字串：索引、切片與 f-string

💡 先搞懂問題

晴空咖啡的訂單編號長這樣："TPE-2026-A"。前三碼是門市、中間四碼是年份、最後一碼是會員等級。店長想寫程式把年份取出來，卻不知道怎麼「只拿一部分」。他還遇到兩件怪事：為了統一格式寫了 name.upper()，印出 name 卻還是小寫；想印「小計 136.50 元」，用第 3 課的 + 和 str() 拼了一長串，印出來卻是 136.5，少了一個 0。

這些都是字串（string，str）的問題。第 3 課說過，字串是用引號包起來的文字；這一課要更進一步：字串其實是一串字元（character，單一個字母、數字、中文字或符號）排成一列，每個字元都有編號。知道編號，就能取出任何一個字或任何一段；再加上字串自帶的「方法」和 f-string，大部分的文字整理工作都做得到。

生活比喻：印在方格紙條上的一行字

想像收銀機印出一張方格紙條，一格印一個字：「T」「P」「E」「-」「2」……。每一格底下有編號，從最左邊的 0 開始。想要第 0 格的字，就看第 0 格；想要年份，就沿著第 4 條和第 8 條格線之間，把那一段影印下來。

這張紙條印好之後就不能塗改。如果想要全部大寫的版本，只能請收銀機照著內容再印一張新的紙條；舊紙條還在原地，誰拿著它，看到的仍然是原本的字。另外，收銀機還有一種「預先印好空格的表單」，像「＿＿ 杯共 ＿＿ 元」，把數字填進空格就是一句完整的話。

比喻有三個地方和實際不同。第一，紙條的編號只有從左數的一組，Python 另外提供一組從右邊倒數的負索引：code[-1] 是最後一個字，code[-2] 是倒數第二個。第二，現實中要店員影印「第 8 到第 20 格」，他會說紙條沒有那麼長；Python 的切片碰到超出範圍的編號，會自動停在結尾，不會出錯，code[8:20] 只會拿到 '-A'。只有用單一索引取一個不存在的格子（例如 code[10]）才會出錯。第三，影印下來的那一段是一個新的字串物件，和原紙條沒有連動，改了也互不影響。

索引從 0 開始，也可以從後面數

為什麼從 0 開始？可以把索引理解成「從開頭往右走幾步」：第一個字不用走，所以是 0。這是 Python 和大多數程式語言的共同習慣，第 5 課的串列也一樣。len(s) 回傳字串有幾個字元，中文字一個字也算 1；因為從 0 起算，最後一個字的索引是 len(s) - 1。

🎮 互動實驗室一：用索引和切片拆開訂單編號

按「下一步」一行一行執行，看每一個索引或切片取出了哪個字串。右邊每個綠框都是一個字串物件；從 code 切出來的每一段，都是另外做出來的新字串。右上角的選單可以切換到「索引超出範圍」的版本，看看什麼時候會出錯。遇到 🤔 先猜再按下一步。

🎮 互動實驗室二：upper() 之後，name 為什麼沒變

四個版本都從 name = "amy" 和 backup = name 開始，兩個名字貼在同一個字串上；差別只在第 3 行怎麼「改」。用右上角的選單切換，注意右欄的箭頭：哪個版本讓 name 改貼到新的字串，哪個版本什麼都沒變，哪個版本直接出錯。

🎮 互動實驗室三：切片探索器

先選一個字串，再選模式：「單一索引」取一個字，「切片」取一段。下拉選單可以留空，和 Python 一樣：start 留空代表從頭、stop 留空代表到尾、step 留空代表 1。格子上方是索引、下方是負索引，被選到的格子會浮起來並標上取出的順序；黃色直線是切片的起點與終點格線。下方有五個任務，點一下任務會換成對應的字串，調到正確結果就會打勾。

🎮 互動實驗室四：字串方法與 f-string，12 張預測輸出卡

每張卡是一兩行程式，用到字串方法或 f-string。先選出你認為畫面會印出什麼，再看 Python 3.13 實際的輸出和原因。答完按「下一張」，全部做完會顯示答對幾張；隨時可以按「重來」。

📘 原理補完

正式名稱與官方用語

Python 官方文件把 str 歸類為文字序列型別（text sequence type）。序列（sequence）的意思是「有順序、可以用編號取出元素的一串東西」，第 5 課的串列也是序列，所以索引和切片的規則在串列上完全一樣。Python 沒有單獨的「字元」型別，code[0] 取出來的 'T' 是長度 1 的字串。

寫成 字串.名稱(…) 的東西叫方法（method）：專屬於某個型別的函式，用「點」接在物件後面呼叫。字串是不可變的（immutable）序列，所以官方文件介紹 upper()、replace() 這類方法時，用的說法都是「回傳一份副本」（return a copy）：原字串不動，結果是新字串。f-string 的正式名稱是格式化字串字面值（formatted string literal），大括號裡冒號後面那段叫格式規格（format specification）。

索引與切片的規則

單一索引 s[i] 取一個字元，i 可以是 0 到 len(s) - 1，或 -1 到 -len(s)，超出就是 IndexError。切片 s[start:stop:step] 取一段，三個數字都可以省略：start 省略代表從頭，stop 省略代表到尾，step 省略代表 1。step 是負數時會倒著走，s[::-1] 就是整串反過來。切片的數字超出範圍時，Python 會自動停在開頭或結尾，不會出錯。

字串不能修改：方法都回傳新字串

字串一旦做出來，裡面的字元就不能換。name[0] = "A" 會出現 TypeError；name.upper() 不會報錯，但它是做出一個新的字串交給你，name 還是貼在舊的那個上面。所以呼叫字串方法時，幾乎都要寫成 結果 = 字串.方法(…) 把新字串接住，或直接拿去 print。這和第 2 課的觀念一致：= 是把名字改貼到右邊算出來的物件上。

常用字串方法

f-string：把值填進句子

在字串的引號前面加一個 f，裡面就可以用大括號放變數或運算式，Python 會把結果轉成文字填進去，不必自己寫 str() 和一堆 +。大括號裡加上冒號，可以指定顯示格式：{price:.2f} 固定兩位小數，{n:,} 加上千分位逗號，兩者也能合起來寫成 {x:,.2f}，1234.5 會顯示成 1,234.50。

\n 換行與跳脫字元

有些字元沒辦法直接打在引號裡，例如「換行」，或是和外面引號相同的引號。這時用反斜線 \ 開頭的跳脫序列來表示：\n 換行、\t 定位（Tab）、\" 雙引號、\' 單引號、\\ 一個反斜線。另一個辦法是外面改用另一種引號，例如 '她說："好喝"'。

常見錯誤與錯誤訊息的長相

下面的訊息都是 Python 3.13 實際印出來的（File "main.py" 那一行，在你的電腦上會是完整的檔案路徑）。

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    msg[0] = "J"
    ~~~^^^
TypeError: 'str' object does not support item assignment

Traceback (most recent call last):
  File "main.py", line 2, in <module>
    print(code[3])
          ~~~~^^^
IndexError: string index out of range

<built-in method upper of str object at 0x7ff4800f1d40>

main.py:1: SyntaxWarning: invalid escape sequence '\d'
  path = "C:\data\new"

完整範例一：整理使用者填的資料

# 整理使用者填的資料：前後多了空白、大小寫不一
raw = "  Amy Chen , AMY@Example.com  "
parts = raw.split(",")             # 用逗號切成兩段，得到串列（第 5 課）
name = parts[0].strip()            # 第 0 段去掉前後空白 → 'Amy Chen'
email = parts[1].strip().lower()   # 第 1 段去空白、轉小寫 → 'amy@example.com'
print(name, "/", email)
print("@" in email)                # True：有沒有出現 @
at = email.find("@")               # @ 在索引 3
user = email[:at]                  # 從頭切到 @ 之前（不含 @）→ 'amy'
print(at, user, user.upper())      # 3 amy AMY
print(len(name), name.replace(" ", "_"))   # 8 Amy_Chen
print(raw)                         # 原字串完全沒有變

Amy Chen / amy@example.com
True
3 amy AMY
8 Amy_Chen
  Amy Chen , AMY@Example.com  

最後一行證明：前面做了 split、strip、lower、replace，原本的 raw 一個字都沒變，每一步都是做出新的字串再貼上新名字。

完整範例二：用 f-string 印收據與跳脫字元

# 用 f-string 印收據：大括號裡放變數或運算式，冒號後面寫格式
item = "拿鐵"
qty = 3
price = 45.5
total = qty * price
print(f"{item} x {qty} 杯")          # 拿鐵 x 3 杯
print(f"小計：{total:.2f} 元")        # .2f：固定 2 位小數 → 136.50
print(f"本月營收：{1234567:,} 元")     # ,：千分位逗號 → 1,234,567
print(f"{item}\n數量：{qty}")          # \n 是換行，印成兩行
print("她說：\"好喝\"")                 # \" 在雙引號字串裡放一個雙引號
print("C:\\data\\new")               # \\ 代表一個反斜線
print("{total:.2f}")                 # 忘了加 f：大括號原樣印出

拿鐵 x 3 杯
小計：136.50 元
本月營收：1,234,567 元
拿鐵
數量：3
她說："好喝"
C:\data\new
{total:.2f}

以後在哪裡會再遇到

資料分析的第一步常常是清理文字欄位：去掉前後空白、統一大小寫、把「2026/10/08」換成標準格式，pandas 的 df["name"].str.strip() 用的就是這一課的同一組方法，只是一次套用到整欄。寫 AI 應用時，送給語言模型的提示文字（prompt）也大多用 f-string 把使用者的問題、查到的資料填進範本裡。

✅ 自我檢測

6 題都是小段程式，輸出都用 Python 3.13 實際跑過。選完會立即顯示對錯與解析，全部作答後會出現總分。目前得分：0 / 6