Python 3 文字列フォーマットガイド

Python 3における文字列フォーマットのメカニズムは、コードを書く際に非常に便利で強力なツールです。文字列を扱う場面では、データを表示するために変数を文字列に組み込んだり、表示形式を調整したりすることがよくあります。ここでは、Python 3で文字列のフォーマットを行うための様々な方法について、包括的に解説します。

1. 古典的な文字列連結 (String Concatenation)

最も基本的な方法は、+ 演算子を使用して文字列を連結する方法です。これは、単純な文字列同士を結合するのに便利ですが、大量のデータを処理する際には効率が悪い場合があります。

python
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name = "John"
age = 30
greeting = "Hello, my name is " + name + " and I am " + str(age) + " years old."
print(greeting)

ここでは、name と age を文字列として結合しています。しかし、整数を文字列に変換するために str() を使う必要があるため、コードが少し冗長になります。

2. ％演算子を使ったフォーマット (旧式の方法)

Python 2から引き継がれた方法で、% 演算子を使って文字列をフォーマットすることができます。これも広く使われていましたが、可読性が低く、他の方法に比べてやや古典的な手法とされています。

python
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name = "John"
age = 30
greeting = "Hello, my name is %s and I am %d years old." % (name, age)
print(greeting)

ここでは、%s は文字列に、%d は整数に対応するプレースホルダとして使われます。この方法は、コードが簡潔である一方で、データ型の間違いがあるとエラーになるため注意が必要です。

3. str.format()メソッド

Python 3では、str.format() メソッドが登場し、文字列のフォーマットをより柔軟に、かつ可読性を高めて実現できるようになりました。この方法では、フォーマット指定子を {} として使用し、引数を format() メソッド内で指定します。

python
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name = "John"
age = 30
greeting = "Hello, my name is {} and I am {} years old.".format(name, age)
print(greeting)

{} はプレースホルダとして使われ、format() メソッド内で指定された変数の値が順番に挿入されます。特定の位置にデータを挿入することも可能です。

python
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greeting = "Hello, my name is {0} and I am {1} years old. {0} is a great name.".format(name, age)
print(greeting)

4. f-strings (フォーマット済み文字列リテラル)

Python 3.6以降、最も直感的で効率的な方法として、f-strings（フォーマット済み文字列リテラル）が導入されました。文字列の前に f を置き、波括弧 {} 内に変数や式を直接埋め込むことができます。

python
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name = "John"
age = 30
greeting = f"Hello, my name is {name} and I am {age} years old."
print(greeting)

f-stringsは、コードが簡潔で読みやすく、パフォーマンスが優れているため、現在最も推奨される方法です。また、式も埋め込むことができるため、複雑な計算を直接文字列内で行うこともできます。

python
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greeting = f"Next year, I will be {age + 1} years old."
print(greeting)

5. 複雑なフォーマットの指定

文字列フォーマットでは、データ型だけでなく、表示の形式も指定することができます。例えば、浮動小数点数の桁数を制限したり、文字列の配置を調整したりすることが可能です。

数値のフォーマット

str.format()やf-stringsを使って、数値の表示形式を指定できます。例えば、小数点以下の桁数を指定したり、通貨記号を追加したりすることができます。

python
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pi = 3.14159
formatted_pi = f"Value of pi: {pi:.2f}"  # 小数点以下2桁
print(formatted_pi)

このコードでは、{pi:.2f} によって、pi の値が小数点以下2桁で表示されます。

整数の桁数やパディングの指定

整数に対しても、桁数を揃えたり、ゼロで埋めたりすることができます。

python
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num = 42
formatted_num = f"Number: {num:05d}"  # ゼロ埋めで5桁
print(formatted_num)

このコードでは、整数 42 が 00042 と表示されます。

6. パラメータ名を使ったフォーマット

str.format() や f-strings では、位置引数だけでなく、キーワード引数を使ってフォーマットすることもできます。これにより、コードの可読性がさらに向上します。

python
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greeting = "Hello, {name}. You are {age} years old.".format(name="John", age=30)
print(greeting)

f-stringsでも同様に、キーワード引数を使ったフォーマットが可能です。

python
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name = "John"
age = 30
greeting = f"Hello, {name}. You are {age} years old."
print(greeting)

7. まとめ

Python 3で文字列をフォーマットする方法にはさまざまな選択肢があります。以下の方法が主に使用されます。

1. 文字列連結：基本的な方法だが、複雑な文字列の結合には不向き。

2. ％演算子：古典的な方法で、簡単だが可読性が低くなることがある。

3. str.format() メソッド：柔軟で可読性が高い。

4. f-strings（Python 3.6以降）：最も直感的でパフォーマンスに優れている。

文字列のフォーマットを適切に使い分けることで、コードをより簡潔で効率的に保つことができます。特にf-stringsはシンプルで高速であり、現在最も推奨される方法です。