第21集：字符串基础操作

本集学习目标

理解字符串的概念
掌握字符串的创建方法
学会字符串的索引和切片
掌握字符串的拼接和重复
理解字符串的不可变性
通过实际练习掌握字符串的基本操作

什么是字符串？

字符串（String）是Python中最常用的数据类型之一，用于表示文本数据。字符串是由字符组成的序列，可以包含字母、数字、符号、空格等。

字符串的特点

使用单引号 ' ' 或 双引号 " " 创建
字符串是不可变的（一旦创建不能修改）
字符串是序列，可以索引和切片
字符串支持迭代（用for循环遍历）

创建字符串

基本创建方式

# 使用单引号
str1 = 'Hello World'

# 使用双引号
str2 = "Hello World"

# 两种方式等价
print(str1 == str2)  # True

为什么需要两种引号？

当字符串中包含引号时，使用另一种引号创建字符串。

# 字符串中包含单引号，使用双引号
str1 = "It's a nice day"

# 字符串中包含双引号，使用单引号
str2 = 'She said "Hello" to me'

# 如果两者都有，使用转义字符
str3 = "She said \"Hello\" and I'm happy"

三引号字符串

使用三个单引号或三个双引号可以创建多行字符串。

# 多行字符串
str1 = '''这是第一行
这是第二行
这是第三行'''

print(str1)

# 也用于文档字符串
def 函数():
    """这是函数的文档字符串
    可以写多行
    """
    pass

字符串的索引

什么是索引？

索引是访问字符串中单个字符的方式。Python使用从0开始的索引。

索引图示

字符串:  H   e   l   l   o
正向索引: 0   1   2   3   4
反向索引: -5  -4  -3  -2  -1

示例1：正向索引

text = "Python"

print(text[0])   # P（第一个字符）
print(text[1])   # y
print(text[5])   # n
# print(text[6])  # 错误：索引越界

示例2：反向索引

text = "Python"

print(text[-1])  # n（最后一个字符）
print(text[-2])  # o
print(text[-6])  # P（第一个字符）

索引越界

text = "Python"

# 错误：索引越界
# print(text[6])   # IndexError
# print(text[-7])  # IndexError

字符串的切片

什么是切片？

切片是获取字符串子串（部分字符）的方式。

切片语法

字符串[开始:结束:步长]

参数说明：

开始：切片的起始位置（包含）
结束：切片的结束位置（不包含）
步长：每隔多少个字符取一个（可选，默认为1）

示例3：基本切片

text = "Python Programming"

print(text[0:6])     # Python（索引0到5）
print(text[7:18])    # Programming（索引7到17）
print(text[:6])       # Python（从开头到索引5）
print(text[7:])       # Programming（从索引7到结尾）
print(text[:])        # Python Programming（整个字符串）

示例4：使用步长

text = "Python Programming"

print(text[::2])     # Pto rgamn（每隔一个字符）
print(text[::3])     # Ph nrgm（每隔两个字符）
print(text[7:18:2])  # Pormig（从索引7到17，每隔一个字符）

示例5：反向切片

text = "Python"

print(text[::-1])    # nohtyP（反转字符串）
print(text[::-2])    # nhyP（反转并每隔一个字符）
print(text[5:1:-1])  # noht（从索引5到2，反向）

示例6：切片越界

切片越界不会报错，Python会自动调整。

text = "Python"

print(text[0:100])  # Python（自动调整到结尾）
print(text[-100:])   # Python（自动调整到开头）

字符串的拼接

使用+号拼接

str1 = "Hello"
str2 = "World"

result = str1 + " " + str2
print(result)  # Hello World

使用+=运算符

greeting = "Hello"
greeting += " "
greeting += "World"
print(greeting)  # Hello World

拼接多个字符串

first = "Python"
second = "is"
third = "awesome"

result = first + " " + second + " " + third
print(result)  # Python is awesome

字符串的重复

使用*号重复

text = "Hello"

print(text * 3)     # HelloHelloHello
print(text * 5)     # HelloHelloHelloHelloHello
print("-" * 20)     # --------------------（常用于分隔线）

结合拼接和重复

text = "Python"

result = text + " " * 3 + text
print(result)  # Python   Python（Python和Python中间有3个空格）

字符串长度

使用len()函数

text = "Python"

print(len(text))  # 6

empty = ""
print(len(empty))  # 0（空字符串长度为0）

计算多行字符串长度

text = """第一行
第二行
第三行"""

print(len(text))  # 14（包含换行符）

字符串的遍历

使用for循环遍历

text = "Python"

for char in text:
    print(char)

输出：

P
y
t
h
o
n

使用for循环和索引遍历

text = "Python"

for i in range(len(text)):
    print(f"索引{i}：{text[i]}")

输出：

索引0：P
索引1：y
索引2：t
索引3：h
索引4：o
索引5：n

使用enumerate()

text = "Python"

for index, char in enumerate(text):
    print(f"索引{index}：{char}")

字符串的不可变性

什么是不可变？

字符串一旦创建，不能修改其内容。

示例7：尝试修改字符串（错误）

text = "Python"

# 错误：不能修改字符串
# text[0] = "J"  # TypeError: 'str' object does not support item assignment

正确的修改方式：创建新字符串

text = "Python"

# 方法1：拼接
new_text = "J" + text[1:]
print(new_text)  # Jython

# 方法2：切片
new_text = text[:2] + "XX" + text[2:]
print(new_text)  # PyXXthon

实际应用案例

案例1：用户名验证

username = input("请输入用户名：")

# 检查用户名长度
if len(username) < 3:
    print("用户名太短，至少3个字符")
elif len(username) > 20:
    print("用户名太长，最多20个字符")
else:
    print(f"用户名'{username}'有效，长度：{len(username)}")

案例2：提取文件名和扩展名

filename = "document.pdf"

# 提取文件名（不含扩展名）
name = filename[:-4]
print(f"文件名：{name}")

# 提取扩展名
extension = filename[-4:]
print(f"扩展名：{extension}")

# 更通用的方法
dot_index = filename.rfind('.')
name = filename[:dot_index]
extension = filename[dot_index:]
print(f"文件名：{name}，扩展名：{extension}")

案例3：生成分隔线

title = "标题"

# 动态生成分隔线
separator = "=" * len(title)
print(separator)
print(title)
print(separator)

输出：
```

标题


### 案例4：格式化输出

```python
name = "张三"
age = 18

# 使用f-string格式化
print(f"姓名：{name}")
print(f"年龄：{age}岁")
print(f"姓名：{name}，年龄：{age}岁")

案例5：反转字符串

text = "Python"

# 方法1：使用切片
reversed_text = text[::-1]
print(f"原字符串：{text}")
print(f"反转后：{reversed_text}")

# 方法2：使用循环
reversed_text = ""
for char in text:
    reversed_text = char + reversed_text
print(f"反转后：{reversed_text}")

常见错误与注意事项

错误1：索引越界

text = "Python"

# 错误：索引越界
# print(text[6])  # IndexError

解决方法：使用len()检查长度

text = "Python"
if len(text) > 6:
    print(text[6])
else:
    print("索引越界")

错误2：尝试修改字符串

text = "Python"

# 错误：字符串不可变
# text[0] = "J"  # TypeError

解决方法：创建新字符串

text = "Python"
new_text = "J" + text[1:]
print(new_text)  # Jython

错误3：混淆切片的结束位置

text = "Python"

print(text[0:6])  # Python（0到5，不包含6）
# print(text[0:5])  # Pytho（如果以为是0到6就错了）

本集小结

字符串是Python中最常用的数据类型之一
使用单引号或双引号创建字符串
字符串是不可变的
索引从0开始，支持正向和反向索引
切片可以获取子串，语法为[开始:结束:步长]
使用+拼接字符串，使用*重复字符串
使用len()获取字符串长度
使用for循环遍历字符串
使用[::-1]可以反转字符串

课后练习

练习1：索引访问

给定字符串"Python"，输出：

第一个字符
最后一个字符
第三个字符

text = "Python"
# 你的代码在这里

练习2：切片操作

给定字符串"Python Programming"，输出：

"Python"
"Programming"
"Pythn"（每隔一个字符）
反转后的字符串

text = "Python Programming"
# 你的代码在这里

练习3：拼接字符串

将三个字符串拼接成一个完整的句子。

word1 = "Python"
word2 = "is"
word3 = "awesome"
# 拼接成 "Python is awesome"

练习4：重复字符串

使用字符串重复生成一条分隔线。

# 生成20个"="的字符串
separator = "=" * 20
print(separator)

练习5：提取信息

从文件名"my_document.pdf"中提取文件名和扩展名。

filename = "my_document.pdf"
# 提取文件名 "my_document" 和扩展名 ".pdf"

下集预告

下一集我们将学习第22集：字符串常用方法。Python提供了大量的字符串方法，可以方便地处理字符串，如大小写转换、查找、替换、分割等。

敬请期待！