Arbeiten mit Strings
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Arbeiten mit Strings¶
Information
Aus Gründen der Lesbarkeit haben wir lange Strings, die im folgenden den Variablen zugewiesen werden, in drei einfache Anführungszeichen gesetzt. Auf diese Weise kann der String über mehrere Zeilen verlaufen und bleibt daher direkt lesbar, ohne dass die Leiste zum Scrollen bemüht werden muss.
Eingabe¶
Im vorherigen Kapitel haben Sie den grundlegenden Aufbau von Code kennengelernt, und anhand des Datentyps string gelernt, wie Werte Variablen zugewiesen und ausgegeben werden können. Lassen Sie uns das Hallo-Welt-Programm aus dem vorherigen Kapitel nun etwas interaktiver gestalten, indem es uns nach unserem Namen fragt und persönlich begrüßt.
# hello user program
"""These few lines of code are
used to greet you."""
my_variable = "Hello, World!" # assign value to variable
name = input("What's your name? (press ENTER when finished)")
print(my_variable[:7] + name)
Was haben wir gemacht?
Neben verschiedenen Ausgabemöglichkeiten bietet Python auch einige Eingabeoptionen. Eine davon ist die input()-Funktion (siehe Zeile 8). Wird diese Funktion im Programmdurchlauf aufgerufen, dann bleibt der Prozess solange angehalten bis die Nutzer:innen eine Eingabe über die Tastatur getätigt und mit der Return-Taste bestätigt haben. Die input()-Funktion nimmt den optionalen Parameter prompt an, wodurch spezifiziert werden kann, welche Informationseingabe erwartet wird - im obigen Beispiel ein Name. Die Eingabe wird dann in der Variablen name gespeichert.
Als Ausgabe zeigt uns die print()-Funktion anschließend die “Summe” aus der “Addition” der in den Variablen my_variable und name gespeicherten Zeichenketten. Die Zusammenfügung von Strings durch das +-Zeichen wird auch Konkatenierung oder Verkettung genannt. Zeichenketten in Python sind prinzipiell unveränderbar (immutable). Operationen, die eine Zeichenkette verändern sollen, geben daher stets eine neue Zeichenkette zurück. Wollten wir also, statt die zusammengefügte Zeichenkette per print() direkt auszugeben, stattdessen mit ihr weiterarbeiten, dann müssten wir sie einer neuen Variablen zuweisen oder die alte überschreiben.
Indizierung und Slicing¶
Um eine Begrüßung aus dem Hello-World-Programm zu erstellen - wie im letzten Abschnitt geschehen - benötigen wir jedoch nur einen Teil der Hello, World!-Zeichenkette. Als Zeichenkette gehören Strings zu den sequenziellen Datentypen, d.h., sie stellen eine geordnete Folge von Elementen dar, den einzelnen Zeichen (characters). Durch diese Ordnung und Rangfolge ist es möglich, jedes einzelne Element des Strings über Indices direkt anzusteuern, indem die gewünschte Indexposition durch eckige Klammern angegeben wird: das “e” beispielsweise durch den Ausdruck my_variable[1].
Wundern Sie sich darüber, warum der zweite Buchstabe in der Zeichenkette an der Indexposition ‘1’ steht? Schauen wir uns den String genauer an:
Ein String ist von links nach rechts durchnummeriert. Die Zählung beginnt allerdings bei 0! Zeichenketten können auch umgekehrt gelesen werden, also von rechts nach links. Dann fangen wir bei -1 an. Auf diese Weise ist jedes Zeichen direkt ansteuerbar - auch Satzzeichen oder Leerzeichen, sogenannte whitespaces. Für unsere interaktive Abwandlung des Hallo-Welt-Programms haben wir in der Ausgabefunktion nur einen ganz bestimmten Wertbereich ausgewählt und zwar Hello, . Diesen Wertebereich können wir durch Nutzung der Indexpositionen ausschneiden (slicing).
Wie bei der Indizierung benutzen wir für das Slicing eckige Klammern, statt einem Wert benötigen wir allerdings eine Start- und eine Endposition. Führen Sie die folgenden Slicing-Anweisungen aus und erklären Sie die Funktionsweise.
my_variable[1:5]
Ihre Erklärung
my_variable[:7]
Ihre Erklärung
my_variable[4:]
Ihre Erklärung
my_variable[:]
Ihre Erklärung
my_variable[2:-6]
Ihre Erklärung
my_variable[0:12:2]
Ihre Erklärung
Üben wir das Ausschneiden von Strings noch ein wenig.
example_text = '''Jemand musste Josef K. verleumdet haben,
denn ohne dass er etwas Böses getan hätte,
wurde er eines Morgens verhaftet.'''
# schneiden Sie die Zeichenfolge "Josef K." aus
# schneiden Sie das letzte Wort aus
# schneiden Sie ab "denn" (also mit d beginnend) jedes 3. Zeichen aus
Länge von Strings bestimmen¶
Nachdem Sie nun wissen, wie Strings aufgebaut sind und einzelne Elemente in ihnen angesteuert werden können, wollen wir uns nun einige Funktionen anschauen, mit denen die Zeichenketten beschrieben und bearbeitet werden können. Den Anfang macht die Funktion len(). Sie wird genutzt, um die Anzahl der Elemente in einem sequenziellen Datentypen zu ermitteln.
example_text = '''Jemand musste Josef K. verleumdet haben,
denn ohne dass er etwas Böses getan hätte,
wurde er eines Morgens verhaftet.'''
len(example_text)
Zählen¶
Mit der auf ein String-Objekt angewendeten Funktion count() kann gezählt werden, wie oft ein Element in dem Objekt vorhanden ist.
example_text.count("u")
example_text.count("e")
Finden¶
Mit der auf ein String-Objekt angewendeten Funktion find() kann ermittelt werden, an welcher Position im Objekt sich ein Element befindet. Die index()-Funktion funktioniert auf ganz ähnliche Weise, mit dem Unterschied, dass statt einer ‘-1’ eine Fehlermeldung ausgegeben wird, wenn ein gesuchter String sich nicht in der Zeichenkette befindet.
print(example_text.find("u"))
print(example_text.index("u"))
print(example_text.find("e"))
print(example_text.index("e"))
print(example_text.find("ß"))
print(example_text.index("ß"))
Was fällt Ihnen einschränkend bei diesen Funktionen auf?
Ihre Antwort
Strings ersetzen¶
Strings sind wie eingangs erwähnt grundsätzlich unveränderbar. Mit der auf ein String-Objekt angewendeten Funktion replace() kann aber gewissermaßen ein zu definierender Substring durch einen anderen ersetzt werden. Genau genommen wird hierbei die ursprüngliche Zeichenkette nicht verändert, sondern eine Kopie generiert und entsprechend der angegebenen Parameter verändert. Diese veränderte Kopie kann entweder den Wert der alten Variablen überschreiben oder einer neuen Variablen zugewiesen werden. Optional kann noch ein dritter Parameter, count, angegeben werden, der bestimmt, wie oft ein alter Teilstring durch einen neuen ersetzt werden soll.
# replace old substring with new input
name = input("What's your name? (press ENTER when finished)")
new_text = example_text.replace("Jemand", name)
print(new_text)
# replace character four times
new_text = new_text.replace("e", "a", 4)
print(new_text)
Wiederholungen¶
Analog zur Verkettung können Strings auch multipliziert, also gewissermaßen mit sich selbst konkateniert werden. Dazu wird das Multiplikations-Symbol genutzt.
new_text[:10] * 3
Konkatenierung¶
Die Zusammenfügung von Strings durch die “Addition” und “Multiplikation” haben wir nun schon kennengelernt. Es gibt noch eine weitere Variante, mit der Sie Zeichenketten auf eine sehr spezifische Weise verknüpfen können: join(). Die Funktion wird auf ein String-Objekt angewendet und gibt eine Zeichenkette zurück, die um die Elemente eines sequenziellen Objekts angereichert wurde.
# demonstrate join-function
some_string = "spam"
concat_some_string = some_string.join("IN SERT")
print(concat_some_string)
Frage an Sie: Was ist bei dem Join-Vorgang passiert?
Die join()-Funktion kann auch auf leere Strings angewendet werden:
# demonstrate join-function with empty string
first_sentence = '''Es war die beste und die schlimmste Zeit,
ein Jahrhundert der Weisheit und des Unsinns,
eine Epoche des Glaubens und des Unglaubens,
eine Periode des Lichts und der Finsternis:
es war der Frühling der Hoffnung und der Winter der Verzweiflung;
wir hatten alles, wir hatten nichts vor uns;
wir steuerten alle dem Himmel zu und auch alle unmittelbar in die
entgegengesetzte Richtung – mit einem Wort,
diese Zeit war der unsrigen so ähnlich,
dass ihre geräuschvollsten Vertreter im guten wie im bösen nur
den Superlativ auf sie angewendet haben wollten.'''
concat = "".join("Der erste Satz in Franz Kafkas 'Der Prozeß': " \
+ example_text + \
" Der erste Satz in Charles Dickens' 'Eine Geschichte aus zwei Städten': " \
+ first_sentence)
print(concat)
Die nun ausgegebene Zeichenkette ist sehr lang. Sie zu lesen ist umständlich. Sie können durch das Einfügen von \n Zeilenumbrüche in Ihre Strings einbauen. Wandeln Sie das vorherige Beispiel so ab, dass zwischen dem ersten Satz von Kafkas “Der Prozeß” und dem ersten Satz von Dickens zwei Zeilenumbrüche erfolgen.
# your code
Strings formatieren¶
Wenn wir mit (Text-)Daten arbeiten, dann kommt es nicht selten vor, dass wir die Art der Groß- und Kleinschreibung ändern oder andere Informationen in die Daten einfügen wollen. Hierfür bietet Python einige Formatierungsmöglichkeiten, die uns in unterschiedlichsten Kontexten behilflich sein können.
Groß- und Kleinschreibung ändern¶
Führen Sie den nachfolgenden Codeblock aus und ergänzen Sie anhand der Inspektion der Ausgabe als Kommentar im Codeblock die Funktionsweise der jeweiligen Methoden.
# describe
example_text_upper = example_text.upper()
# describe
example_text_lower = example_text.lower()
# describe
example_text_swap = example_text.swapcase()
# describe
example_text_title = example_text.title()
# describe
example_text_capitalized = example_text.capitalize()
print(example_text_upper)
print(example_text_lower)
print(example_text_swap)
print(example_text_title)
print(example_text_capitalized)
Ausgabe formatieren¶
Bislang sah die Ausgabe unserer Ergebnisse mit der print()-Funktion recht schmucklos aus. Python bietet für String-Objekte umfangreiche und komplexe Formatierungsmöglichkeiten, von denen hier zwei vorgestellt werden sollen. Sie ermöglichen es, unsere Datenausgabe einzuordnen beziehungsweise zu strukturieren.
format()
Zum einen können wir die format-Funktion nutzen, die an eine Zeichenkette angehängt wird. Durch das Einfügen von geschweiften Klammern ({}) in diesen String wird dem Python-Interpreter kenntlich gemacht, dass an diesen Stellen etwas hinzugefügt werden soll. In die geschweiften Klammern können wir Positionsargumente setzen, die sich auf die der Format-Funktion übergebenen Parameter beziehen. Wenn keine Positionsargumente angegeben werden, die geschweiften Klammern also leer bleiben, dann wird die Reihenfolge der Parameter als maßgeblich angenommen.
print("Der Beispieltext '{0}'\nist {1} Zeichen lang.".format(example_text, len(example_text)))
f-strings
Zum anderen können die sog. f-strings verwendet werden. Dem ersten Anführungszeichen wird ein f vorangestellt und in den geschweiften Klammern können die Variablen direkt eingefügt werden. Im Gegensatz zur format-Funktion ist die Arbeit mit f-strings also wesentlich effizienter.
print(f"Der Beispieltext '{example_text}'\nist {len(example_text)} Zeichen lang.")
Merke: Die Formatierungsmöglichkeiten sind nicht auf die Verwendung innerhalb der Ausgabe per Print-Funktion beschränkt. Auch in anderen Prozessschritten können Sie die Funktionalitäten nutzen - wann immer Sie Werte in Zeichenketten einfügen wollen. Ausführliche Informationen zu den Möglichkeiten der Formatierung von Strings finden Sie in der Python-Dokumentation.