Python字元串應用示例

一、字元串基礎操作

Python中字元串是不可變對象，但是可以通過一些基本操作對字元串進行修改、拼接、截取等操作。具體包括：

1、字元串索引：通過索引獲取字元串中某個位置的字元，如s=’Hello’，s[0]就是’H’

s = 'Hello'
print(s[0])

2、字元串切片：通過切片獲取部分位置的字元，如s=’Hello’，s[1:3]就是’el’

s = 'Hello'
print(s[1:3])

3、字元串拼接：使用”+”操作符將兩個或多個字元串拼接在一起，如s1=’Hello’，s2=’World’，s1+s2就是’HelloWorld’

s1 = 'Hello'
s2 = 'World'
print(s1 + s2)

4、字元串重複：使用”*”操作符將一個字元串重複多次，如s=’Hello’，3*s就是’HelloHelloHello’

s = 'Hello'
print(3 * s)

二、字元串格式化

Python中提供了多種字元串格式化的方式，具體包括：

1、字元串格式化表達式：使用”%”操作符對字元串進行格式化，如s = ‘I am %s, and %d years old.’ % (‘Tom’, 18)，結果為’I am Tom, and 18 years old.’

s = 'I am %s, and %d years old.' % ('Tom', 18)
print(s)

2、str.format方法：使用{}佔位符進行字元串格式化，如s = ‘I am {}, and {} years old.’.format(‘Tom’, 18)，結果為’I am Tom, and 18 years old.’

s = 'I am {}, and {} years old.'.format('Tom', 18)
print(s)

3、f-string方法：使用f前綴對字元串進行格式化，如name = ‘Tom’, age = 18，s = f’I am {name}, and {age} years old.’，結果為’I am Tom, and 18 years old.’

name = 'Tom'
age = 18
s = f'I am {name}, and {age} years old.'
print(s)

三、字元串常用方法

Python中提供了多個字元串處理的方法，常用方法包括：

1、字元串長度len()：獲取字元串的長度

s = 'Hello'
print(len(s))

2、字元串查找find()方法：查找指定字元串出現的位置，如果找到則返回索引值，否則返回-1

s = 'Hello'
print(s.find('llo'))
print(s.find('xxx'))

3、字元串替換replace()方法：將指定字元串替換為另一個字元串

s = 'Hello'
print(s.replace('llo', 'rld'))

4、字元串分割split()方法：將字元串按照指定分隔符進行切分，返回一個列表

s = 'Hello,World'
print(s.split(','))

5、字元串大小寫轉換lower()/upper()方法：將字元串全部轉為小寫/大寫

s = 'HeLLo'
print(s.lower())
print(s.upper())

四、字元串正則表達式

正則表達式是一種用於匹配文本的模式，Python中提供了re模塊用於支持正則表達式的處理。常用正則表達式符號包括：

1、字元匹配：如s = ‘apple’，re.findall(‘a.’, s)返回[‘ap’]，’.’表示匹配任意一個字元

import re

s = 'apple'
print(re.findall('a.', s))

2、字符集合匹配：如s = ‘apple’，re.findall(‘[aeiou]’, s)返回[‘a’, ‘e’]，'[aeiou]’表示匹配集合中任意一個字元

import re

s = 'apple'
print(re.findall('[aeiou]', s))

3、重複匹配：如s = ‘aabbcc’，re.findall(‘a+’, s)返回[‘aa’]，’+’表示匹配前面的字元(或字符集合)重複一次或多次

import re

s = 'aabbcc'
print(re.findall('a+', s))

4、分組與引用：如s = ‘apple:banana’，re.findall(‘(\w+):(\w+)’, s)返回[(‘apple’, ‘banana’)]，'(\w+)’表示匹配一個單詞字元(字母、數字、下劃線)一次或多次，並將匹配結果以元組的形式返回

import re

s = 'apple:banana'
print(re.findall('(\w+):(\w+)', s))

五、字元串加解密

加解密是指將原始數據進行加密或解密處理，保障數據傳輸和存儲的安全性。Python中提供了多個常用的加解密模塊，包括：

1、base64模塊：將二進位數據進行base64編碼或解碼

import base64

data = b'Hello'
# base64編碼
b64_data = base64.b64encode(data)
print(b64_data)
# base64解碼
origin_data = base64.b64decode(b64_data)
print(origin_data)

2、hashlib模塊：常用哈希演算法包括MD5、SHA1等，將原始數據進行哈希處理，並生成摘要信息

import hashlib

data = b'Hello'
# MD5哈希
md5 = hashlib.md5()
md5.update(data)
print(md5.hexdigest())
# SHA1哈希
sha1 = hashlib.sha1()
sha1.update(data)
print(sha1.hexdigest())

3、pycryptodome模塊：常用對稱加密演算法包括AES、DES等，使用密碼對原始數據進行加密、解密處理

from Crypto.Cipher import AES
from Crypto.Random import get_random_bytes

data = b'HelloWorld'
# 隨機生成16位元組的密碼
key = get_random_bytes(16)
# 使用AES CBC模式進行加密
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC)
ct_data = cipher.encrypt(data)
print(ct_data)
# 使用AES CBC模式進行解密
cipher = AES.new(key, AES.MODE_CBC, iv=cipher.iv)
pt_data = cipher.decrypt(ct_data)
print(pt_data)

六、字元串處理實例

實例：給定一個字元串，統計其中英文單詞出現的頻率，並按照頻率從高到低進行排序輸出

import re

s = 'The quick brown fox jumps over the lazy dog'
# 先將字母數字字元外的其他字元替換為空格
s = re.sub('[^a-zA-Z0-9]', ' ', s)
# 將字元串按照空格進行分割，並統計單詞出現的頻率
freq = {}
for word in s.split():
    freq[word] = freq.get(word, 0) + 1
# 按照頻率從高到低進行排序輸出
sorted_freq = sorted(freq.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)
for word, count in sorted_freq:
    print(f'{word}: {count}')

七、結語

以上僅是Python中字元串處理的一些常用操作和使用示例，Python中還有很多強大的字元串處理模塊和方法，能夠滿足各種複雜的業務需求。