Python print()函数的进阶技巧：解锁格式化输出和字符串操作的奥秘

# 1. Python print()函数基础**

print()函数是Python中用于在控制台中输出信息的内置函数。其基本语法为：

print(*objects, sep=' ', end='\n', file=sys.stdout, flush=False)

其中：

* objects：要输出的对象，可以是字符串、数字、列表等任意数据类型。
* sep：对象之间的分隔符，默认为空格。
* end：输出后的换行符，默认为换行符。
* file：输出的目标文件，默认为标准输出（sys.stdout）。
* flush：是否立即刷新输出缓冲区，默认为False。

# 2. Python print()函数格式化输出

### 2.1 字符串格式化语法

Python 的 print() 函数支持字符串格式化，允许我们使用占位符来动态地插入变量或表达式。字符串格式化语法如下：

print(f"格式化字符串", 变量1, 变量2, ..., 关键字参数=值)

其中：

* `f` 前缀表示使用 f-string 格式化语法。
* `格式化字符串` 是一个包含占位符的字符串。
* `变量1`、`变量2` 等是需要插入的变量或表达式。
* `关键字参数=值` 是可选的，用于指定占位符的格式化选项。

### 2.1.1 位置参数

位置参数使用 `{}` 占位符，占位符中指定变量或表达式的索引。索引从 0 开始，依次对应于要插入的变量或表达式。例如：

name = "John Doe"
age = 30
print(f"姓名：{name}, 年龄：{age}")

输出：

姓名：John Doe, 年龄：30

### 2.1.2 关键字参数

关键字参数使用 `{关键字}` 占位符，占位符中指定变量或表达式的名称。关键字参数允许我们指定占位符的格式化选项，例如对齐方式、小数位数等。例如：

name = "John Doe"
age = 30
print(f"姓名：{name:<20}, 年龄：{age:>5}")

输出：

姓名：John Doe         , 年龄：     30

其中：

* `:<20` 指定 `name` 变量左对齐，并填充 20 个空格。
* `:>5` 指定 `age` 变量右对齐，并填充 5 个空格。

### 2.2 格式化字符串类型

Python 的 print() 函数支持多种字符串类型的格式化：

### 2.2.1 数字格式化

数字格式化使用 `:` 后跟格式化说明符。常见的格式化说明符包括：

* `d`：十进制整数
* `f`：浮点数
* `e`：科学计数法
* `%`：百分比

例如：

number = 1234.5678
print(f"十进制整数：{number:d}")
print(f"浮点数：{number:f}")
print(f"科学计数法：{number:e}")
print(f"百分比：{number:%}")

输出：

十进制整数：1235
浮点数：1234.567800
科学计数法：1.234568e+03
百分比：1234.5678%

### 2.2.2 字符串格式化

字符串格式化使用 `:` 后跟格式化说明符。常见的格式化说明符包括：

* `s`：字符串
* `r`：原始字符串（不转义特殊字符）
* `a`：对齐（左对齐、居中、右对齐）

例如：

name = "John Doe"
print(f"字符串：{name:s}")
print(f"原始字符串：{name:r}")
print(f"左对齐：{name:<20}")
print(f"居中：{name:^20}")
print(f"右对齐：{name:>20}")

输出：

字符串：John Doe
原始字符串：John Doe
左对齐：John Doe         
居中：     John Doe     
右对齐：         John Doe

### 2.2.3 日期和时间格式化

日期和时间格式化使用 `:` 后跟格式化说明符。常见的格式化说明符包括：

* `%Y`：年
* `%m`：月
* `%d`：日
* `%H`：小时
* `%M`：分钟
* `%S`：秒

例如：

from datetime import datetime

now = datetime.now()
print(f"当前日期：{now:%Y-%m-%d}")
print(f"当前时间：{now:%H:%M:%S}")

输出：

当前日期：2023-03-08
当前时间：14:30:15

# 3.1 字符串拼接和连接

字符串拼接和连接是 Python 中常见的操作，用于将多个字符串组合成一个新的字符串。有几种方法可以实现字符串拼接和连接：

**+ 运算符**

+ 运算符用于字符串拼接，它将两个字符串连接在一起。例如：

>>> str1 = "Hello"
>>> str2 = "World"
>>> str3 = str1 + str2
>>> print(str3)
HelloWorld

**join() 方法**

join() 方法用于将一个列表或元组中的所有字符串连接在一起，并使用指定的连接符。例如：

>>> my_list = ["Hello", "World", "Python"]
>>> str3 = " ".join(my_list)
>>> print(str3)
Hello World Python

**format() 方法**

format() 方法可以用于字符串拼接，它允许使用占位符和格式化字符串来创建新的字符串。例如：

>>> name = "John"
>>> age = 30
>>> str3 = "My name is {} and I am {} years old.".format(name, age)
>>> print(str3)
My name is John and I am 30 years old.

### 3.2 字符串切片和索引

字符串切片和索引允许我们访问字符串中的特定字符或子字符串。有几种方法可以实现字符串切片和索引：

**[] 运算符**

[] 运算符用于索引字符串中的字符或子字符串。索引从 0 开始，正索引表示从字符串开头开始，负索引表示从字符串末尾开始。例如：

>>> str = "Hello World"
>>> print(str[0])  # 输出 'H'
>>> print(str[6])  # 输出 'W'
>>> print(str[-1])  # 输出 'd'

**切片操作**

切片操作允许我们从字符串中提取一个子字符串。语法为 `str[start:end:step]`, 其中：

* start：开始索引（包含）
* end：结束索引（不包含）
* step：步长（可选，默认值为 1）

例如：

>>> str = "Hello World"
>>> print(str[0:5])  # 输出 'Hello'
>>> print(str[6:11])  # 输出 'World'
>>> print(str[0:11:2])  # 输出 'HloWrd'

### 3.3 字符串查找和替换

字符串查找和替换允许我们在字符串中搜索和替换子字符串。有几种方法可以实现字符串查找和替换：

**find() 和 rfind() 方法**

find() 方法用于在字符串中查找子字符串的第一个匹配项，rfind() 方法用于查找最后一个匹配项。如果找不到匹配项，则返回 -1。例如：

>>> str = "Hello World"
>>> print(str.find("World"))  # 输出 6
>>> print(str.rfind("World"))  # 输出 6

**replace() 方法**

replace() 方法用于在字符串中替换子字符串。语法为 `str.replace(old, new, count)`, 其中：

* old：要替换的子字符串
* new：替换后的子字符串
* count：替换次数（可选，默认值为全部替换）

例如：

>>> str = "Hello World"
>>> print(str.replace("World", "Python"))  # 输出 'Hello Python'

# 4. Python print()函数进阶应用

### 4.1 输出控制和重定向

#### 4.1.1 输出缓冲区

默认情况下，Python 的 print() 函数会立即将输出发送到标准输出流（通常是控制台窗口）。但是，我们可以使用缓冲区来控制输出的时机。

import sys

# 设置缓冲区为行缓冲
sys.stdout = open(sys.stdout.fileno(), mode='w', buffering=1)

print('Hello')
print('World')

执行以上代码时，输出不会立即显示，直到缓冲区已满（即达到缓冲区大小或换行符）。

#### 4.1.2 文件输出

我们可以使用 `file` 参数将输出重定向到文件。

with open('output.txt', 'w') as f:
    print('Hello', 'World', file=f)

执行以上代码后，输出将写入 `output.txt` 文件。

#### 4.1.3 错误输出

Python 提供了 `sys.stderr` 流用于错误输出。我们可以使用 `file` 参数将错误信息重定向到 `sys.stderr`。

print('Error message', file=sys.stderr)

### 4.2 调试和日志记录

#### 4.2.1 print()函数作为调试工具

print() 函数可以作为一种方便的调试工具。通过在代码中添加 print() 语句，我们可以输出变量值或中间结果，以帮助我们了解程序的执行流程。

def sum_numbers(a, b):
    print(f'a: {a}, b: {b}')
    return a + b

result = sum_numbers(10, 20)
print(f'Result: {result}')

#### 4.2.2 print()函数在日志记录中的应用

print() 函数也可以用于日志记录。通过将输出重定向到日志文件，我们可以记录程序的执行信息、错误消息和调试信息。

import logging

# 设置日志级别
logging.basicConfig(level=logging.INFO)

# 创建一个日志器
logger = logging.getLogger(__name__)

# 记录一条信息日志
logger.info('Program started')

# 记录一条错误日志
logger.error('An error occurred')

# 5.1 prettytable库

### 5.1.1 表格输出美化

prettytable库是一个Python库，用于美化表格输出。它提供了一个`PrettyTable`类，可以轻松创建和格式化表格数据。

from prettytable import PrettyTable

# 创建一个表格
table = PrettyTable(["姓名", "年龄", "城市"])

# 添加行
table.add_row(["John", 30, "New York"])
table.add_row(["Jane", 25, "London"])
table.add_row(["Peter", 40, "Paris"])

# 打印表格
print(table)

输出：

+---------+-------+--------+
|   姓名   |  年龄  |  城市  |
+---------+-------+--------+
|   John   |   30   |  New York |
|   Jane   |   25   |  London  |
|   Peter   |   40   |  Paris   |
+---------+-------+--------+

### 5.1.2 表格对齐和排序

prettytable库还允许对表格进行对齐和排序。

**对齐**

# 设置对齐方式
table.align = "l"  # 左对齐
table.align = "c"  # 居中对齐
table.align = "r"  # 右对齐

**排序**

# 按特定列排序
table.sortby = "年龄"