import time
name = 'Python'
version = 3.12
year = 2025
# 三种方式性能对比（执行100万次）
# % 格式化
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
result = '%s %s 发布于 %d' % (name, version, year)
elapsed_pct = time.perf_counter() – start
print(f'% 格式化：{elapsed_pct:.3f}秒')
# format()
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
result = '{} {} 发布于 {}'.format(name, version, year)
elapsed_format = time.perf_counter() – start
print(f'format()： {elapsed_format:.3f}秒')
# f-string (最快)
start = time.perf_counter()
for _ in range(1000000):
result = f'{name} {version} 发布于 {year}'
elapsed_f = time.perf_counter() – start
print(f'f-string：{elapsed_f:.3f}秒')
💡 性能排序：f-string > %格式化 > format()。但在绝大多数场景下，这个性能差异可以忽略不计。可读性比这点性能重要得多。
七、format() vs f-string：何时该用format()
虽然f-string更简洁更快，但以下场景还是得用（或更适合用）format()：
# 场景一：模板复用
# 你需要多次使用同一个模板填充不同的值
template = '尊敬的{name}，您的订单{order_id}已{status}。'
messages = [
template.format(name='小明', order_id='001', status='发货'),
template.format(name='小红', order_id='002', status='处理中'),
template.format(name='小刚', order_id='003', status='完成'),
]
for msg in messages:
print(msg)
# 场景二：配置文件中的模板
# 从配置文件读取模板字符串
email_template = """
Hello {username},
Your account balance is ${balance:.2f}.
Last login: {last_login:%Y-%m-%d}
Best regards,
{company}
"""
# 在运行时填充
email = email_template.format(
username='小明',
balance=1520.5,
last_login=datetime.now(),
company='Python学习平台'
)
print(email)
# 场景三：动态构建格式字符串
# 用户可以选择显示格式
def format_number(number, style='decimal'):
formats = {
'decimal': '{:,}',
'scientific': '{:.2e}',
'hex': '{:#x}',
'binary': '{:#b}',
'percent': '{:.2%}',
}
fmt_string = formats.get(style, '{}')
return fmt_string.format(number)
# 场景四：需要支持Python 3.5及以下版本
# f-string是Python 3.6引入的
八、本篇小结
✅ str.format() 是功能丰富的字符串格式化方式：
📝 f-string是新代码的首选，但理解format()对于阅读和维护代码库至关重要。下一篇我们学习Python最现代、最推荐的字符串格式化方式——f-string。
