رشته (String) در پایتون و بررسی عمیق آن

رشته در پایتون

رشته (String) یک ساختار داده در پایتون است که در واقع یک دنباله از کاراکترها است. رشته یک نوع داده غیرقابل تغییر (immutable) است، به این معنا که هنگامی که یک رشته ایجاد کرده‌اید، نمی‌توانید آن را تغییر دهید.

رشته‌ها به طور گسترده در بسیاری از کاربردهای مختلف استفاده می‌شوند، مانند ذخیره و کنترل داده‌های متنی، نمایش نام‌ها، آدرس‌ها و سایر انواع داده‌هایی که به صورت متن قابل نمایش باشند.

مثال:

"datayad" or 'datayad' or "a"

پایتون نوع داده‌ای به نام “کاراکتر” (Character) ندارد؛ به همین دلیل یک کاراکتر به سادگی یک رشته با طول 1 محسوب می‌شود.

print("A Computer Science portal for geeks") 
print('A')

 خروجی:

A Computer Science portal for geeks
A

ایجاد یک رشته در پایتون

رشته‌ها در پایتون می‌توانند با استفاده از کوتیشن تکی (‘ یا “) یا حتی کوتیشن سه‌گانه ایجاد شوند. بیایید ببینیم چگونه می‌توانیم یک رشته را در پایتون تعریف کنیم.

مثال:

در این مثال، ما روش‌های مختلف ایجاد یک رشته در پایتون را نشان خواهیم داد. ما یک رشته را با استفاده از کوتیشن تکی (‘ ‘)، کوتیشن دوتایی (” “) و کوتیشن سه‌گانه (” “” “) ایجاد خواهیم کرد. کوتیشن‌های سه‌گانه می‌توانند برای اعلام رشته‌های چندخطی در پایتون استفاده شوند.

# Python Program for 
# Creation of String 

# Creating a String 
# with single Quotes 
String1 = 'Welcome to the Geeks World'
print("String with the use of Single Quotes: ") 
print(String1) 

# Creating a String 
# with double Quotes 
String1 = "I'm a Geek"
print("\nString with the use of Double Quotes: ") 
print(String1) 

# Creating a String 
# with triple Quotes 
String1 = '''I'm a Geek and I live in a world of "Geeks"'''
print("\nString with the use of Triple Quotes: ") 
print(String1) 

# Creating String with triple 
# Quotes allows multiple lines 
String1 = '''Geeks 
			For 
			Life'''
print("\nCreating a multiline String: ") 
print(String1) 

 خروجی:

String with the use of Single Quotes: 
Welcome to the Geeks World
String with the use of Double Quotes: 
I'm a Geek
String with the use of Triple Quotes: 
I'm a Geek and I live in a world of "Geeks"
Creating a multiline String: 
Geeks
            For
            Life

دسترسی به کاراکترها در رشته‌های پایتون

در پایتون، می‌توان به کاراکترهای یک رشته با استفاده از روش “اندیس‌گذاری” دسترسی پیدا کرد. اندیس‌گذاری اجازه می‌دهد که با اشاره به آدرسهای منفی، از انتهای رشته به کاراکترها دسترسی پیدا کنیم، به عنوان مثال، -1 به آخرین کاراکتر اشاره دارد، -2 به دومین کاراکتر از انتها، و به همین ترتیب.

دسترسی به یک اندیس خارج از محدوده باعث بروز خطای اندیس خارج از محدوده (IndexError) می‌شود. تنها اعداد صحیح به عنوان اندیس قابل قبول هستند و ارسال اعداد اعشاری یا سایر انواع ممکن است باعث بروز خطای نوع (TypeError) شود.

مثال:

در این مثال، یک رشته در پایتون تعریف می‌کنیم و با استفاده از اندیس‌گذاری مثبت و منفی به کاراکترهای آن دسترسی پیدا می‌کنیم. المان 0 اولین کاراکتر رشته خواهد بود در حالی که المان -1 آخرین کاراکتر رشته است.

# Python Program to Access 
# characters of String 

String1 = "datayad"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Printing First character 
print("\nFirst character of String is: ") 
print(String1[0]) 

# Printing Last character 
print("\nLast character of String is: ") 
print(String1[-1]) 

 خروجی:

Initial String: 
datayad
First character of String is: 
d
Last character of String is: 
d

برش رشته (String Slicing)

در پایتون، از روش برش رشته برای دسترسی به یک محدوده از کاراکترها در رشته استفاده می‌شود. برش زدن در یک رشته با استفاده از عملگر برش، یعنی دونقطه (:), انجام می‌شود. یک نکته مهم در استفاده از این روش این است که رشته‌ای که بعد از برش به دست می‌آید، شامل کاراکتر موجود در اندیسِ شروع می‌شود اما شامل کاراکتر موجود در اندیسِ پایانی نمی‌شود.

مثال:

در این مثال، از روش برش رشته برای استخراج یک زیررشته از رشته اصلی استفاده خواهیم کرد. [3:12] نشان‌دهنده این است که برش رشته از اندیس سوم تا دوازدهم (دوازدهمین کاراکتر مشمول نمی‌شود) انجام خواهد شد. همچنین می‌توانیم از اندیس‌گذاری منفی نیز در برش رشته استفاده کنیم.

# Python Program to 
# demonstrate String slicing 

# Creating a String 
String1 = "datayadisgood"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Printing 3rd to 12th character 
print("\nSlicing characters from 3-12: ") 
print(String1[3:12]) 

# Printing characters between 
# 3rd and 2nd last character 
print("\nSlicing characters between " +
	"3rd and 2nd last character: ") 
print(String1[3:-2]) 

 خروجی:

Initial String:
datayadisgood

Slicing characters from 3-12:
ayadisgoo

Slicing characters between 3rd and 2nd last character:
ayadisgo

برعکس کردن یک رشته در پایتون

با دسترسی به کاراکترها از یک رشته (string)، می‌توانیم رشته‌ها را در پایتون برعکس کنیم. می‌توانیم با استفاده از روش برش رشته، یک رشته را برعکس کنیم.

مثال:

در این مثال، با دسترسی به اندیس‌ها، یک رشته را برعکس می‌کنیم. ما دو بخش اول برش را مشخص نکردیم تا نشان دهیم که تمام رشته را از اندیس شروع تا اندیس پایانی در نظر می‌گیریم.

#Program to reverse a string 
gfg = "datayadisgood"
print(gfg[::-1])

 خروجی:

doogsidayatad

مثال:

همچنین می‌توانیم یک رشته را با استفاده از توابع داخلی `join` و `reversed` برعکس کنیم، و رشته را به عنوان پارامتر به تابع `()reversed` بدهیم.

# Program to reverse a string 

gfg = "datayad"

# Reverse the string using reversed and join function 
gfg = "".join(reversed(gfg)) 

print(gfg) 

 خروجی:

doogsidayatad

حذف/به‌روزرسانی از یک رشته

در پایتون، به‌روزرسانی یا حذف کاراکترها از یک رشته مجاز نیست. این عمل باعث خطا می‌شود زیرا امکان اختصاص یا حذف آیتم از یک رشته وجود ندارد. با این حال، حذف کل رشته با استفاده از دستور `del` امکان‌پذیر است.

به دلیل “غیرقابل تغییر” بودن رشته ها، نمی توان عناصر یک رشته را پس از اختصاص تغییر داد. تنها می توانیم رشته‌های جدیدی را با شرایط دلخواه به همان متغیر مورد نظرمان نسبت دهیم.

تغییر یک کاراکتر از یک رشته در پایتون می‌تواند با تبدیل رشته به یک لیست پایتون و سپس به‌روزرسانی المان در لیست انجام شود. چرا که لیست‌ها قابل تغییر هستند، لذا می‌توانیم کاراکتر را به‌روزرسانی کنیم و سپس لیست را دوباره به رشته تبدیل کنیم.

روش دیگر استفاده از روش برش رشته است. رشته را تا کاراکتری که می‌خواهید به‌روزرسانی کنید برش بزنید، سپس کاراکتر جدید را افزوده و در نهایت بخش باقی‌مانده از رشته را دوباره با استفاده از برش رشته اضافه کنید.

مثال:

در این مثال، از هر دو روش لیست و برش رشته برای به‌روزرسانی یک کاراکتر استفاده می‌شود. رشته را به لیست تبدیل کردیم، مقدار آن را در یک عنصر خاص به‌روزرسانی کردیم و سپس آن را با استفاده از متد `()join` رشته پایتون دوباره به رشته تبدیل کردیم.

در روش برش رشته، رشته را تا کاراکتر مورد نظر برش زدیم، کاراکتر جدید را افزودیم و در نهایت بخش باقی‌مانده از رشته را با استفاده از برش رشته دوباره اضافه کردیم.

# Python Program to Update 
# character of a String 

String1 = "Hello, I'm a Geek"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Updating a character of the String 
## As python strings are immutable, they don't support item update directly 
### there are following two ways 
#1 
list1 = list(String1) 
list1[2] = 'p'
String2 = ''.join(list1) 
print("\nUpdating character at 2nd Index: ") 
print(String2) 

#2 
String3 = String1[0:2] + 'p' + String1[3:] 
print(String3) 

 خروجی:

Initial String: 
Hello, I'm a Geek
Updating character at 2nd Index: 
Heplo, I'm a Geek
Heplo, I'm a Geek

به‌روزرسانی کل رشته

رشته‌های پایتون غیرقابل تغییر هستند، پس ما نمی‌توانیم رشته موجود را به‌روزرسانی کنیم. تنها می‌توانیم یک مقدار کاملاً جدید را به متغیر قبلی اختصاص دهیم.

مثال:

در این مثال، ابتدا یک مقدار به `String1` اختصاص می‌دهیم و سپس آن را با اختصاص یک مقدار کاملاً متفاوت به آن به‌روزرسانی می‌کنیم. در این حالت ما به سادگی مرجع آن را تغییر دادیم.

# Python Program to Update 
# entire String 

String1 = "Hello, I'm a Geek"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Updating a String 
String1 = "Welcome to the Geek World"
print("\nUpdated String: ") 
print(String1) 

خروجی:

Initial String: 
Hello, I'm a Geek
Updated String: 
Welcome to the Geek World 

حذف یک کاراکتر از رشته

رشته‌های پایتون “غیرقابل تغییر” هستند، به این معنا که ما نمی‌توانیم یک کاراکتر را از آن حذف کنیم. هنگامی که سعی می‌کنیم با استفاده از کلیدواژه `del` کاراکتر را حذف کنیم، با خطایی مواجه می‌شویم.

# Python Program to delete 
# character of a String 

String1 = "Hello, I'm a Geek"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

print("Deleting character at 2nd Index:") 
del String1[2] 
print(String1)

 خروجی:

Initial String: 
Hello, I'm a Geek
Deleting character at 2nd Index: 
Traceback (most recent call last):
  File "e:\GFG\Python codes\Codes\demo.py", line 9, in <module>
    del String1[2]
TypeError: 'str' object doesn't support item deletion

بله، درست است. با استفاده از روش برش رشته، می‌توانیم یک کاراکتر را از رشته اصلی حذف کرده و نتیجه را در یک رشته جدید ذخیره کنیم.

مثال:

در این مثال، ابتدا رشته را تا کاراکتری که می‌خواهیم حذف کنیم برش می‌زنیم، سپس رشته باقی‌مانده پس از حذف کاراکتر را به آن اضافه می‌کنیم.

# Python Program to Delete 
# characters from a String 

String1 = "Hello, I'm a Geek"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Deleting a character 
# of the String 
String2 = String1[0:2] + String1[3:] 
print("\nDeleting character at 2nd Index: ") 
print(String2) 

 خروجی:

Initial String: 
Hello, I'm a Geek
Deleting character at 2nd Index: 
Helo, I'm a Geek

حذف کل رشته

حذف کل رشته با استفاده از کلیدواژه `del` امکان‌پذیر است. علاوه بر این، اگر سعی کنیم رشته حذف شده را چاپ کنیم، این کار باعث بروز خطا می‌شود زیرا رشته حذف شده است و برای چاپ در دسترس نیست.

# Python Program to Delete 
# entire String 

String1 = "Hello, I'm a Geek"
print("Initial String: ") 
print(String1) 

# Deleting a String 
# with the use of del 
del String1 
print("\nDeleting entire String: ") 
print(String1)

 خروجی:

Traceback (most recent call last): 
File "/home/e4b8f2170f140da99d2fe57d9d8c6a94.py", line 12, in 
print(String1) 
NameError: name 'String1' is not defined 

بررسی Escape Sequence در پایتون

در پایتون، زمانی که در درون رشته مورد نظر برای چاپ کوتیشن تکی یا دوتایی وجود داشته باشد، چاپ آن رشته با کمک کوتیشن مشابه خودش باعث ایجاد خطای (SyntaxError) می‌شود. زیرا نمی توان از یک نوع کوتیشن مشابه برای چاپ همان نوع کوتیشن استفاده کرد. بنابراین، برای چاپ چنین رشته‌هایی از کوتیشن سه تایی یا Escape sequence استفاده می‌شود.

این عملگرها با یک بک‌اسلش (\) شروع می‌شوند و می‌توانند به شکل‌های مختلفی مختلف تفسیر شوند. اگر کوتیشن تکی برای نمایش یک رشته استفاده شود، تمام کوتیشن‌های تکی موجود در رشته باید escape شوند و همین کار برای کوتیشن دوتایی نیز انجام می‌شود.

مثال:

# Python Program for 
# Escape Sequencing 
# of String 

# Initial String 
String1 = '''I'm a "Geek"'''
print("Initial String with use of Triple Quotes: ") 
print(String1) 

# Escaping Single Quote 
String1 = 'I\'m a "Geek"'
print("\nEscaping Single Quote: ") 
print(String1) 

# Escaping Double Quotes 
String1 = "I'm a \"Geek\""
print("\nEscaping Double Quotes: ") 
print(String1) 

# Printing Paths with the 
# use of Escape Sequences 
String1 = "C:\\Python\\Geeks\\"
print("\nEscaping Backslashes: ") 
print(String1) 

# Printing Paths with the 
# use of Tab 
String1 = "Hi\tGeeks"
print("\nTab: ") 
print(String1) 

# Printing Paths with the 
# use of New Line 
String1 = "Python\nGeeks"
print("\nNew Line: ") 
print(String1) 

خروجی:

Initial String with use of Triple Quotes: 
I'm a "Geek"
Escaping Single Quote: 
I'm a "Geek"
Escaping Double Quotes: 
I'm a "Geek"
Escaping Backslashes: 
C:\Python\Geeks\
Tab: 
Hi    Geeks
New Line: 
Python
Geeks

مثال:

برای نادیده گرفتن escape sequence ها در یک رشته، از r یا R استفاده می‌شود. این حرف نشان می‌دهد که رشته یک رشته خام است و escape sequence داخل آن نادیده گرفته می‌شود.

# Printing hello in octal 
String1 = "\110\145\154\154\157"
print("\nPrinting in Octal with the use of Escape Sequences: ") 
print(String1) 

# Using raw String to 
# ignore Escape Sequences 
String1 = r"This is \110\145\154\154\157"
print("\nPrinting Raw String in Octal Format: ") 
print(String1) 

# Printing Geeks in HEX 
String1 = "This is \x47\x65\x65\x6b\x73 in \x48\x45\x58"
print("\nPrinting in HEX with the use of Escape Sequences: ") 
print(String1) 

# Using raw String to 
# ignore Escape Sequences 
String1 = r"This is \x47\x65\x65\x6b\x73 in \x48\x45\x58"
print("\nPrinting Raw String in HEX Format: ") 
print(String1) 

 خروجی:

Printing in Octal with the use of Escape Sequences: 
Hello
Printing Raw String in Octal Format: 
This is \110\145\154\154\157
Printing in HEX with the use of Escape Sequences: 
This is Geeks in HEX
Printing Raw String in HEX Format: 
This is \x47\x65\x65\x6b\x73 in \x48\x45\x58

فرمت‌بندی رشته‌ها

رشته‌ها در پایتون می‌توانند با استفاده از متد `()format` که یک ابزار چندمنظوره و قدرتمند برای فرمت‌بندی رشته‌هاست، فرمت دهی شوند. متد فرمت شامل علائم `{}` هست که به عنوان مکان‌نگهدارنده‌ها (placeholders) در آن استفاده می شوند، طوری که متغیرها می‌توانند طبق ترتیب یا با استفاده از کلمات کلیدی و این علائم در دسترس قرار گیرند.

مثال 1:

در این مثال، یک رشته را تعریف می‌کنیم که حاوی تعدادی `{}` است که به عنوان مکان‌نگهدارنده‌ها عمل می‌کنند، و به آنها مقدار می‌دهیم تا ببینیم چگونه موقعیت تعریف رشته اهمیت دارد.

# Python Program for 
# Formatting of Strings 

# Default order 
String1 = "{} {} {}".format('Geeks', 'For', 'Life') 
print("Print String in default order: ") 
print(String1) 

# Positional Formatting 
String1 = "{1} {0} {2}".format('Geeks', 'For', 'Life') 
print("\nPrint String in Positional order: ") 
print(String1) 

# Keyword Formatting 
String1 = "{l} {f} {g}".format(g='Geeks', f='For', l='Life') 
print("\nPrint String in order of Keywords: ") 
print(String1) 

 خروجی:

Print String in default order: 
Geeks For Life
Print String in Positional order: 
For Geeks Life
Print String in order of Keywords: 
Life For Geeks

مثال 2:

اعداد صحیح مانند دودویی، هگزادسیمال و غیره، و اعداد اعشاری می‌توانند با استفاده از مشخص‌کننده‌های فرمت گرد شوند یا به شکل نمایی نمایش داده شوند.

# Formatting of Integers 
String1 = "{0:b}".format(16) 
print("\nBinary representation of 16 is ") 
print(String1) 

# Formatting of Floats 
String1 = "{0:e}".format(165.6458) 
print("\nExponent representation of 165.6458 is ") 
print(String1) 

# Rounding off Integers 
String1 = "{0:.2f}".format(1/6) 
print("\none-sixth is : ") 
print(String1) 

 خروجی:

Binary representation of 16 is 
10000
Exponent representation of 165.6458 is 
1.656458e+02
one-sixth is : 
0.17

مثال 3:

یک رشته می‌تواند با استفاده از مشخص‌کننده‌های فرمت چپ، راست یا وسط‌چین باشد، که با کلن (:) جدا شده‌اند.

علامت (>) نشان‌دهنده این است که رشته باید چپ چین شود، علامت (<) نشان‌دهنده است که رشته باید راست چین شود و (^) نشان‌دهنده است که رشته باید به وسط چین شود.

همچنین می‌توانیم طولی که باید چیده شود را مشخص کنیم. به عنوان مثال، (>10) نشان‌دهنده این است که رشته باید درون یک فیلد با عرض 10 کاراکتر چپ چین شود.

# String alignment 
String1 = "|{:<10}|{:^10}|{:>10}|".format('Geeks', 
										'for', 
										'Geeks') 
print("\nLeft, center and right alignment with Formatting: ") 
print(String1) 

# To demonstrate aligning of spaces 
String1 = "\n{0:^16} was founded in {1:<4}!".format("GeeksforGeeks", 
													2009) 
print(String1) 

خروجی:

Left, center and right alignment with Formatting: 
|Geeks     |   for    |     Geeks|
 GeeksforGeeks   was founded in 2009 !

مثال 4:

در فرمت‌بندی قدیمی، بدون استفاده از متد `format`، از اپراتور `%` برای فرمت‌بندی استفاده می‌شد.

# Python Program for 
# Old Style Formatting 
# of Integers 

Integer1 = 12.3456789
print("Formatting in 3.2f format: ") 
print('The value of Integer1 is %3.2f' % Integer1) 
print("\nFormatting in 3.4f format: ") 
print('The value of Integer1 is %3.4f' % Integer1) 

 خروجی:

Formatting in 3.2f format: 
The value of Integer1 is 12.35
Formatting in 3.4f format: 
The value of Integer1 is 12.3457

ثابت‌ها در رشته‌های پایتونی

برای استفاده از ثابت های زیر، نیاز است که با دستور import string، ماژول string را وارد فضای کاری کنید.

توابع رشته‌های قدیمی (Deprecated)

مزایای رشته‌ها در پایتون

• رشته‌ها به مقیاس بزرگی مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان مثال برای حوزه‌های گسترده‌ای از عملیات مانند ذخیره و تغییر دادن داده‌های متنی، نمایش نام‌ها، آدرس‌ها و سایر انواع داده‌هایی که به صورت متن قابل نمایش هستند.
• پایتون دارای یک مجموعه غنی از متدهای رشته است که به شما امکان می‌دهد رشته‌ها را به انواع مختلفی تغییر دهید و با آن‌ها کار کنید. این متدها کارهای رایجی مانند تبدیل رشته به حروف بزرگ یا کوچک، جایگزینی زیررشته‌ها و تقسیم رشته به لیست‌ها را آسان می‌کنند.
• رشته‌ها تغییرناپذیر هستند، به این معنا که یک بار که یک رشته ایجاد کرده‌اید، نمی‌توانید آن را تغییر دهید. این امر در برخی مواقع می‌تواند مفید باشد زیرا به معنای آن است که می‌توانید با اطمینان بگویید که مقدار یک رشته به طور غیرمنتظره تغییر نخواهد کرد.
• پایتون از حمایت داخلی برای رشته‌ها برخوردار است، به این معنا که نیازی به وارد کردن کتابخانه‌ها یا ماژول‌های اضافی برای کار با رشته‌ها ندارید. این امر باعث می‌شود که شروع کار با رشته‌ها آسان شود و پیچیدگی کد شما را کاهش دهد.
• پایتون یک دستور نگارش کوتاه برای ایجاد و کنترل رشته‌ها دارد، که این امر باعث می‌شود که نوشتن و خواندن کدی که با رشته‌ها کار می‌کند، آسان باشد.

معایب رشته‌ها در پایتون

• هنگامی که با داده‌های متنی بزرگ سر و کار داریم، استفاده از رشته‌ها ممکن است کارآیی پایینی داشته باشد. به عنوان مثال، اگر نیاز داشته باشید تعداد زیادی از عملیات‌ها را روی یک رشته انجام دهید، مانند جایگزینی زیررشته‌ها یا تقسیم رشته به چندین زیررشته، ممکن است کد کند شود و منابع زیادی را مصرف کند.
• وقتی نیاز به نمایش ساختارهای داده پیچیده مانند لیست یا دیکشنری باشد، کار با رشته‌ها ممکن است مشکل باشد. در این موارد، استفاده از نوع داده متفاوتی مانند لیست یا دیکشنری برای نمایش داده ممکن است کارآیی بیشتری داشته باشد.

پرسش‌های متداول در مورد رشته‌های پایتون

1. رشته در پایتون چیست؟

رشته در پایتون یک دنباله از کاراکترهاست که درون کوتیشن‌ها قرار می‌گیرد. یک نوع داده تغییرناپذیر است و مقدار آن پس از ایجاد قابل تغییر نمی‌باشد.

2. چگونه می‌توانم یک رشته در پایتون ایجاد کنم؟

رشته‌ها می‌توانند با استفاده از کوتیشن تکی، کوتیشن دوتایی یا کوتیشن سه تایی ایجاد شوند. به عنوان مثال:

• کوتیشن تکی: ‘سلام’
• کوتیشن دوتایی: “Geeks”
• سه کوتیشن: ”’ Welcome”’ یا “”” Greeks”””

3. چگونه می‌توانم به کاراکترها در یک رشته دسترسی پیدا کنم؟

رشته‌های پایتون از اندیس صفر شروع می‌شوند، بنابراین ما می‌توانیم با استفاده از اندیس ها به یک کاراکتر از رشته دسترسی پیدا کنیم. به عنوان مثال:

String = “datayad”

Print(String[0]) ‘ Output= d ‘

Print(String[-1]) ‘ Output= d ‘

4. آیا می‌توانم رشته‌ها را در پایتون ادغام کنم؟

بله، می‌توانید از عملگر ‘+’ برای ادغام رشته‌ها استفاده کنید. به عنوان مثال:

first_name = “Jack”

last_name = “Fisher”

full_name = first_name + ”  ” + last_name

5. چگونه می‌توانم طول یک رشته را بدست آورم؟

طول یک رشته با استفاده از تابع ‘()len’ قابل دریافت است. به عنوان مثال:

string = “datayad”

length = len(string)