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轻松学习编程的游戏化网站汇总(很全了)

轻松学习编程的游戏化网站汇总(很全了)

1世纪必备技能中,计算机、开车无疑成了必修,而口才、英语、撩妹可能还要因人而异。今天小编给大家汇总了和游戏结合的编程学习平台,让这门枯燥的课程尽量变得有趣。有适合作为入门的编程游戏,还有些可能需要有不错的编程功底才能所向披靡。

需要说明的是,不少都是国外的,好像被打脸了,菜鸟还是先去百度下怎么翻墙吧。

先详细介绍15个平台,其他相关的只罗列。

Codecademy

订阅: 免费

语言: HTML/CSS, Python, PHP, Ruby, APIs, Javascript, jQuery

针对级别: 初学者

这个平台是互联网上最热门、或许也是获得赞誉最多的游戏化学习平台。重要的是,它是完全免费的。

这个平台囊括了包括Javascript、jQuery、HTML/CSS、Python、PHP、Ruby和APIs等诸多语言的教学,总计有100种课程,每种都包含5到20节课。尽管譬如web与游戏设计之类的复杂内容也有涉及,但这个平台主要针对的是完全不了解什么是“if语句”的初学者。Codecademy有一套徽章和成就系统,学习者完成的课程越多,就能获得越多的徽章和点数。

Codes chool

订阅: 付费

课程: Ruby, JavaScript, HTML/CSS, Python, iOS, Git, Databases, Electives

针对级别: 中级水准到经验丰富的开发者

Code school的座右铭:“最好的学习方式就是实践”。它与Codecademy的不同之处在于:Code school将视频内容、在浏览器中编程以及游戏化结合在一起,完美地搭配起来。与Codecademy类似,Code school也会向学习者发放徽章、点数与成就。重要的是:这个平台是与Open Badges合作的,而后者会收集许多来自不同平台的徽章,并将其展示给更多人。

Treehouse

订阅: 付费(有免费试用)

课程: Android, C#, CSS, Databases, Design, Development, Digital Literacy, Game Development, HTML, iOS, JavaScript, PHP, Flask, Swift, Python, Ruby, WordPress, Java, Web Design, PHP, WordPress, 包括研讨会及课程。

针对级别: 初学者到高级水平的开发者

除了徽章、成就与视频之外,Treehouse还提供了测试。此外,学习者还能参加编程挑战——必须快速将之前在视频中所学到的内容运用出来。观看视频与完成测试都能获取点数与徽章,Treehouse的终极任务是帮助潜在的雇主查看应聘者的职业技能。

CodinGame

订阅: 免费

课程: C, C++, Java, C#, PHP, Python, Ruby, Javascript, Objective-C, Go, Haskell, Scala, Perl, Dart, Bash, Pascal, Groovy, Clojure, VB.NET, Lua, F#, OCami, Swift, Rust

针对级别: 初学者到高级水平的开发者

大多数游戏化平台都使用了徽章、成就与点数系统,但CodinGame则不然,它在学习过程中使用了真正的游戏。与Codecademy等平台不同,CodinGame对学习者的奖励是内在性质的。其课程包含20多种编程语言,一切都是实时的,学习者在浏览器上编程的同时,就能看到屏幕一角的游戏界面。

CodeCombat

订阅: 免费/特殊级别付费(9.99美元)

课程: Python, JavaScript

针对级别: 初学者到中级水平的开发者

与CodinGame类似,Codewars也是通过实际游戏让学习者学习编程的。游戏的部分是按照幻想RPG动漫游戏的风格来设计的,屏幕分为两部分,分别是代码编辑器与迷宫游戏——有一系列命令操纵用户的化身小人,如果代码输入错误,就会扣掉一定的生命点数,错误太多的话,小人就会死掉。每个级别包含不同的任务,比如搜集宝石、打败怪兽以及找出通往下一关的路。

Checkio

订阅: 免费

课程: Python

针对级别: 高级开发者

这个平台的课程只限于Python编程语言,学习者可以通过完成挑战来学习编程,不过还有另一个目标:在整个社区中分享疑难编程问题,以寻求解决方案。Checkio希望开发者与其他社区成员分享问题,以便群策群力,共同解决问题。Checkio让用户真正解决编程问题,而Codecademy就如Avramenko所称:只能让大家读读代码。

FightCode

订阅: 免费

课程: JavaScript

针对级别: 初学者

这个平台的主要目标是通过机器人创建让用户学习JavaScript,学习者需要创建一个机器人,来击败敌手的机器人,创建每个新机器人都能让用户提高自己的JavaScript技能。这个平台有游戏排行榜,用户可以追踪到自己的进步与成就。到目前为止,已经有2.7万个机器人参与了游戏。

Robocode

订阅: 免费

课程: Java

针对级别: 初学者到高级开发者

Robocode平台同样需要学习者创建东西,打败敌手,不过这次换成了坦克,使用的语言是Java和.NET,战斗实时显示在屏幕上,创建一台坦克很快也很容易,但想要将它改造成一台杀戮机器,则需要数千行代码。如果这台坦克写得很糟糕,就更容易被击伤。

Code Hunt

订阅: 免费

课程: Java与C#

针对级别: 初学者到高级开发者

这个看起来很有意思的游戏化平台是由微软研究院开发的,为大家学习Java和C#提供了平台。一开始用户可能会误以为游戏的目标是“寻找、存储并获取尽可能多的代码片段”,但稍后就会明白,关键在于以优雅的方式改写代码片段,以便返回预期的结果。此外,这也是一个创建私人与公共游戏的机会,每个游戏都是基于一组(且仅一组)参数。

Dungeons and Developers(地下城与开发者)

订阅: 免费

课程: HTML, CSS, AJAX, jQuery, APIs等等

针对级别: 中级到高级的开发者

对RPG游戏的爱好者来说,看到这个标题就会想起一款经典的RPG游戏《龙与地下城》(D&D),猜得没错!与这款游戏类似,这个游戏化平台的创建者使用技能树来展示用户的进步情况。在技能树上的每个技能点都有自己独特的图标,这些技能包括HTML、CSS、AJAX等等。

Ruby Warrior(Ruby战士)

订阅: 免费

课程: Ruby on Rails

针对级别: 中级开发者

在这里可以学到Ruby编程知识,就如名称暗示的那样,游戏中的战士小人必须战斗并开启下一关,其中得分越多越好,并且每个关卡都会增加新功能。通过游戏,学习者可以提高自己关于循环、条件及其它方面的知识了解,不妨一试。

Hack n Slash

订阅: 通过Steam

课程: 黑客技术

针对级别: 初学者

这个平台的游戏灵感来自于塞尔达系列——通过在游戏中对属性进行重调,让用户学到编程的概念。用户需要重写游戏代码,并根据需要进行调整。在游戏中,可以调整的内容包括生物的行为、与世界互动的方式。基本上来说,这款游戏无需遵循规则。

Code Wars

课程:Ruby,JavaScript,Coffeescript,计划中Python,Java,PHP,和Objective-C等

针对级别:初学者到高级开发者

虽然你在Code Wars上不会带上法师的帽子,但是你可以通过完成kata,或者编程挑战来收集点数获得升级。一个kata可以由不同的语言完成,这样你就可以很好的理解不同的语言如何完成同样的任务。

这个以武术/武士为主题的系统充满了乐趣和吸引力–每次当你完成了一个kata,你将会得到荣誉点数。收集足够的荣誉点数使你提升到下个级别,解锁更多的编程挑战。你也可以通过编写自己的kata,评论别人的kata,或者推荐你的朋友来到Code Wars获取荣誉点数。

这些挑战都非常有趣和实用,并且Code Wars是唯一一个教你测试你自己代码的站点。但是这里的说明信息很少,所以请做好大量google解决问题的准备。虽然这是一个缓慢的过程,但是它确实是一个学习真正写代码是什么样子的好方法。

它不像Code Combat那么傻瓜式,但是支持更多的语言,并且对于初学者来说更加成熟。Code Wars也拥有一个很强力的社区,它能够帮助初学者入门并且坚持下去。并且升级和获得声望奖励对自己也是一种鼓励!

Screeps

订阅: 免费

课程: JavaScript

Screeps 是一个为 JavaScript 程序员准备的大型多人在线游戏(MMO)。

这个游戏是一个开放的策略游戏,游戏中你控制的单位被称为 creeps ,它可以帮你获得资源、建立自己的领地等等。作为一个多人在线游戏,意味着你的 creeps 会被其他 creeps 所包围。

通过编写 JavaScript 来控制你的 creeps 。(Screeps=scripting your creeps)。学习如果玩该游戏,你可以查看文档。

代码坦克(CodeTank)

课程:JavaScript程序员及学习者


代码坦克是一款相当有趣且极具挑战性的编程对战游戏,也是全球首个JavaScript程序员的在线编程对战游戏,由腾讯AlloyTeam和HTML5梦工场联合出品,这个在线坦克仿真游戏平台,采用HTML5、Javascript、CSS3、NodeJS、MongoDB等Web技术来构建一个基于互联网的在线智能坦克机器人战斗仿真引擎。

代码坦克用游戏的方式进行编程语言学习,很有趣,玩家只能通过JavaScript语言来编写属于自己的坦克机器人, 并用代码和算法让坦克动起来,并更具战斗力。

其他类似的网站

· Git Game?—这是一个终端游戏,用来考察你的 Git 命令知识?。

· Elevator Saga?—?你的任务是使用 JavaScript 编程控制电梯的运动。目标是要高效地接送乘客。

· CodeChef?—?在这里你可以解决实际问题、参加不同的比赛,这些比赛每月都会进行。

· Hacker.org 这里有一系列的谜题和测试,可以用来测试你的编程知识。为了通过这一系列的测试,你需要解决问题并做很多的分析工作。

· Pex forfun?—?这是微软开发的一个游戏,在这个游戏中你需要和其他的程序员进行比拼。而代码就是你的武器。

· Rankk?—?你需要解决一系列由易到难的问题。这个游戏是对 Pyramid 游戏的复刻,Pyramid里面有很多逻辑和数学问题。

· TopCoder?—?在这个游戏里你不光可以解决问题,还可以获取真金白银。来自全世界知名IT公司的程序员在这里互相挑战,为的就是赢得他们的奖品。

· Google Code Jam?—?Google 大赛上已经解决的算法问题。在这里你可以自己试一试。

· Python Challenge—?玩家可以通过 Python 编程解决问题并提升等级。

· 《程序员该知道的那些编程比赛网站》

· 《寓教于乐:Vim大冒险游戏》:玩游戏,学习 Vim

解谜

· Lumosity?—?一组能够训练大脑的游戏,由科学家和游戏设计师一同开发。

· ALGorithm Geeks?—?一个交流讨论算法的 Google 群组。

· CodeKata?—妙趣横生的编程问题。

· LessThanDot?—?一个专门论坛,程序员在这里发布一些比较困难的编程挑战。

· The Daily WTF?—?类似BYOD(Bring Your Own Device)模式,不过这里是BYOD(Bring Your Own Code)程序员们编写他们自己的代码片段放在这里,用来解决一些比较困难的问题。

· Peking University JudgeOnline for ACIP/ICPC?—?这里包含了不同比赛中涉及到的不同的问题。你可以实时的解决问题并且查看结果,你的答案也会被验证是否正确。

· University of Valladolid Online Judge?—与北京大学OJ平台类似,但是包含了不同的问题。

· Programming Praxis—这个博客每周都会出一些新的编程问题。

· Project Euler?—?包含了很多复杂的数学问题,这让发烧友们感到非常开心。

编程练习

· 4Clojure?—?在这里你可以通过解决一些不同难易程度的问题来学习 Clojure 。

· Prolog Problems?—?你可以在这里练习逻辑编程。

· Ruby Quiz?—每周 Ruby 谜题。

· Codingbat?—?由很多 Java 和 Python 的习题(难度各有不同)。

· Cyber-dojo?—?在这里,你可以在在线评分系统的监督下进行编程练习。

· Sphere Online Judge?—?各种各样的编程问题。

· Code Wars?—?8 种编程语言教学。

· Rosalind?—?通过解决实际问题来学习算法和生物信息学。

面试前的准备练习

· LeetCode?—这个网站是为了帮助程序员准备面试而创建的。在这里你可以找到不同领域的典型问题。

· Career Cup?—?程序员面试时最容易被问到的真实问题。

1章 引言

1.1 格式化字符串的重要性

1.1.1 提高代码可读性和维护性

在编程领域,尤其是Python这样的高级语言中,字符串格式化不仅是数据与信息传递的桥梁,更是代码整洁、优雅的基石。试想,倘若程序中的字符串犹如未经雕琢的原石 ,杂乱无章地嵌入各种变量与数据,代码将如同迷宫般难以阅读和理解。反之,若运用得当的字符串格式化技术,能使代码行云流水,意蕴清晰,宛如一幅精心布局的织锦 ,让每一位审阅者都能迅速把握其脉络,轻松进行修改与扩展。

以一个简单的例子来揭示其魅力:假设有两个变量 nameage ,分别存储着一个人的姓名和年龄。传统的拼接方式可能如下:

message="My name is " + name + " and I am " + str(age) + " years old."

而使用字符串格式化后,这段代码可以简化为:

message=f"My name is {name} and I am {age} years old."

后者不仅更简洁,且直观地展现了各部分数据的对应关系 ,提升了代码的可读性。当需要调整消息格式或添加更多属性时,只需在相应位置稍作改动,无需牵一发而动全身,大大增强了代码的维护性。

1.1.2 数据展示与交互应用实例

在现实世界的应用场景中,字符串格式化扮演着至关重要的角色。无论是日志记录、数据分析报告、用户界面输出,还是API响应、数据库查询结果,乃至Web页面的动态内容生成,都离不开对数据进行精准、美观的格式化处理。

例如 ,在数据分析项目中,我们可能需要定期生成包含图表与关键统计数据的报告邮件。借助字符串格式化,可以轻松整合各类数据并按预设样式呈现:

summary=f"""
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <title>Data Analysis Report</title>
</head>
<body>
    <h1>Weekly Sales Overview</h1>
    <p>Total sales: ${total_sales:,}</p>
    <p>Average order value: ${avg_order_value:.2f}</p>
    <img src="data:image/png;base64,{chart_base64}" alt="Sales Trend Chart">
</body>
</html>
"""

上述代码展示了如何利用f-string将总销售额、平均订单价值等数值精确格式化,并嵌入HTML邮件模板中。同时,还以Base64编码的方式插入了动态生成的销售趋势图表。这种高度定制化的信息呈现方式,无疑提升了数据的可视化效果与沟通效率。

通过这些实例 ,我们深刻感受到字符串格式化对于提升代码质量、实现高效数据交互以及打造优质用户体验的关键作用。接下来的文章将进一步探讨Python中字符串格式化的演变历程、详细用法、实战应用以及高级技巧,帮助读者全面掌握这一核心技能。

第2章 Python字符串格式化的演变历程

2.1 百分号(%)格式化时代

2.1.1 基础语法与类型替换符

在早期Python版本中,百分号(%)符号作为主要的字符串格式化手段。该机制借鉴了C语言的printf风格,通过特定的占位符和类型指示符匹配变量值。例如,要将整数和浮点数格式化到字符串中,我们可以这样做:

age=30
pi_value=3.1415926535
print("I am %d years old, and pi is approximately %.2f." % (age, pi_value))

这里,%d用于整数,%.2f则限制浮点数到两位小数。

2.1.2 示例:使用%操作符进行简单和复杂格式化

除了基本类型的格式化外,%操作符还能处理更为复杂的结构,比如元组和字典。考虑如下案例:

person=('Alice', 27, 'Engineer')
salary_info={'name': 'Bob', 'age': 32, 'job': 'Manager', 'salary': 60000}

# 元组格式化
print("Name: %s, Age: %d" % person)

# 字典格式化(需配合**运算符)
print("Name: %(name)s, Age: %(age)d, Job: %(job)s, Salary: $%(salary)d" % salary_info)

2.2.format()方法的革新

2.2.1 format方法的基本用法

随着Python 2.6版本的发布,.format()方法被引入 ,为字符串格式化带来了更大的灵活性。此方法允许通过花括号 {} 来指定位置索引或关键字参数。下面是一些基本用法:

name="Alice"
age=30
print("Hello, {}! You are {} years old.".format(name, age))  # 位置参数
print("Greetings, {name}! Your age is {age}.".format(name=name, age=age))  # 关键字参数

2.2.2 参数位置与关键字参数

.format() 方法支持混合使用位置参数和关键字参数,使得开发者能够更加灵活地组织格式化字符串:

first_name="Eve"
last_name="Smith"
print("{1}, {0}. Welcome!".format(first_name, last_name))  # 位置索引
print("{lname}, {fname}! Today's special offer is for you.".format(fname=first_name, lname=last_name))  # 关键字参数

2.2.3 对齐、填充与数字格式控制

.format() 还提供了强大的对齐和填充功能,以及数字格式化选项。例如:

balance=12345.6789
print("Balance: {:>10,.2f}".format(balance))  # 右对齐,宽度10,逗号分隔,保留两位小数

2.2.4.format()进阶技巧与实战案例

在实际项目中,.format()可用于创建更复杂的消息模板,如邮件内容或报告摘要:

report_date="2022-01-01"
sales_total=50000
profit_margin=0.35
email_body="""
Dear Team,

Our sales report for {report_date} shows a total of ${sales_total:,.2f} in revenue with a profit margin of {:.2%}.

Best Regards,
Finance Department
""".format(report_date, sales_total, profit_margin)

2.3 f-string(Formatted String Literals)新时代

2.3.1 f-string的引入与基本语法

Python 3.6版引入了f-string,这是一种全新的字符串格式化方式,它直接在字符串前加上字母"f"或"F" ,然后在花括号内编写表达式。这样既提高了代码可读性,又简化了格式化过程:

product="Widget"
quantity=100
price_per_item=19.99
total_cost=f"The total cost for {quantity} {product}(s) at ${price_per_item:.2f} each is ${quantity * price_per_item:.2f}."
print(total_cost)

2.3.2 f-string的动态表达式嵌入

f-string的强大之处在于可以直接嵌入任意Python表达式,实时计算并插入结果:

name="Charlie"
greeting=f"Hello, {name.title()}! Today is {datetime.datetime.now():%Y-%m-%d}."
print(greeting)

2.3.3 f-string相比其他格式化方式的优势

相较于%操作符和.format()方法 ,f-string的主要优势包括:

  • 更好的可读性:表达式与字符串紧密相连 ,便于理解。
  • 更少的代码量:无需额外的方法调用,减少了视觉干扰。
  • 更强的表现力:支持复杂的嵌套表达式,方便在单个字符串中完成复杂逻辑。

2.3.4 使用f-string进行高效编程的实例分享

在循环、条件语句中 ,f-string能够便捷地进行动态输出:

for i in range(1, 6):
    print(f"{i}: {(i ** 2):>5}")  # 输出右对齐,宽度5的平方数

通过以上章节,我们追溯了Python字符串格式化的演进历程 ,从原始的%操作符到现代化的f-string,每一步都是为了更好地服务于程序员的需求,提高代码质量与开发效率。后续章节将进一步深入探讨各方法的细节及其在实战中的应用。

第3章 Python字符串格式化详解

3.1 百分号(%)格式化详述

3.1.1 整数、浮点数与字符串格式化规则

在百分号(%)格式化时代,整数、浮点数和字符串的格式化遵循各自的规则。整数通常使用 %d 占位符,浮点数则用 %f 表示 ,而字符串则直接用 %s 替换。还可以通过附加标志和精度说明来进一步控制输出格式:

age=37
pi=3.1415926535
name="Alice"

# 整数格式化
print("Age: %d" % age)  # 输出:Age: 37

# 浮点数格式化,保留两位小数
print("Pi: %.2f" % pi)  # 输出:Pi: 3.14

# 字符串格式化
print("Name: %s" % name)  # 输出:Name: Alice

3.1.2 复杂数据结构如元组和字典的格式化

对于复杂数据结构,如元组和字典 ,可以利用索引或键值对它们进行格式化:

person_tuple=("Alice", 37, "Engineer")
person_dict={"name": "Bob", "age": 42, "job": "Manager"}

# 元组格式化
print("Name: %s, Age: %d" % person_tuple)

# 字典格式化
print("Name: %(name)s, Age: %(age)d" % person_dict)

3.2.format()方法深入探索

3.2.1 数字格式化标志与精度控制

.format() 方法提供了丰富的数字格式化选项,包括正负号显示、对齐方式、填充字符、千位分隔符以及精度控制等。例如:

income=?50000.0
expenses=30000.0

# 显示货币值,保留两位小数 ,使用逗号分隔千位
print("Income: ${:,.2f}".format(income))
print("Expenses: ${:,.2f}".format(expenses))

# 控制浮点数精度,左对齐,填充空格
print("{:<10.3f}".format(math.pi))

3.2.2 对齐与填充字符的高级应用

对齐与填充字符功能使得格式化后的字符串在视觉上更整齐有序。可以设置左对齐、右对齐或居中对齐 ,并指定填充字符:

# 右对齐,宽度10,填充字符为'*'
print("{:>10s}".format("Hello"))

# 居中对齐 ,宽度20,填充字符为'-'
print("{:^20s}".format("World"))

3.2.3 多重与嵌套格式化实现

.format() 方法支持在同一字符串中进行多重和嵌套格式化 ,这对于构建复杂消息或模板特别有用:

# 多重格式化
print("First: {}, Second: {}".format("A", "B"))

# 嵌套格式化
print("Inner: {0:{width}s}, Outer: {1:{width}s}".format("InnerText", "OuterText", width=10))

3.3 f-string格式化特性一览

3.3.1 在循环、条件语句中使用f-string

f-string极大地简化了在循环和条件语句中进行字符串格式化的操作。直接在花括号内编写表达式,结果会实时计算并插入到字符串中:

numbers=[1, 2, 3, 4, 5]

for num in numbers:
    print(f"Square of {num} is {num ** 2}")

3.3.2 f-string中的自定义函数调用与属性引用

f-string可以直接调用函数和访问对象属性,无需额外的字符串拼接或格式化操作:

def get_full_name(first_name, last_name):
    return f"{first_name} {last_name}"

person={"first_name": "Alice", "last_name": "Smith"}
print(get_full_name(person["first_name"], person["last_name"]))

3.3.3 f-string在多线程环境下的安全性和性能考量

由于f-string是在运行时直接解析并执行表达式的,因此在多线程环境下,它们具有较高的安全性,不会因数据竞争导致意外结果。此外,f-string通常比其他格式化方法具有更好的性能,因为它们避免了临时字符串对象的创建和拼接。

通过本章的详细解析 ,我们深入了解了Python中各种字符串格式化方法的特性和用法,这些知识将成为我们在实际编程中提升代码质量和效率的重要工具。后续章节将探讨这些方法在实战中的应用,以及如何结合第三方库和模板引擎进一步增强字符串格式化功能。

第4章 实战应用

4.1 日志记录与调试

4.1.1 使用不同格式化方式生成日志信息

在软件开发中,日志是追踪系统行为、排查错误和优化性能的重要手段。不同的字符串格式化方法在日志记录上有各自的优势。

假设有一个简单的日志记录场景,我们需要记录用户登录信息:

import logging

# 定义日志器
logging.basicConfig(level=logging.INFO, format='%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s')

# 使用%操作符记录日志
username="Alice"
login_time="2022-05-01 12:00:00"
logging.info("User '%s' logged in at %s", username, login_time)

# 使用.format()方法记录日志
logging.info("User '{}' logged in at {}.", username, login_time)

# 使用f-string记录日志
logging.info(f"User '{username}' logged in at {login_time}.")

4.1.2 动态调整日志详细程度

在复杂环境中,日志记录可能会涉及大量数据,此时可以通过灵活的字符串格式化来动态调整日志详细程度。例如 ,仅在调试模式下显示完整的堆栈跟踪:

debug_mode=True
error_message="An unexpected error occurred."

if debug_mode:
    detailed_log=f"Error details: {traceback.format_exc()}"
else:
    detailed_log="Debug mode disabled; no stack trace available."

logging.error(f"{error_message}\n{detailed_log}")

4.2 数据库查询与结果输出

4.2.1 SQL查询语句构建与结果格式化

在数据库操作中,字符串格式化可以帮助我们构建SQL查询语句,并将查询结果整理成易于理解和展示的形式。例如 ,使用SQLite数据库进行查询:

import sqlite3

conn=sqlite3.connect('my_database.db')
cursor=conn.cursor()

# 使用?占位符构建安全的SQL查询(防止SQL注入)
query="SELECT * FROM users WHERE username=?"
params=("JohnDoe",)
cursor.execute(query, params)

# 获取并格式化查询结果
rows=cursor.fetchall()
formatted_rows=["ID: {}, Username: {}, Email: {}".format(row[0], row[1], row[2]) for row in rows]
print("\n".join(formatted_rows))

# 使用f-string或其他格式化方式也可以在生成报告时进行结果美化
for user_data in rows:
    print(f"User ID: {user_data[0]}, Username: {user_data[1]}, Email: {user_data[2]}")

conn.close()

4.2.2 制作报表时的数据格式转换与美化

制作报表时,往往需要将原始数据库数据转换成符合人眼阅读习惯的格式。例如,将金额数据格式化为带逗号的数字:

# 假设是从数据库获取的一列收入数据
incomes=[1234567.89, 9876543.21, 4567890.12]

# 使用.format()方法进行格式化
formatted_incomes=["${:,.2f}".format(amount) for amount in incomes]

# 或使用f-string进行格式化
formatted_incomes_f_string=[f"${amount:,.2f}" for amount in incomes]

print("Formatted incomes:\n", "\n".join(formatted_incomes_f_string))

4.3 Web开发与API响应

4.3.1 JSON格式字符串的构造与序列化

在Web开发中 ,经常需要将Python对象转换为JSON格式的字符串:

import json

user_data={"username": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}

# 使用json.dumps()方法进行序列化
json_response=json.dumps(user_data, indent=4)
print(f"JSON response: \n{json_response}")

# 或者结合f-string输出API响应
response_status=200
response_body=json.dumps(user_data)
api_response=f"HTTP/1.1 200 OK\nContent-Type: application/json\n\n{response_body}"
print(api_response)

4.3.2 HTML模板字符串的动态渲染

在构建动态网页时,字符串格式化技术与模板引擎相结合,能够实现HTML内容的动态生成。例如,使用Jinja2模板引擎:

from jinja2 import Template

template=Template("""
<html>
<body>
    <h1>Welcome, {{ username }}!</h1>
    <p>You have {{ message_count }} unread messages.</p>
</body>
</html>
""")

context={"username": "Bob", "message_count": 12}
rendered_html=template.render(context)
print(rendered_html)

通过以上章节的实战示例,我们可以看出Python字符串格式化在实际项目中的广泛应用 ,它不仅简化了数据处理流程,也提升了代码的可读性和维护性。后续章节将介绍如何根据不同场景选择最优的字符串格式化方式,以及在遵循PEP8规范的前提下,确保字符串格式化的安全性和性能表现。

第5章 高级技巧与最佳实践

5.1 性能对比:哪种格式化方式更快?

5.1.1 不同场景下的性能测试分析

为了探究Python中不同字符串格式化方法的性能差异,我们进行了一系列基准测试。以下是一些典型的测试场景和结果:

场景一:简单字符串替换

import timeit

# 测试代码
test_code="""
name="Alice"
age=30

# %操作符
s1="My name is %s, and I am %d years old." % (name, age)

# .format()方法
s2="My name is {name}, and I am {age} years old.".format(name=name, age=age)

# f-string
s3=f"My name is {name}, and I am {age} years old."
"""

# 执行测试并打印结果
print(timeit.timeit(test_code, number=1000000))

结果显示,f-string在简单字符串替换场景中速度最快 ,其次是.format()方法 ,%操作符相对较慢。

场景二:复杂嵌套与循环

import timeit

# 测试代码
test_code="""
data=[{"name": "Alice", "age": 30}, {"name": "Bob", "age": 35}]

# %操作符
s1=""
for item in data:
    s1 +="Name: %s, Age: %d\n" % (item["name"], item["age"])

# .format()方法
s2="\n".join(["Name: {item[name]}, Age: {item[age]}" for item in data])

# f-string
s3="\n".join([f"Name: {item['name']}, Age: {item['age']}" for item in data])
"""

# 执行测试并打印结果
print(timeit.timeit(test_code, number=10000))

在处理复杂嵌套和循环时,f-string依然表现出较好的性能 ,但与其他两种方法的差距缩小。.format()方法次之 ,%操作符在此场景下性能相对落后。

5.1.2 如何根据场景选择最合适的格式化方式

虽然f-string在多数情况下展现出优越的性能,但在实际编程中,选择字符串格式化方法时还需综合考虑以下几个因素:

  1. 代码可读性与维护性:f-string因其简洁明了的语法和与代码紧密结合的特性 ,通常能提高代码的可读性和维护性。特别是在需要嵌入复杂表达式或动态计算的场景中,f-string尤为出色。
  2. 兼容性需求:f-string是Python 3.6及更高版本引入的功能。如果项目需要兼容旧版本Python,只能选用%操作符或.format()方法。
  3. 团队约定与项目规范:在已有项目或团队中,可能存在对字符串格式化方法的统一要求。遵循现有规范有助于保持代码风格一致 ,降低协作成本。
  4. 微乎其微的性能差异:尽管不同方法之间存在性能差异 ,但在大多数实际应用中,这些差异可能并不显著,不足以成为选择方法的决定性因素。除非在极端性能敏感的场景下,否则应优先考虑代码的清晰度和可维护性。

总之,选择字符串格式化方法应视具体应用场景、项目需求和团队规范而定。了解每种方法的优缺点和适用场景,有助于做出最适合项目的决策。

5.2 代码风格与规范建议

5.2.1 PEP8关于字符串格式化的推荐做法

PEP8是Python官方推荐的代码风格指南。针对字符串格式化,PEP8提出以下建议:

  • 首选f-string:对于Python 3.6及以上版本的代码,推荐优先使用f-string进行字符串格式化,因为它兼具简洁性和高性能。
  • 保持一致性:在一个文件或模块中 ,应统一使用同一种字符串格式化方法。避免混用%操作符、.format()方法和f-string。
  • 合理断行:长格式化字符串可以适当断行以提高可读性。对于.format()方法和f-string,可以将参数列表或嵌入式表达式放在新的一行,并适当缩进。
  • 避免过长的参数列表:当.format()方法的参数过多时 ,可考虑使用字典传参或改用f-string以提高可读性。

5.2.2 避免潜在的字符串格式化安全风险

字符串格式化过程中,如果不正确地处理用户输入,可能导致安全漏洞 ,如SQL注入或命令注入。遵循以下原则可降低风险:

  • 对用户输入进行恰当验证和清理:在将用户输入用于字符串格式化之前,确保对其进行类型检查、长度限制、字符过滤等处理,去除潜在的恶意内容。
  • 使用参数化查询:在数据库操作中,避免直接将格式化后的字符串作为SQL查询语句,而应使用参数化查询或ORM提供的安全接口,以防止SQL注入。
  • 谨慎使用eval()exec() :避免在字符串格式化中使用eval()exec()处理用户输入,因为它们可能导致代码执行漏洞。

遵循PEP8规范和安全编码原则 ,不仅能提升代码质量,还能有效防范潜在的安全风险。在实践中灵活运用这些技巧,将使Python字符串格式化更加得心应手。

第6章 结合第三方库增强字符串格式化功能

6.1 使用str.format_map()与自定义对象

6.1.1 自定义对象属性访问优化

在Python标准库中,str.format_map()方法允许我们使用一个映射对象作为参数 ,以便更灵活地处理字符串格式化。这种方法尤其适用于自定义对象 ,它可以自动查找并获取对象的属性值。例如,假设我们有一个自定义类Person

class Person:
    def __init__(self, first_name, last_name, age):
        self.first_name=first_name
        self.last_name=last_name
        self.age=age

# 创建一个Person对象
person=Person("Alice", "Smith", 30)

# 使用str.format_map()结合dict进行格式化
data={"first_name": "Alice", "last_name": "Smith", "age": 30}
formatted_str="{first_name} {last_name}, {age} years old".format_map(data)
print(formatted_str)  # 输出:Alice Smith, 30 years old

# 直接使用自定义对象
custom_map=vars(person)
formatted_str_with_obj="{first_name} {last_name}, {age} years old".format_map(custom_map)
print(formatted_str_with_obj)  # 输出:Alice Smith, 30 years old

6.1.2collections.namedtuple与.format_map()

Python内置的collections.namedtuple可以创建带有命名字段的不可变元组,非常适合与str.format_map()结合使用。这不仅提高了代码的可读性,而且简化了格式化操作:

from collections import namedtuple

PersonTuple=namedtuple("Person", ["first_name", "last_name", "age"])
person=PersonTuple("Alice", "Smith", 30)

# 使用namedtuple与format_map结合
formatted_str="{first_name} {last_name}, {age} years old".format_map(person._asdict())
print(formatted_str)  # 输出:Alice Smith, 30 years old

6.2 结合模板引擎提升灵活性

6.2.1 Jinja2模板语言在字符串格式化中的应用

在大型项目和Web开发中,模板引擎如Jinja2提供了更强大的字符串格式化能力。Jinja2允许我们创建可复用的模板,并在其中嵌入变量、条件判断、循环等多种逻辑:

from jinja2 import Template

# 创建一个Jinja2模板
template=Template("""
<h1>Hello, {{ first_name }} {{ last_name }}!</h1>
<p>You are {{ age }} years old.</p>
{% if has_children %}
    <p>You have {{ children|length }} children.</p>
{% endif %}
""")

# 定义数据
data={
    "first_name": "Alice",
    "last_name": "Smith",
    "age": 30,
    "has_children": True,
    "children": ["Emily", "James"]
}

# 渲染模板
output=template.render(data)
print(output)

6.2.2 Django模板系统与字符串渲染

类似地 ,在Django框架中,模板系统也是字符串格式化的一种强大工具。它同样支持变量、循环、条件标签以及其他高级特性 ,使得视图层与展示层分离,提高代码组织性和可维护性:

<!-- templates/greeting.html -->
{% extends "base.html" %}

{% block content %}
<h1>Hello, {{ first_name }} {{ last_name }}!</h1>
<p>You are {{ age }} years old.</p>
{% if has_children %}
    <ul>
    {% for child in children %}
        <li>{{ child }}</li>
    {% endfor %}
    </ul>
{% endif %}
{% endblock %}

在这个示例中 ,Django视图层会传递一个包含所有必要数据的上下文给模板,并由模板负责渲染最终的HTML字符串。

通过结合Python标准库和其他第三方模板引擎,我们可以充分利用其提供的强大功能来增强字符串格式化的能力 ,从而适应更广泛的应用场景和更高的开发需求。在实际开发中 ,选择合适的方法至关重要,既能保证代码质量,又能提高工作效率。

第7章 总结与展望

7.1 回顾Python字符串格式化发展历程

Python字符串格式化历经了从%操作符到.format()方法,再到f-string(Formatted String Literals)的革新历程。%操作符作为早期的格式化手段 ,通过类型替换符提供基础的字符串替换功能;.format()方法的引入带来了参数位置与关键字参数的灵活性,以及对齐、填充、数字格式等高级控制;f-string凭借其简洁的语法、动态表达式嵌入能力和与其他格式化方式的诸多优势,已成为现代Python代码中的首选。每一代格式化方式都在前人的基础上提升了代码可读性、维护性及效率,满足了日益复杂的数据展示与交互需求。

7.2 掌握多种格式化方式的实际价值

掌握多种字符串格式化方式,不仅有助于提升代码质量、适应不同项目需求,还能在实际应用中发挥重要作用。在日志记录与调试中,灵活运用各种格式化方法可生成结构清晰、内容丰富的日志信息,便于问题定位;在数据库查询与结果输出场景中,格式化技术助力构建高效查询语句 ,美化报表数据;在Web开发与API响应中 ,通过JSON序列化、HTML模板渲染 ,实现数据与界面的无缝对接。理解并运用这些技术,有利于提升开发者在实际工作中的生产力。

7.3 未来发展趋势及新特性前瞻

展望未来,Python字符串格式化将继续沿着简洁、高效、安全的道路发展。f-string作为当前主流,有望引入更多特性以应对复杂场景,如支持异步编程、增强类型提示等。同时,第三方库与模板引擎将持续集成创新功能 ,与标准库形成互补,为开发者提供更多样化的解决方案。随着Python生态的繁荣,字符串格式化技术将在社区驱动下持续进化,为构建高质量、高性能的软件系统提供坚实支撑。在不断变化的技术浪潮中,与时俱进地掌握并运用这些工具,是每一位Python开发者提升专业素养、适应行业发展所不可或缺的。

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C 项目

1、goaccess:实时 Web 日志分析工具

2、u6a:函数式编程语言 Unlambda 的一个朴素实现,包含字节码编译器和解释器。此项目可以帮助初学者理解函数式编程的思想,并提供了实现函数式编程语言解释器的一些朴素思路。

  • 性能优异:运行性能远高于官方实现,且优于多数现有的开源实现
  • 稳定可靠:有丰富的测试样例支撑,可靠性高
  • 简单朴素:代码简单易读,且提供了实现思路文档,对初学或者完全没有学过编译原理的新手非常友好

C# 项目

3、Netch:一款 Windows 平台的开源游戏加速工具

4、ScheduleMasterCore:一款基于 .NET Core 开发的分布式任务调度系统。支持丰富的调度类型、灵活可控的系统参数、简易的 UI 操作、支持多节点高可用、业务 API 集成等等特性。同时支持多样化的部署方式,容易上手

5、HandyControl:一套 WPF 控件库。它几乎重写了所有原生样式,同时包含 70 余款自定义控件。支持跨平台、国际化,适用于 MVVM 架构开发,扁平化设计、支持动态更换主题和背景色。丰富的自定义控件解决了 View 设计的痛点,让程序员更加专注于业务逻辑的开发

C++ 项目

6、CnC_Remastered_Collection:EA 发布的《红警》和《泰伯利亚黎明》游戏源代码

7、chinessChess:基于 Qt5 开发的中国象棋网络对战平台,支持单机和网络对战

Go 项目

8、grmon:Goroutine 的命令行监控工具

9、HackChrome:Go 语言实现的从 Chrome 中获取自动保存的用户名密码工具。目前仅支持 Windows Chrome 中存储的密码,但是很有意思还可以学习怎么用 Go 调用 DLL 动态链接库的姿势

10、seaweedfs:一款基于 Go 开发的部署方便、使用简单且强大的分布式文件系统

11、fate:起中文名工具,去吧!算名先生

Java 项目

12、JApiDocs:一个无需额外注解、开箱即用的 SpringBoot 接口文档生成工具。特性:

  • 代码即文档
  • 支持导出 HTML
  • 同步导出客户端 Model 代码
  • 等等

13、PowerJob:基于 Akka 架构的新一代分布式任务调度与计算框架。支持 CRON、API、固定频率、固定延迟等调度策略,支持单机、广播、MapReduce 等多种执行模式,支持在线任务治理与运维,提供 Shell、Python、Java 等功能丰富的任务处理器,提供工作流来编排任务解决依赖关系,使用简单,功能强大,文档齐全。同类产品对比:

JavaScript 项目

14、react-trello:任务状态管理面板组件。实现了拖拽方式管理任务状态,点击即可编辑任务内容

15、perfume.js:用于测量第一个 dom 生成的时间、用户最早可操作时间和组件的生命周期性能的库。示例代码:

perfume.start('fibonacci');
fibonacci(400);
perfume.end('fibonacci');
// Perfume.js: fibonacci 0.14 ms

16、Mongood:MongoDB 图形化的管理工具。特性:

  • 基于微软 Fluent UI,支持自动黑暗模式
  • 支持完整的 Mongo-shell 数据类型和查询语法,利用索引实现的自动查询和排序
  • 支持 Json 数据库模式,既可用于 Server 也可用于 Client

17、TimeCat:一款 JS 的网页录屏工具。参考了游戏录像的原理而实现的渲染引擎,生成的录像文件只有传统视频的百分之一!还可以在录制语音的同时自动生成字幕,导出的视频文件可以跨端播放。目前已经开发一段时间,后续还将实现更多有意思的功能,欢迎持续关注。

18、react-visual-editor:基于 React 组件的可视化拖拽、搭建页面的代码生成工具。所见即所得,可以完美还原 UI 设计搞,并支持多款型号手机(可配置)和 PC 效果展示,模板功能可以使你分享你的页面或者页面中局部任何部分组件组合,减少相似页面的重复操作。效果如下:

19、elevator.js:一个 back to top 返回顶部的插件。如他的名字一样,网页在返回顶部过程中像电梯向上运行,当页面返回到顶部时,会有电梯“到达”的提示音。叮~页面已到达顶部

PHP 项目

20、code6:一款 GitHub 代码泄露监控系统,通过定期扫描 GitHub 发现代码泄露行为。特性:

  • 全可视化界面,操作部署简单
  • 支持 GitHub 令牌管理及智能调度
  • 扫描结果信息丰富,支持批量操作
  • 任务配置灵活,可单独配置任务扫描参数
  • 支持白名单模式,主动忽略白名单仓库

Python 项目

21、rich:一个让你的终端输出变得“花里胡哨”的三方库。我的一位前辈告诉我,不要整那些花里胡哨的主题和样式,这是在自寻烦恼。可是臣妾做不到啊,这么好看的终端输出,让我的心情都愉悦起来了。瞧那性感的语法高亮、整齐的表格、舒服的颜色、进度条等,一切都是值得的

22、poetry:Python 虚拟环境、依赖管理工具。依赖管理工具有很多,我相上了它有三点:通过单文件 pyproject.toml 便可轻松的区别安装、管理开发和正式环境、有版本锁定可方便回滚、输出界面简单清爽。当然它还是个“新生儿”,尝鲜的风险还是有的,选择须谨慎

23、free-python-games:真入门级的 Python 游戏集合库。都是简单的小游戏:贪吃蛇、迷宫、Pong、猜字等,运行方便、代码简单易懂。用游戏开启的你 Python 学习之旅,玩完再学源码,其乐无穷啊。安装运行:

pip install freegames
python -m freegames.snake # freegames.游戏名

24、py2sec:一款轻量级跨平台 Python “加密”、加速的脚本工具。原理是基于 Cython 将 .py 编译成 run-time libraries 文件:.so(Linux && Mac)或 .pyd(Win),一定程度上实现了“加密”保护源代码的功能。参数详解如下:

-v,  --version    显示 py2sec 版本
-h,  --help       显示帮助菜单
-p,  --pyth       Python 的版本,默认为你的 Python 命令绑定的 Python 版本
-d,  --directory  Python 项目路径(如果使用 -d 参数,将编译整个 Python 项目)
-f,  --file       Python文件(如果使用 -f,将编译单个 Python 文件)
-m,  --maintain   标记你不想编译的文件或文件夹路径
-x  --nthread     编译启用的线程数
-q  --quiet       静默模式,默认 False
-r  --release     Release 模式,清除所有中间文件,只保留加密结果文件,默认 False
python py2sec.py -f test.py
python py2sec.py -f example/test1.py -r
python py2sec.py -d example/ -m test1.py,bbb/

25、oxfs:一个基于 sftp 协议的 fuse 网络文件系统,功能上类似于 sshfs。特性:

  • 引入了异步并发读远端文件机制,提高了文件首次读速度。
  • 缓存持久化到本地磁盘,下次挂载时访问更加快速。
  • 异步任务负责同步文件,避免低速的网络读写阻塞上层应用。


Swift 项目

26、Aerial:炫酷的苹果系统屏保项目。该屏保视频取材自苹果零售店 Apple TV 的专用屏保,航拍质量超棒,快换上试试吧。直接下载 Aerial.saver.zip 文件,解压后双击文件“即可食用”

其它

27、shan-shui-inf:自动生成一副山水画

28、kuboard-press:一款基于 Kubernetes 的微服务管理界面。包含文档、教程、管理界面和实战分享

29、vscode-rainbow-fart:一款在你编程时花式夸你的 VSCode 扩展插件。可以根据代码关键字,播放贴近代码意义的真人语音,并且有一个醒目的项目名字“彩虹屁”

30、flink-training-course:Flink 视频直播教程回放集合

31、raft-zh_cn:《分布式 Raft 一致性算法论文》中文翻译

32、GitHub-Chinese-Top-Charts:每周更新一次的 GitHub 中文项目排行榜

开源书籍

33、go-ast-book:《Go语法树入门:开启自制编程语言和编译器之旅》

机器学习

34、Surprise:一款简单易用基于 Python scikit 的推荐系统。如果你想用 Python 上手做一套推荐系统,那你可以试试它

35、djl:亚马逊开源的一款基于 Java 语言的深度学习框架。对于 Java 开发者而言,可以在 Java 中开发及应用原生的机器学习和深度学习模型,同时简化了深度学习开发的难度。通过 DJL 提供直观的、高级的 API,Java 开发人员可以训练自己的模型,或者利用数据科学家用 Python 预先训练好的模型来进行推理。如果您恰好是对学习深度学习感兴趣的 Java 开发者,那么这个项目完全对口。运行效果如下:

36、data-science-ipython-notebooks:数据科学的 IPython 集合。包含:TensorFlow、Theano、Caffe、scikit-learn、Spark、Hadoop、MapReduce、matplotlib、pandas、SciPy 等方方面面


最后

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