PYTHON LESSON 049
字符串变形金刚
掌握 upper / lower / title / capitalize、replace、find / count 等字符串函数。
00 · 学习目标
这一课要解决什么？
学完后，你应该能够
- s.upper() / s.lower() 大小写变身
- s.replace(旧词, 新词) 批量替换
- s.find(词) 找位置、s.count(词) 数次数
01 · 核心概念
字符串的大小写转换、查找与替换
字符串的大小写转换、查找与替换：字符串不只是能存起来，还随身带着一整套加工工具。用“变量名.函数名()”的方式就能调用，比如 slogan.upper()。这些工具不会改变原字符串，而是返回一个加工好的新字符串。
GESP Python 4 级 · 字符串及其函数正则表达式不在低等级字符串必修范围，但复杂模式匹配时应使用 re，而不是堆叠大量 split/find。
02 · 语法与规则
先记住这 3 条，再开始写程序
s.upper() / s.lower() 大小写变身先准确读出这条写法的结构与作用。
s.replace(旧词, 新词) 批量替换换一组最小数据，手工推演一次结果。
s.find(词) 找位置、s.count(词) 数次数再用边界值或反例确认它的适用条件。
03 · 完整实例
代码、运行结果和解释放在一起看
# 校园广播站 · 口号变身器
slogan = "study hard, have fun every day!"
print("原口号：", slogan)
print("大写版：", slogan.upper())
print("小写版：", slogan.lower())
print("标题版：", slogan.title())
print("首字母版：", slogan.capitalize())
print("——————")
new_slogan = slogan.replace("fun", "joy")
print("替换后：", new_slogan)
print("“day”第一次出现的位置：", slogan.find("day"))
print("字母 a 出现的次数：", slogan.count("a"))原口号： study hard, have fun every day! 大写版： STUDY HARD, HAVE FUN EVERY DAY! 小写版： study hard, have fun every day! 标题版： Study Hard, Have Fun Every Day! 首字母版： Study hard, have fun every day! —————— 替换后： study hard, have joy every day! “day”第一次出现的位置： 27 字母 a 出现的次数： 3
字符串函数返回加工后的新字符串，原字符串本身不会被改动。
04 · 逐步理解
每一步只解决一个问题
- 01
字符串随身带着工具箱
字符串不只是能存起来，还随身带着一整套加工工具。用“变量名.函数名()”的方式就能调用，比如 slogan.upper()。这些工具不会改变原字符串，而是返回一个加工好的新字符串。
slogan.upper() - 02
大小写三兄弟
upper() 全部变大写，适合强调；lower() 全部变小写，常用来忽略大小写做比较；title() 让每个单词首字母大写，像英文标题。三个工具各管一件事，记住单词就记住了用法。
print(slogan.upper()) print(slogan.lower()) print(slogan.title()) - 03
capitalize 只动第一个字母
capitalize() 只把整句的第一个字母变大写、其余变小写，和 title() 的“每个单词都大写”完全不同。对比输出里的“标题版”和“首字母版”，用一句话向同桌说清它们的区别。
print(slogan.capitalize()) - 04
replace 批量换词
replace(旧词, 新词) 会把字符串里所有旧词一次性换成新词，一个不漏。广播站把 fun 换成 joy，一条命令全部搞定。记住要用变量接住返回值，替换结果才留得下来。
new_slogan = slogan.replace("fun", "joy") - 05
find 与 count 当侦探
find(词) 返回这个词第一次出现的位置（从 0 开始数，找不到返回 -1）；count(词) 统计它出现了几次。位置 27 和次数 3，先自己数一数，再和程序对答案。
print(slogan.find("day")) print(slogan.count("a")) - 06
给班级口号做变身
把 slogan 换成你们班的口号，依次输出四种形态，再用 replace 设计一个“隐藏版”口号。字符串函数还有很多，遇到新需求先想：有没有现成的工具可以调用？
05 · 练习与检验
自己写出来，才算真正学会
- 1运行变身器，观察口号的四种形态
- 2把口号换成自己班的再变身一次
- 3用 replace 把 fun 换成别的词
- 4用 find 和 count 调查一个字母
06 · 完整知识
继续理解定义、规则和适用边界
第一次学习先完成上面的六个步骤；需要查定义、核对规则、分析误区或理解“为什么”时，再展开对应知识章。
编码与文本字符串、转义、切片与格式化从不可变字符序列到检索、拆分、拼接、格式化和常用判断方法。＋
正式定义
str 是不可变的 Unicode 字符序列。下标访问单个字符，切片生成新字符串；任何看似“修改字符串”的方法都会返回新对象。
必须掌握
- 下标从 0 开始，负下标从末尾开始；切片 s[start:stop:step] 不包含 stop，step 不能为 0。
- 转义序列用于在字面量中表示换行、制表、引号、反斜杠或码点；原始字符串仍有末尾反斜杠限制。
- find 找不到返回 -1，index 找不到抛 ValueError；count 统计不重叠出现次数。
- split 把字符串拆成列表，join 用一个字符串连接可迭代对象中的字符串，strip 只删除两端字符。
- f-string 的格式说明可控制宽度、对齐、精度、进制和百分比；格式化不改变原值。
- isalpha/isdigit 等按 Unicode 定义，不只识别英文字母和 ASCII 数字。
STRING LITERALS
字符串转义序列速查
表中写法用于普通字符串字面量。原始字符串 r'...' 会保留多数反斜杠，但不能以奇数个反斜杠结束。
| 写法 | 含义 |
|---|---|
\\ | 反斜杠 \ |
\' | 单引号 |
\" | 双引号 |
\n | 换行 LF |
\r | 回车 CR |
\t | 水平制表 |
\b | 退格 |
\f | 换页 |
\v | 垂直制表 |
\a | 响铃 |
\ooo | 八进制值 ooo 的字符（最多三位） |
\xhh | 十六进制值 hh 的字符（必须两位） |
\N{name} | 按 Unicode 正式名称指定字符 |
\uxxxx | 16 位十六进制 Unicode 码点 |
\Uxxxxxxxx | 32 位十六进制 Unicode 码点 |
反斜杠 + 换行 | 忽略物理换行，继续同一逻辑行 |
STR PUBLIC METHODS
字符串公开方法完整速查
以下覆盖 Python 3.12 str 的公开方法。所有方法都返回结果或判断值，不会原地改变字符串。
| 方法 | 核心作用 |
|---|---|
capitalize | 首字符大写，其余字符小写 |
casefold | 用于无大小写文本匹配的强力小写化 |
center | 按宽度居中并填充 |
count | 统计非重叠子串次数 |
encode | 按编码方案转为 bytes |
endswith | 判断是否以指定后缀结束 |
expandtabs | 把制表符展开为空格 |
find | 查找子串，找不到返回 -1 |
format | 按格式字段生成字符串 |
format_map | 使用映射提供格式字段 |
index | 查找子串，找不到抛 ValueError |
isalnum | 是否全为字母或数字且非空 |
isalpha | 是否全为字母且非空 |
isascii | 是否所有字符码点都小于 128 |
isdecimal | 是否全为十进制数字字符且非空 |
isdigit | 是否全为数字字符且非空，范围比 isdecimal 广 |
isidentifier | 是否可作 Python 标识符的形状 |
islower | 是否有大小写字符且都为小写 |
isnumeric | 是否全为数值字符且非空，范围比 isdigit 广 |
isprintable | 是否全为可打印字符或为空串 |
isspace | 是否全为空白字符且非空 |
istitle | 是否符合标题式大小写 |
isupper | 是否有大小写字符且都为大写 |
join | 用当前字符串连接一组字符串 |
ljust | 按宽度左对齐并填充 |
lower | 转为小写 |
lstrip | 删除左端指定字符集合 |
maketrans | 创建 translate 使用的转换表 |
partition | 按首次分隔符拆成三元组 |
removeprefix | 存在指定前缀时删除一次 |
removesuffix | 存在指定后缀时删除一次 |
replace | 替换子串，可限制次数 |
rfind | 从右侧查找，找不到返回 -1 |
rindex | 从右侧查找，找不到抛 ValueError |
rjust | 按宽度右对齐并填充 |
rpartition | 按最后一次分隔符拆成三元组 |
rsplit | 从右侧开始限制拆分次数 |
rstrip | 删除右端指定字符集合 |
split | 按分隔符拆成列表 |
splitlines | 按行边界拆分 |
startswith | 判断是否以指定前缀开始 |
strip | 删除两端指定字符集合 |
swapcase | 交换大小写 |
title | 转为标题式大小写 |
translate | 按转换表替换或删除字符 |
upper | 转为大写 |
zfill | 在符号后用 0 补齐宽度 |
常见误区
- 尝试 s[0] = 'A' 原地修改字符串
- 把 strip('ab') 误解为删除完整子串 'ab'
- find 返回 -1 后直接拿去当有效下标
- 把字节长度与字符长度混为一谈
适用边界
- 正则表达式不在低等级字符串必修范围，但复杂模式匹配时应使用 re，而不是堆叠大量 split/find。
- 面向用户的字符计数还可能涉及组合字符和字素簇，len 统计的是 Unicode 码点序列长度。
程序组织函数、参数、返回值与作用域用明确的输入、输出和职责拆分程序，理解参数绑定、作用域、递归与可变对象。＋
正式定义
函数把一段可复用行为绑定到名字。调用时实参按规则绑定到形参，函数执行后用 return 交回结果；没有显式 return 时返回 None。名字解析遵循局部、闭包、全局、内置的 LEGB 顺序。
必须掌握
- 位置参数先于关键字参数；默认值在 def 执行时创建一次，不应直接使用可变容器作默认值。
- return 立即结束当前函数；return a, b 实际返回一个元组。
- 函数内赋值默认创建局部变量；global 声明模块级名字，nonlocal 声明最近外层函数名字。
- 传参传递的是对象引用；函数是否影响调用方取决于对象是否可变以及函数是否原地修改。
- 递归必须有可到达的终止条件，并要考虑调用深度、重复子问题和栈空间。
- 纯函数更容易测试；把输入输出、计算逻辑和全局状态分开能显著减少错误。
常见误区
- 可变默认参数在多次调用间共享
- 忘记 return 导致得到 None
- 局部变量遮蔽全局同名变量
- 递归没有缩小问题规模
适用边界
- lambda 只能包含一个表达式，适合短小的排序键，不适合塞入复杂业务逻辑。
- 装饰器、生成器和闭包属于函数模型的进阶应用，应在基本参数与作用域稳定后学习。
Python 基础程序执行、输入输出、变量与数据类型从一条语句怎样执行开始，系统掌握 print、input、变量、对象、类型与显式转换。＋
正式定义
Python 程序由语句和表达式组成，通常按从上到下的顺序执行。变量名通过赋值绑定到对象；对象有类型和值。input() 始终返回 str，是否转换成 int 或 float 必须由题意决定。
必须掌握
- print(*objects, sep=' ', end='\n') 可以控制对象之间的分隔符和末尾字符。
- input(prompt) 读取一行并去掉行末换行符，返回值一定是字符串。
- 赋值符号 = 建立或更新名字与对象的绑定；== 才是相等比较。
- 核心标量类型包括 int、float、bool、str 和 NoneType；bool 是 int 的子类，但语义上应当用于真假判断。
- int、float、str、bool 可做显式类型转换；转换可能失败，不能把任意文本直接当数字。
- 注释以 # 开始；规范的变量名应表达含义，不能使用关键字。
常见误区
- 把 input() 的结果直接与整数相加
- 混淆 = 与 ==
- 用 float 表示必须精确的十进制金额却不考虑误差
- 变量名覆盖 print、list 等内置名称
适用边界
- 课程先讲同步的文本输入输出；文件、网络、图形界面和异步输入分别在对应章节说明。
- Python 的变量没有固定类型，但对象有类型；这不等于程序可以随意混用类型。
Python 基础运算符、表达式与优先级完整区分算术、比较、逻辑、成员、身份和位运算，并用优先级表消除歧义。＋
正式定义
表达式求值得到一个值。运算符规定如何组合操作数；当一个表达式含多个运算符时，优先级和结合方向决定求值顺序，括号可以明确改变顺序。
必须掌握
- / 总是得到浮点结果；// 是向负无穷方向取整的整除；% 与 // 满足 a == (a // b) * b + a % b。
- 比较可以链式书写，如 0 <= x < 10；and/or 会短路并返回最后求值的操作数，不一定返回 bool。
- == 比较值是否相等，is 比较是否为同一个对象；判断 None 应写 is None。
- in/not in 做成员测试；对 dict 测试的是键。
- 位运算作用于整数的二进制位；负整数按无限长二进制补码语义理解。
- 复杂表达式即使能靠优先级正确运行，也应使用括号表达意图。
常见误区
- 把 // 当成简单截断
- 用 is 比较数字或字符串的值
- 忘记 and 的优先级高于 or
- 连续位移、比较和逻辑运算却不加括号
适用边界
- 浮点数比较受二进制表示误差影响，需要按问题选择容差。
- 运算符可由自定义类重载，因此相同符号对不同类型可能有不同语义。
完成检查