【Python】 f-string(f文字列)の使い方: 基本から書式指定子まで

# f-stringの最小例
name = "Alice"
age = 20
msg = f"名前は{name}、年齢は{age}です"
print(msg)

# {} の中は式を書ける
a, b = 7, 3
print(f"{a} + {b} = {a + b}")         # 式(加算)
print(f"平方は {b**2}")               # べき乗
print(f"長さは {len('hello')}")       # 関数呼び出し

# 変数・式をそのまま埋め込む
user = "bob"
items = ["pen", "notebook"]
count = len(items)
print(f"{user}さんのアイテム数は{count}個({items})です")

name, n = "Carol", 42
print(f"Hi {name} #{n}")

# デバッグに便利な = 指定子 (Python 3.8+)
path = "/usr/local/bin"
n = 5
print(f"{path=}, {n=}, {n*2=}")

# 変換フラグの例
text = "こんにちは\n"  # 改行を含む
print(f"デフォルト: {text}")
print(f"!s: {text!s}")
print(f"!r: {text!r}")  # エスケープを含む表現
print(f"!a: {'αβ'!a}")   # 非ASCIIを\x, \u などで表現

# { と } を文字として出す
print(f"ブレースは {{ と }} です")

# フォーマット指定の基本
x = 1234.5678
print(f"[{x:10.2f}]")   # 幅10, 小数2桁
print(f"[{x:>10.2f}]")  # 右寄せ
print(f"[{x:^10.2f}]")  # 中央寄せ

# 幅と配置
headers = ("item", "qty", "price")
rows = [("apple", 3, 120), ("banana", 10, 58), ("kiwi", 1, 240)]
print(f"{headers[0]:<10} {headers[1]:>5} {headers[2]:>8}")
for name, qty, price in rows:
    print(f"{name:<10} {qty:>5d} {price:>8d}")

# 埋め文字とゼロ埋め
n = 42
print(f"[{n:_>6}]")   # '_'で右側に埋め
print(f"[{n:*^6}]")   # '*'で中央寄せ
print(f"[{n:06}]")    # 0埋め(幅6)

# 精度の指定
x = 1/3
print(f"{x:.2f}")  # 2桁に丸め
print(f"{x:.5f}")  # 5桁に丸め
print(f"{12345.6789:.3g}")  # 有効桁数3

p, n = 12, -12
print(f"{p:+d}, {n:+d}")  # +12, -12
print(f"{p: d}, {n: d}")  #  12, -12
print(f"{p:-d}, {n:-d}")  # 12, -12 (デフォルト)

# 桁区切り
m = 1234567890
print(f"{m:,}")   # カンマ
print(f"{m:_}")   # アンダースコア

# 大文字/小文字指定
n = 48879
print(f"{n:x}")  # 16進(小文字)
print(f"{n:X}")  # 16進(大文字)
y = 12345.678
print(f"{y:e}")  # 指数(小文字e)
print(f"{y:E}")  # 指数(大文字E)

# 整数の基数
n = 255
print(f"{n:b}")     # 2進
print(f"{n:o}")     # 8進
print(f"{n:x}")     # 16進(小)
print(f"{n:#x}")    # 0x接頭辞あり
print(f"{n:#X}")    # 0X接頭辞あり

# 浮動小数の表記
x = 1234.56789
print(f"{x:.2f}")  # 2桁固定
print(f"{x:.3e}")  # 指数表記
print(f"{x:.6g}")  # 有効桁数6

# パーセント表記
rate = 0.12345
print(f"{rate:.1%}")  # 小数1桁の百分率
print(f"{rate:.2%}")  # 小数2桁

# シンプルな通貨風表示
amounts = [1200, 9876543, -350]
for a in amounts:
    sign = "-" if a < 0 else ""
    print(f"{sign}¥{abs(a):,}")

# localeを使った例(環境に依存します)
import locale
locale.setlocale(locale.LC_ALL, "ja_JP.UTF-8")  # 環境にこのロケールが必要
n = 1234567.8
print(locale.currency(n, grouping=True))  # 例: '￥1,234,567.80'

# 日付をf-stringで整形
from datetime import datetime
dt = datetime(2024, 5, 1, 14, 30, 5)
print(f"{dt:%Y-%m-%d %H:%M:%S}")   # 2024-05-01 14:30:05
print(f"{dt:%Y年%m月%d日(%a) %H時%M分}")  # ローカライズは環境に依存

# 三項演算子や関数呼び出し
score = 78
def rank(s):
    return "A" if s >= 80 else "B" if s >= 65 else "C"

print(f"点数:{score} 評価:{rank(score)} "
      f"合否:{'合格' if score >= 60 else '不合格'}")

# dict, list 参照
user = {"name": "Alice", "age": 30}
nums = [10, 20, 30]
print(f"{user['name']}さんは{user['age']}歳です。最初の数は{nums[0]}です")

# 動的な幅や精度
pi = 3.1415926535
w, p = 8, 4
print(f"[{pi:{w}.{p}f}]")   # 幅w, 小数p桁
n = 255
base = "X"  # 'x' or 'X'
print(f"{n:#{base}}")       # 0x/0X付きで16進

# 複数行のf-string
from textwrap import dedent
user = "Bob"
items = ["pen", "notebook"]
block = f"""
    ユーザー: {user}
    点数: {sum([40, 30])}
    アイテム: {", ".join(items)}
"""
print(dedent(block).strip())

# fr文字列の例
path = r"C:\Users\name"
pat  = r"\d+"
print(fr"Path={path}, Regex={pat}, テスト={'\n'.join(['A','B'])!r}")

# 参考: 簡易ベンチマーク(結果は環境で変わります)
import timeit
print("f-string:", timeit.timeit("name='A'; n=1; f'{name} {n}'", number=1_000_000))
print("format():", timeit.timeit("name='A'; n=1; '{} {}'.format(name,n)", number=1_000_000))
print("%演算子  :", timeit.timeit("name='A'; n=1; '%s %d' % (name,n)", number=1_000_000))

# 悪い例: 入力をevalで評価しない
# good例: SQLはパラメータ化する
import sqlite3
conn = sqlite3.connect(":memory:")
cur = conn.cursor()
cur.execute("CREATE TABLE t(id INT, name TEXT)")
name = "Alice'); DROP TABLE t; --"
cur.execute("INSERT INTO t VALUES (?, ?)", (1, name))  # 安全なプレースホルダ
conn.commit()
print("OK")