#!/usr/bin/env python
# coding: utf-8

# <p style="text-align:center">
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# </p>

# [![Open In Colab](https://colab.research.google.com/assets/colab-badge.svg)](https://colab.research.google.com/github/twMr7/Python-Machine-Learning/blob/master/04-String_Operations.ipynb)
# 
# 
# # 4. `str` 字串操作
# 
# `str` 字串是以字元為元素的序列資料結構，字串的語法使用單引號或雙引號包起來，一樣的引號要成對使用。
# 
# 元素內容是按照儲存順序的 index 存取，語法為 **`[ index ]`**。 如果按照由前往後的順序，**第一個元素 index 是0**，依次往後遞增； 如果反過來由後往前存取，**最後一個元素 index 可以用-1**，依次向前遞減。
# 
# | 字串範例                     | 說明                                          |
# |------------------------------|-----------------------------------------------|
# | `''`                         | 空字串                                        |
# | `"Python's"`, `'Python"s'`   | 字串用單引號或雙引號包起來                    |
# | `'Python\'s\n'`              | 特殊字元前面要加反斜線 `\`                    |
# | `r'c:\Users\name'`           | 引號前置碼`r`保留字串呈現的原貌（raw string） |
# | `"This" "is" "concatenated"` | 相鄰的字串會自動被串接起來                    |
# 
# - 內建函式 `str()` 用來建構新字串，或將物件轉成字串。
# - 內建函式 `hex()`、`bin()` 分別可以用來將數值轉換成十六進位及二進位的數字字串。
# - 內建函式 `chr()` 可以用來將字碼轉換成對應的字元，是 `ord()` 的逆向操作。
# - 內建函式 `len()` 可以用來回傳字串的長度。
# - 內建函式 `print()` 可以用來將字串內容輸出至畫面。
# 
# 字串類別本身有很多專屬的方法，請參閱官方文件 [Text Sequence Type — str](https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#text-sequence-type-str)。以下僅列出常用的幾個：
# - `format()` 用來格式化字串。
# - `count()` 計算某個子字串出現幾次。
# - `find()` 找出子字串出現的位置。
# - `lower()` 返回全部是小寫的複本。
# - `upper()` 返回全部是大寫的複本。
# - `replace()` 將子字串全部替換成指定的字串。
# - `split()` 將字串按照指定的分隔符號切割。
# - `strip()` 移除字串前後的空白字元。
# 
# 字串也是序列容器，所以一般 immutable 序列容器的共同方法也都可以用，參閱官方文件 [Common Sequence Operations](https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#common-sequence-operations)。
# 

# ### § 字串是不能就地變更的序列容器。
# 
# 字串在建立後，元素內容**不可以**就地變更（immutable）。

# In[1]:


# 對字串元素指定新值會造成錯誤
s = 'Pithon'
s[1] = 'y'


# ### § 透過切割、重複複製、及串接的操作可以產生新字串。

# In[2]:


# 使用 [from:to:interval] 的語法切割片段範圍
# 使用加號 '+' 串接字串
s = s[0] + 'y' + s[2:]
print(s)


# In[3]:


# 使用乘號 '*' 重複複製序列元素
s = 3 * (s + ' ') + 'rocks!'
print(s)


# ### § 讀取某位置的索引值不能超過範圍，但片段的指定可以容許超過範圍。

# In[4]:


print('length of string is ' + str(len(s)))
# 超出索引值範圍會造成錯誤
s[60]


# In[5]:


# 指定的片段不存在返回空字串
s[21:60]


# ### § 字串類別本身有許多好用的方法，可以用來操作子字串

# In[6]:


# 數一數字串裡有幾個空格字元
print('There are ' + str(s.count(' ')) + ' spaces')


# In[7]:


# 將空格字元用逗號取代
s = s.replace(' ', ',')
print('New comma separated string is: ' + s)


# In[8]:


# 將逗號分隔的片段切割成子串
print(s.split(sep = ','))


# ## 4.1 用 `format()` 格式化字串
# 使用大括號 `{` `}` 保留需要格式化字串的位置，裡面可以指定欄位名稱及格式規則。（註: 以下格式是簡化過的版本，完整的定義請參閱官方文件 [6.1.3. Format String Syntax](https://docs.python.org/3/library/string.html#format-string-syntax)）
# <p>
#     <center>格式化語法： <b>`{` `欄位名稱` `:格式規則` `}`</b></center>
# </p>
# 
# - `欄位名稱`：可以用數字或文字命名。欄位名字所在的位置，會被指定用某個格式化後的文字取代。
# - `格式規則`：指定用來從原物件資料轉成字串的規則，如欄位寬、小數點位數、左右對齊等。格式的規則按照以下語法順序指定，中括號不是語法的一部份，只是用來區隔每一種可有可無的格式選項：
# 
# <p>
#     <center>格式規則順序： [[`空白填補字元`]`對齊`] [`#`] [`0`] [`寬度`] [`.小數點精度`] [`格式類型`]</center>
# </p>
# 
# - `對齊`
# 
# | 對齊選項  |  說明     |
# |-----------|-----------|
# | **`<`**   | 靠左對齊  |
# | **`>`**   | 靠右對齊  |
# | **`^`**   | 置中      |
# 
# - `#`：指定顯示數值進制的前綴符號。
# - `0`：針對數值格式，指定在空白處補 `'0'`。
# - `寬度`：指定欄位寬。
# - `.小數點精度`：指定小數點後面幾位數
# - `格式類型`
# 
# | 格式類型  |  說明     |
# |-----------|-----------|
# | **`s`**   | 字串      |
# | **`c`**   | 字元      |
# | **`b`**   | 二進位    |
# | **`d`**   | 十進制整數    |
# | **`x`**   | 小寫字母十六進制整數  |
# | **`X`**   | 大寫字母十六進制整數  |
# | **`f`**   | 浮點數，預設小數點以下6位  |
# | **`e`**   | 小寫字母科學記號  |
# | **`E`**   | 大寫字母科學記號  |
# | **`%`**   | 將浮點數轉換為百分比  |

# ### § `format` 指定欄位名稱

# In[9]:


import math
# 用數字指定欄位名字，數字對應的是format()裡的參數順序
print('Math constants: π = {0}, e = {1}, τ = {2}'.format(math.pi, math.e, math.tau))


# In[10]:


# 欄位可以重複指定使用
print('Math constants: π = {0},\n τ = {1}, \tτ 其實就是 2π = 2 * {0}'.format(math.pi, math.tau))


# In[11]:


# 數字欄位的名字可以不用照順序
print('Math constants: π = {2}, e = {0}, τ = {1}'.format(math.e, math.tau, math.pi))


# In[12]:


# 如果全部欄位都按照順序，一個蘿蔔一個坑，那欄位裡的數字可以省略
'Math constants: π = {}, e = {}, τ = {}'.format(math.pi, math.e, math.tau)


# In[13]:


# 用文字指定欄位名字，而因為format()裡也明確指定參數的名字，所以參數列出來的順序就不重要了
print('Math constants: π = {Pi}, e = {e}, τ = {Tau}'.format(e=math.e, Pi=math.pi, Tau=math.tau))


# In[14]:


# 欄位可以重複指定使用
print('Math constants: π = {Pi}, τ = {Tau}, τ 其實就是 2π = 2 * {Pi}'.format(Pi=math.pi, Tau=math.tau))


# In[15]:


m = [math.pi, math.e, math.tau]
# list 卸載會塞到對應順序的欄位
print('Math constants: {}, {}, {}'.format(*m))


# In[16]:


n = {'pi': math.pi, 'e': math.e, 'tau': math.tau}
# dict 卸載會塞value到對應key的欄位
print('Math constants: π = {pi}, τ = {tau}, e = {e}'.format(**n))
# 或是只卸載 key
print('Math constants: {}, {}, {}'.format(*n))


# ### § `format` 指定寬度、對齊與空白填補

# In[17]:


# 靠左，空白處補 '-'
print('{:-<30}'.format('left aligned'))


# In[18]:


# 靠右
print('{:>30}'.format('right aligned'))


# In[19]:


# 置中，空白處補 '*'
print('{:*^30}'.format('centered'))


# ### § `format` 指定數值格式與小數精度

# In[20]:


# 沒有進制前綴符號
print('int: {0:d};  hex: {0:x};  oct: {0:o};  bin: {0:b}'.format(42))


# In[21]:


# 加上進制前綴符號
print('int: {0:d};  hex: {0:#x};  oct: {0:#o};  bin: {0:#b}'.format(42))


# In[22]:


# 改變小數精度
print('constant π = {0:<030.2f}'.format(math.pi))


# In[23]:


# 改變數值顯示格式
print('constant π = {0:>030.2e}'.format(math.pi))


# In[24]:


# 用百分比顯示
print('π% = {:.3%}'.format(math.pi))