資料型別-字串
資料型別 (Data Types)
字串型別 (String)
Python 字串資料型別是變數值以一對單引號（’）、雙引號（”）或三引號（’’’）括起來。
'This is a string in Python' # 單引號括起來的字串
"This is a string in Python" # 雙引號括起來的字串
'''This is a string in Python''' # 三個單引號括起來的字串
"""This is a string in Python""" # 三個雙引號括起來的字串
可以將字串文字指派給變數，如下所示。
str1 = 'This is a string in Python'
print(str1)
str2 = "This is a string in Python"
print(str2)
由一對三個單引號或三個雙引號括起來的字串，可表示多行的字串。
str1 = '''This is
the first
Multi-line string.
'''
print(str1)
str2 = """This is
the second
Multi-line
string."""
print(str2)
到這裡你可能會發現這不就是前面介紹的註釋嗎？沒錯，在 Python 中其實並沒有真的提供多行註釋，三引號構成的就是字串，只是註釋並沒有賦值給變數。
另外你可能也會好奇，為何提供二種表示方式，不能只提供一種嗎？這是當單引號或雙引號也作為字串的一部份時，如文字需要嵌入雙引號作為字串的一部分，則應將其放入單引號中。同樣，如果字串包含單引號作為字串的一部分，則應將其寫在雙引號中。
str1 = 'Welcome to "Python Tutorial" on TutorialsTeacher'
print(str1)
str2 = "Welcome to 'Python Tutorial' on TutorialsTeacher"
print(str2)
字串是字元有序的集合，可以用 len() 函數來檢索長度，也可以使用索引取得某個項目的值（字串或字元）。
- 正向遞增序號：從頭部開始向結尾遞增，由 0 向上遞增。
- 反向遞減序號：從結尾向頭部反向遞減，由 -1 開始遞減。
如下表格所示：
| -11 | -10 | -9 | -8 | -7 | -6 | -5 | -4 | -3 | -2 | -1 |
| 零 | 壹 | 貳 | 叄 | 肆 | 伍 | 陸 | 柒 | 捌 | 玖 | 拾 |
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
取得一個字元：使用 字串[索引] 提取字串中指定索引的字元。
str1 = "零壹貳叄"
# 提取索引 2 的字元。
print(str1[2]) # 貳
# 提取索引 -1 的字元。
print(str1[-1]) # 叄
取得多個字元：使用 字串[起始索引:結束索引:間隔值] 來提取字串裡的字元，表示提取字串從起始索引開始，到結束索引結束，但不含結束索引本身，每次間隔值後再提取字元，而間隔值預設為 1 ，可以不寫。
str1 = "零壹貳叄"
# 提取索引 1 到 2 的字串，不含索引 3。
print(str1[1:3]) # 壹貳
# 提取索引 0 到 2 的字串。
print(str1[0:3]) # 零壹貳
# 若從第一個字元開始，則起始值可以省略不寫。
print(str1[:3]) # 零壹貳
# 提取索引 1 到最後的字串。
print(str1[1:4]) # 壹貳叄
print(str1[1:]) # 壹貳叄
str2 = "零壹貳叄肆伍陸柒捌玖拾"
# 提取索引 3 到 -3 的字串。
print(str2[3:-3]) # 叄肆伍陸柒
#提取索引 -5 到最後的字串。
print(str2[-5:]) # 陸柒捌玖拾
# 提取索引是偶數的字串。
print(str2[::2]) # 零貳肆陸捌拾
# 提取索引是奇數的字串。
print(str2[1::2]) # 壹叄伍柒玖
# 將字串倒過來
print(str2[::-1]) # 拾玖捌柒陸伍肆叄貳壹零
字串是一個不可變的物件。因此，無法對其進行修改。嘗試在某個索引處分配不同的字元會導致錯誤。
str3 = "Hello"
str3[0] = "A" # TypeError: 'str' object does not support item assignment
跳脫字元(Escape Sequences)
在 Python 中，反斜線 \ 作為跳脫字元，若字串中需要含特殊字元如 Tab、換行等，就需要使用反斜線 \ 開頭，後面跟著特殊字元的指定字元，例如下表：
| 跳脫字元 | 說明 | 範例 |
|---|---|---|
\' |
單引號「’」 | str1 = “這是\‘單引號” print(str1) |
\" |
雙引號「”」 | str1 = “這是\“雙引號” print(str1) |
\\ |
反斜線 | str1 = “這是\\反斜線” print(str1) |
\n |
換行 | str1 = “這是\n換行” print(str1) |
\r |
游標移到列首 | str1 = “這是\r游標移到列首” print(str1) |
\t |
Tab 鍵 | str1 = “這是\tTab” print(str1) |
\b |
倒退鍵(BackSpace) | str1 = “這是\b倒退鍵(BackSpace)” print(str1) |
\x |
以十六進位表示字元 | str1 = “\x48\x69” print(str1) |
\o |
以八進位表示字元 | str1 = “\110\151” print(str1) |
字串前加r
如果在字串前加r，可以防止跳脫字元被轉譯，相當於取消跳脫字元的功能。
str1 = "Hello,\nPython"
print(str1)
str2 = r"Hello,\nPython"
print(str2)
字串運算子(Operator)
算術運算子不能對字串進行運算處理，但是，有一些特別的運算子是可以用在字串運算處理的，如下所列：
| 運算子 | 說明 | 範例 |
|---|---|---|
| + | 加，將右邊字串附加到左邊字串 | a = ‘hello,’ b = ‘python’ print(a + b) |
| * | 乘，連接同一字串的多個副本 | a = ‘python,’ print(a * 3) # python,python,python, |
| [] | 傳回指定索引的字串 | a = ‘Python’ print(a[2]) # t |
| [:] | 傳回由:分隔的兩個索引所指定範圍內的字串 |
a = ‘Python’ print(a[2:4]) # th |
| in | 比較左邊字串是否存在於右邊字串，存在則回傳 True，否則 False |
a = ‘Python’ print(‘x’ in a) # False print(‘y’ in a) # True print(‘p’ in a) # False |
| not in | 比較左邊字串是否不存在於右邊字串，不存在則回傳 True，否則 False |
a = ‘Python’ print(‘x’ not in a) # True print(‘y’ not in a) # False |
字串函數
下列是常用的字串函數。
| 函數 | 說明 | 範例 |
|---|---|---|
| str() | 強制轉換數值為字串型別 | a = 3.0 b = “輸入的數值是：” print(b + str(a)) # 輸入的數值是：3.0 |
| lower() | 傳回原始字串的副本，其中所有字元都轉換為小寫 | a = “PYTHON” print(a.lower()) # python |
| upper() | 傳回大寫的字串。符號和數字不受影響 | a = “python” print(a.upper()) # PYTHON |
| count() | 計算指定子字串在目標字串中出現的次數。 | a = “banana” result = a.count(“a”) print(result) # 3 |
| capitalize() | 傳回字串的副本，其中第一個字元大寫，其餘字母小寫。 | a = “python” print(a.capitalize()) # Python |
| find() | 傳回給定字串中第一次出現的子字串的索引（區分大小寫）。如果未找到子字串，則傳回 -1。 | a = “hello world” print(a.find(“world”)) # 6 |
| index(x) | 傳回給定字串中第一次出現的子字串的索引。 | a = “hello world” print(a.index(“o”)) # 4 |
| replace() | 傳回字串的副本，其中所有出現的子字串都替換為另一個子字串。 | a = “hello world” print(a.replace(“world”, “Python”)) # hello Python |
| split() | 從指定分隔符號拆分字串並傳回包含字串元素的清單物件。 | a = “1,2,a,b” b = a.split(“,”) # [‘1’, ‘2’, ‘a’, ‘b’] |
| join() | 傳回一個字串，它是字串與指定可迭代的字串元素作為參數的串聯。 | a = [1, 2, ‘a’, ‘b’] print(“-“.join(a)) # 1-2-a-b |
| strip() | 去除字串的左邊與右邊的空白字元。 | a = “ hello “ print(a.strip()) # hello |
| lstrip() | 去除字串左邊的空白字元。 | print(a.lstrip()) |
| rstrip() | 去除字串右邊的空白字元。 | print(a.rstrip()) |
字元的編碼
無論是數字、英文字母或是中文字元，在 Python 裡都有一個獨一無二的數字去對應它們，這個數字就是它們的「字元碼」。
要查看字元的字元碼，可以利用 Python 的 ord() 函數。 ord 是 ordinal 的縮寫，也就是序數的意思，此函數回傳的是十進位的整數。
print(ord("A")) # 65
print(ord("a")) # 97
print(ord("林")) # 26519
ASCII 編碼
- 範圍: 0–127（7位元）。
- 特點: 最早的字元編碼之一，僅適用於英文及一些控制字元（如換行、空格）。
-
用途: 英文和基本符號的表達，廣泛用於早期計算機。
ASCII 是 使用 7 個位元定義文字，2 的 7 次方等於 128，相當於定義了 128 個字元。在這 128 字元中有 33 個字元是無法顯示的控制字元，其它則是可以顯示的字元，例如：+、-、=、0 到 9、大寫 A 到 Z、小寫 a 到 z 等，可以利用 Python 的
chr()函數，chr是 character 的縮寫，此函數會回傳 ASCII 或 Unicode 的字元。print(chr(65)) # A print(chr(97)) # a print(chr(26519)) # 林
Unicode 編碼
- 範圍: 覆蓋幾乎所有已知文字（目前支援超過 143,000 個字元）。
- 特點: 提供全球文字的統一編碼，字元編碼以數值（碼點）表示（例如 U+0041 表示字母 A）。
-
用途: 解決不同文字編碼不兼容的問題，成為現代計算的基礎。
從上面的範例中，你可以看到字元的編碼，Python 的字元是採 「Unicode」來編碼的。在 Unicode 編碼的前 128 個碼是保留給 「ASCII」碼使用，所以原先存在於 ASCII 碼中的英文大小寫、標點符號、…等，是可以正常在 Unicode 碼中使用。
早期每種語系的編碼各自獨立，相同的字元可能對應到不同語言的文字，也就產生亂碼的問題，為了讓全球語系統使用者可以彼此用電腦溝通，Unicode 把所有語言都統一到一套編碼裡。
另外，可以使用前面介紹過的跳脫字元「\」來列印 ASCII 字元或 Unicode 字元。
\ooo列印以 8 進位表示的 ASCII 字元，其中ooo表示 3 個數字，各別從 0 到 7 的數字。 \xoo列印以 16 進位表示的 ASCII 字元，其中oo表示 2 個 16 進位的值，即 0 ~ 9 與 a ~ f 的值。 \uoooo列印一個 Unicode 字元，其中 oooo 表示 4 個 16 進位的值。 # 8 進位 print(oct(65)) # A print("\101") # A # 16 進位 print(hex(65)) # A print("\x41") # A # Unicode print(hex(26519)) # 林 print("\u6797") # 林
UTF-8 編碼
- 範圍: 支援 Unicode 的所有字元。
- 特點: 可變長度編碼（1 到 4 個位元組），與 ASCII 向後兼容。
-
用途: 全球最常用的文字編碼方式，適用於網頁和跨平台應用。
UTF-8 是針對 Unicode 字符集的可變長度編碼方式，這是網際網路目前所遵循的編碼方式，UTF-8 使用 1 ~ 4 個 byte 表示一個字符，這種編碼方式會根據不同字符變化編碼長度。
ANSI 編碼
- 範圍: 0–255（8位元）。
- 特點: 是非標準的術語，通常指早期的 Windows 系統使用的區域性編碼，如 Windows-1252。
-
用途: 在西方語系（如英語、法語）中表達額外的符號和語言。
ANSI(American National Standards Institute，美國國家標準協會) 是一種字符編碼方案，主要用於表示美國英語字符。但現在提到的 ANSI 編碼是指擴展的 ANSI 編碼，即 Windows 的 code page 編碼。對於不同的地區和語言，擴展的 ANSI 編碼使用不同的 code page，像繁體中文是 cp950（cp 分別是 code 程 page 的縮寫）。
Big5 編碼
- 範圍: 兩個位元組（1 個字元佔 2 個位元組）。
- 特點: 台灣和香港常用的繁體中文編碼，涵蓋常用的中文字。
- 用途: 適用於繁體中文的早期系統和文件。
cp950 編碼
- 範圍: 與 Big5 相似（雙位元組編碼）。
- 特點: 微軟實現的 Big5 延伸版本，包含更多的繁體中文字。
- 用途: Windows 系統中的繁體中文支援。
GB2312 編碼
- 範圍: 不常見的編碼頁，專門設計用於某些特殊需求。
- 特點: ISO 8859-15 的別名，涵蓋西歐語言並加入歐元符號。
- 用途: 西歐語系的擴展支持。
65001
- 範圍: 等同於 UTF-8。
- 特點: Windows 系統內部對 UTF-8 的代碼頁表示。
- 用途: 在 Windows 中設置 UTF-8 作為預設編碼。
實作練習
Lab 1：字串型別與轉換
題目：
請將以下變數內容結合成一個完整的句子，並將數字轉換為字串後輸出：
name = "Owen"
age = 9
hobby = "coding"
輸出應為： Owen is 9 years old and loves coding.
解答：
name = "Owen"
age = 9
hobby = "coding"
result = name + " is " + str(age) + " years old and loves " + hobby + "."
print(result)
Lab 2：處理跳脫字元與子字串提取
題目：
字串 text = “***Python\nis\tawesome!***“，請完成以下操作：
- 移除所有的跳脫字元，將其轉換為 “***Python is awesome!***“。
- 不要取
***，使用字串索引取得，將其轉換為 “Python is awesome!”。。 - 提取單字 “awesome” 並輸出。
解答：
text = "***Python\nis\tawesome!***"
print(text)
# 移除跳脫字元
clean_nt = text.replace("\n", " ").replace("\t", " ")
print(clean_nt) # ***Python is awesome!***
# 前後3碼不要取
clean_text = clean_nt[3:-3]
print(clean_text)
# 提取 "awesome"
wordlist = clean_text.split()
print(wordlist)
word = wordlist[-1]
print(word) # awesome
Lab 3：字串運算與方法應用
題目：
- 給定字串 s = “ Learn Python, Python is fun! “，去除前後空白並將所有文字轉為小寫。
- 計算字串中 Python 出現的次數。
- 將 Python 替換為 coding，並輸出結果。
解答：
s = " Learn Python, Python is fun! "
# 去除前後空白並轉小寫
s_cleaned = s.strip().lower()
print(s_cleaned) # learn python, python is fun!
# 計算 "Python" 的出現次數（不分大小寫）
count = s_cleaned.count("python")
print(count) # 2
# 替換 "Python" 為 "coding"
s_replaced = s_cleaned.replace("python", "coding")
print(s_replaced) # learn coding, coding is fun!
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