string 字符串工具

学习目标

了解 string 模块提供的字符串常量
掌握 Template 字符串模板的使用
理解 Formatter 自定义格式化
与 JavaScript 模板字符串对比

概述

string 模块提供了字符串相关的常量和工具类。

Python string	JavaScript	说明
`string.ascii_letters`	-	所有 ASCII 字母
`string.digits`	-	数字字符
`Template`	模板字面量 ``	字符串模板
`Formatter`	-	自定义格式化

字符串常量

python

import string

# ASCII 字母
print(string.ascii_lowercase)  # 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
print(string.ascii_uppercase)  # 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
print(string.ascii_letters)    # 小写 + 大写

# 数字
print(string.digits)           # '0123456789'
print(string.hexdigits)        # '0123456789abcdefABCDEF'
print(string.octdigits)        # '01234567'

# 标点符号
print(string.punctuation)      # '!"#$%&\'()*+,-./:;<=>?@[\\]^_`{|}~'

# 空白字符
print(string.whitespace)       # ' \t\n\r\x0b\x0c'

# 可打印字符
print(string.printable)        # digits + letters + punctuation + whitespace

常量的实际用途

python

import string
import random

# 生成随机密码
def generate_password(length=12):
    characters = string.ascii_letters + string.digits + string.punctuation
    return ''.join(random.choice(characters) for _ in range(length))

print(generate_password())  # 如: 'aB3$kL9!mN2@'

# 验证字符串只包含字母和数字
def is_alphanumeric(s):
    valid_chars = string.ascii_letters + string.digits
    return all(c in valid_chars for c in s)

print(is_alphanumeric('Hello123'))  # True
print(is_alphanumeric('Hello 123')) # False

# 移除标点符号
def remove_punctuation(text):
    return text.translate(str.maketrans('', '', string.punctuation))

print(remove_punctuation('Hello, World!'))  # 'Hello World'

# 生成随机字符串 ID
def random_id(length=8):
    return ''.join(random.choices(string.ascii_uppercase + string.digits, k=length))

print(random_id())  # 如: 'A3B5C7D9'

javascript

// JavaScript 没有内置字符串常量，需要自己定义
const ASCII_LOWERCASE = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
const ASCII_UPPERCASE = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
const DIGITS = '0123456789'

// 生成随机密码
function generatePassword(length = 12) {
  const chars = ASCII_LOWERCASE + ASCII_UPPERCASE + DIGITS + '!@#$%^&*()'
  return Array.from({ length }, () => chars[Math.floor(Math.random() * chars.length)]).join('')
}

Template 字符串模板

基础用法

python

from string import Template

# 创建模板（使用 $ 作为占位符）
template = Template('Hello, $name! You are $age years old.')

# 替换变量
result = template.substitute(name='Alice', age=25)
print(result)  # 'Hello, Alice! You are 25 years old.'

# 使用字典
data = {'name': 'Bob', 'age': 30}
result = template.substitute(data)
print(result)  # 'Hello, Bob! You are 30 years old.'

# 混合使用
result = template.substitute(data, name='Charlie')  # 关键字参数覆盖字典
print(result)  # 'Hello, Charlie! You are 30 years old.'

javascript

// JavaScript 模板字面量对比
const name = 'Alice'
const age = 25
const result = `Hello, ${name}! You are ${age} years old.`

// 使用函数包装
const template = (name, age) => `Hello, ${name}! You are ${age} years old.`
console.log(template('Bob', 30))

safe_substitute - 安全替换

python

from string import Template

template = Template('Hello, $name! Your score is $score.')

# substitute: 缺少变量会报错
try:
    result = template.substitute(name='Alice')
except KeyError as e:
    print(f"缺少变量: {e}")

# safe_substitute: 缺少变量保持原样
result = template.safe_substitute(name='Alice')
print(result)  # 'Hello, Alice! Your score is $score.'

特殊语法

python

from string import Template

# $$ 转义为单个 $
template = Template('Price: $$${price}')
print(template.substitute(price=99))  # 'Price: $99'

# ${name} 用于紧邻其他字符
template = Template('${item}s cost $$${price} each')
print(template.substitute(item='apple', price=2))  # 'apples cost $2 each'

# 标识符可以包含字母、数字、下划线
template = Template('$user_name at $email_123')
print(template.substitute(user_name='alice', email_123='a@b.com'))

自定义模板分隔符

python

from string import Template

# 自定义使用 % 作为分隔符
class PercentTemplate(Template):
    delimiter = '%'

template = PercentTemplate('Hello, %name!')
print(template.substitute(name='Alice'))  # 'Hello, Alice!'

# 自定义使用 {{ }} 风格
class BraceTemplate(Template):
    delimiter = '{{'
    pattern = r'''
    \{\{(?:
        (?P<escaped>\{\{) |
        (?P<named>[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*)\}\} |
        (?P<braced>[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*)\}\} |
        (?P<invalid>)
    )
    '''

# 通常使用默认的 $ 语法即可

Formatter 格式化

基础 format 方法

python

# 内置 str.format() 方法
text = "Hello, {}!".format("World")
text = "Hello, {name}!".format(name="Alice")
text = "Value: {0:.2f}".format(3.14159)  # 'Value: 3.14'

# f-string (Python 3.6+, 推荐)
name = "Alice"
age = 25
text = f"Hello, {name}! Age: {age}"

Formatter 类

python

from string import Formatter

# 基础使用
formatter = Formatter()
result = formatter.format("Hello, {name}!", name="Alice")
print(result)  # 'Hello, Alice!'

# 自定义 Formatter
class UpperFormatter(Formatter):
    """将所有值转为大写"""
    def format_field(self, value, format_spec):
        if isinstance(value, str):
            value = value.upper()
        return super().format_field(value, format_spec)

formatter = UpperFormatter()
result = formatter.format("Hello, {name}!", name="Alice")
print(result)  # 'Hello, ALICE!'

# 带默认值的 Formatter
class DefaultFormatter(Formatter):
    def __init__(self, defaults=None):
        self.defaults = defaults or {}

    def get_value(self, key, args, kwargs):
        if isinstance(key, str):
            return kwargs.get(key, self.defaults.get(key, f'<{key}>'))
        return super().get_value(key, args, kwargs)

formatter = DefaultFormatter({'name': 'Guest', 'age': 0})
print(formatter.format("Hello, {name}!", name="Alice"))  # 'Hello, Alice!'
print(formatter.format("Hello, {name}!"))  # 'Hello, Guest!'
print(formatter.format("Score: {score}"))  # 'Score: <score>'

实用示例

密码生成器

python

import string
import secrets  # 比 random 更安全

def generate_secure_password(
    length: int = 16,
    include_special: bool = True,
    exclude_similar: bool = True
):
    """生成安全密码"""
    chars = string.ascii_letters + string.digits

    if include_special:
        chars += '!@#$%^&*'

    if exclude_similar:
        # 排除容易混淆的字符
        chars = chars.translate(str.maketrans('', '', 'Il1O0'))

    # 确保包含各类字符
    password = [
        secrets.choice(string.ascii_lowercase),
        secrets.choice(string.ascii_uppercase),
        secrets.choice(string.digits),
    ]

    if include_special:
        password.append(secrets.choice('!@#$%^&*'))

    # 填充剩余长度
    password.extend(secrets.choice(chars) for _ in range(length - len(password)))

    # 打乱顺序
    secrets.SystemRandom().shuffle(password)

    return ''.join(password)

print(generate_secure_password())  # 如: 'aB3$kL9mN2xY'

配置文件模板

python

from string import Template
from pathlib import Path

# 配置模板
CONFIG_TEMPLATE = Template('''
# Application Configuration
APP_NAME=$app_name
APP_VERSION=$version
DEBUG=$debug

# Database
DATABASE_URL=$db_url
DATABASE_POOL_SIZE=$pool_size

# Server
HOST=$host
PORT=$port
''')

def generate_config(output_path: str, **settings):
    """生成配置文件"""
    defaults = {
        'app_name': 'MyApp',
        'version': '1.0.0',
        'debug': 'false',
        'db_url': 'sqlite:///app.db',
        'pool_size': '5',
        'host': '0.0.0.0',
        'port': '8000'
    }

    # 合并默认值和传入的设置
    config = {**defaults, **settings}
    content = CONFIG_TEMPLATE.substitute(config)

    Path(output_path).write_text(content)
    print(f"配置文件已生成: {output_path}")

# 使用
generate_config('config.env', app_name='ProductionApp', debug='false', port='80')

邮件模板

python

from string import Template

class EmailTemplate:
    """邮件模板管理"""

    templates = {
        'welcome': Template('''
Dear $name,

Welcome to $company! We're excited to have you.

Your account details:
- Username: $username
- Email: $email

Best regards,
$company Team
        '''),

        'password_reset': Template('''
Hi $name,

You requested a password reset. Click the link below:
$reset_link

This link expires in $expire_hours hours.

If you didn't request this, please ignore this email.
        '''),

        'order_confirmation': Template('''
Order Confirmation #$order_id

Hi $name,

Your order has been confirmed!

Items: $items
Total: $$$total

Shipping to: $address

Thank you for shopping with us!
        ''')
    }

    @classmethod
    def render(cls, template_name: str, **kwargs) -> str:
        template = cls.templates.get(template_name)
        if not template:
            raise ValueError(f"Unknown template: {template_name}")
        return template.safe_substitute(**kwargs)

# 使用
email = EmailTemplate.render(
    'welcome',
    name='Alice',
    company='TechCorp',
    username='alice123',
    email='alice@example.com'
)
print(email)

文本验证工具

python

import string

class TextValidator:
    """文本验证工具"""

    @staticmethod
    def is_valid_username(username: str) -> tuple[bool, str]:
        """验证用户名"""
        if len(username) < 3:
            return False, "用户名至少 3 个字符"
        if len(username) > 20:
            return False, "用户名最多 20 个字符"

        valid_chars = string.ascii_letters + string.digits + '_'
        if not all(c in valid_chars for c in username):
            return False, "用户名只能包含字母、数字和下划线"

        if username[0] in string.digits:
            return False, "用户名不能以数字开头"

        return True, "有效"

    @staticmethod
    def sanitize_filename(filename: str) -> str:
        """清理文件名"""
        # 移除或替换不安全的字符
        valid_chars = string.ascii_letters + string.digits + '._-'
        return ''.join(c if c in valid_chars else '_' for c in filename)

    @staticmethod
    def mask_sensitive(text: str, visible: int = 4) -> str:
        """遮蔽敏感信息"""
        if len(text) <= visible:
            return '*' * len(text)
        return text[:visible] + '*' * (len(text) - visible)

# 使用
validator = TextValidator()

print(validator.is_valid_username('alice_123'))  # (True, '有效')
print(validator.is_valid_username('123abc'))     # (False, '用户名不能以数字开头')

print(validator.sanitize_filename('my file (1).txt'))  # 'my_file__1_.txt'
print(validator.mask_sensitive('1234567890'))  # '1234******'

与 JS 的关键差异

特性	Python string	JavaScript
字符串常量	内置 `string.ascii_*` 等	需要自定义
模板语法	`$name` 或 `${name}`	`${expression}`
模板安全替换	`safe_substitute()`	无（需要自己处理）
自定义格式化	Formatter 类	无内置支持
推荐方式	f-string	模板字面量

常见陷阱

python

from string import Template

# 1. substitute 缺少变量会报错
template = Template('Hello, $name!')
# template.substitute()  # KeyError: 'name'
template.safe_substitute()  # 'Hello, $name!' (安全)

# 2. $ 需要转义
template = Template('Price: $price')  # 这里 $price 是变量
template = Template('Price: $$100')   # 这里 $$ 转义为 $

# 3. 变量名后面紧跟字符
template = Template('$names')  # 变量名是 names
template = Template('${name}s')  # 变量名是 name，后面跟 s

# 4. 字符串常量是不可变的
# string.ascii_lowercase += 'äöü'  # 不能修改

# 5. 大小写敏感
import string
'A' in string.ascii_lowercase  # False
'A' in string.ascii_uppercase  # True
'A' in string.ascii_letters    # True

小结

string 模块提供字符串常量：ascii_letters、digits、punctuation 等
Template 类使用 $name 语法进行字符串替换
safe_substitute() 在变量缺失时不会报错
Formatter 类允许自定义格式化行为
推荐使用 f-string，更简洁、更强大
Template 适合用户可编辑的模板场景

文件与系统

文本与数据

数学与随机

日期与时间

数据结构增强

开发工具

并发编程

网络编程

数据存储

工具函数

Web 框架

HTTP 客户端

数据处理

数据库

测试

CLI 工具

配置管理

string 字符串工具

学习目标

概述

字符串常量

常量的实际用途

Template 字符串模板

基础用法

safe_substitute - 安全替换

特殊语法

自定义模板分隔符

Formatter 格式化

基础 format 方法

Formatter 类

实用示例

密码生成器

配置文件模板

邮件模板

文本验证工具

与 JS 的关键差异

常见陷阱

小结

string 字符串工具 ​

学习目标 ​

概述 ​

字符串常量 ​

常量的实际用途 ​

Template 字符串模板 ​

基础用法 ​

safe_substitute - 安全替换 ​

特殊语法 ​

自定义模板分隔符 ​

Formatter 格式化 ​

基础 format 方法 ​

Formatter 类 ​

实用示例 ​

密码生成器 ​

配置文件模板 ​

邮件模板 ​

文本验证工具 ​

与 JS 的关键差异 ​

常见陷阱 ​

小结 ​

string 字符串工具

学习目标

概述

字符串常量

常量的实际用途

Template 字符串模板

基础用法

safe_substitute - 安全替换

特殊语法

自定义模板分隔符

Formatter 格式化

基础 format 方法

Formatter 类

实用示例

密码生成器

配置文件模板

邮件模板

文本验证工具

与 JS 的关键差异

常见陷阱

小结