Python中连接字符串最有效的方式

众所周知，Python编程语言的咒语之一就是，“有且只有一种方式达到目的。”（在你的Python交互命令行使用“import this”来查看完整列表。）但是，往往很多时候，你有无数的方式选择来达到目的。在这种情况下，我们无法明显看出哪种方式是最好的。

首先，让我们回忆一下Python为我们提供了这几种方法来连接字符串。我们可以用+运算符，例如：

>> "ABC" + "DEF"

"ABCDEF"

我们也可以用％运算符，它可以做的不只是连接，但仍然是一个合理的选项：

>>> “％S％S” ％（ "ABC"， "DEF"）

"ABCDEF"

正如我在以前的博客文章已经提到，我们也有一个更现代的方式做到这一点，那就是str.format方法：

>>> " ".format(X, Y)

"ABCDEF"

正如％操作符，str.format方法远比简单的连接更强大。但我想，这会让我深入理解相对速度。

现在，我们如何计时呢？在Jupyter（又名IPython中），我们可以使用神奇的“timeit”命令来运行代码。因此，我写了四大功能，其中每个都以不同的方式连接字符串。我故意使用全局变量（命名为“X”和“Y”），以包含原始字符串，和一个局部变量“Z”，来存放结果。结果随后由函数返回。（我们可以稍微放开一点“X”和“Y”的值和定义。）

我要指出，concat3和concat4几乎是相同的，因为它们都使用str.format方法。第一个使用参数的隐式位置，而第二个使用显式的位置。我决定，既然我已在做基准字符串连接测试，我不妨也看看当给出参数的索引时是否有任何速度差异。

然后我定义了两个全局变量：

X = "ABC"

Y = "DEF"

最后，我运行每个函数并计时：

％timeit concat1（）

％timeit concat2（）

％timeit concat3（）

％timeit concat4（）

结果如下：

concat1：153ns/loop

concat1：275ns/loop

concat1：398ns/loop

concat1：393ns/loop

从这个基准测试中，我们可以看到，concat1，它采用+，比任何其他的方法显著更快。这有点遗憾，因为我是多么爱用str.format - 但它也意味着，如果我做一大堆的字符串处理，我应该坚持+，这可能包含更少的功能，但远快于其他方式。

问题是，上述基准测试可能是有点问题的，因为我们使用短字符串。在Python中非常短的字符串是“被约束的”，这意味着它们被定义一次，然后保存在一个表中，这样他们不需要再次进行分配，并重新创建。毕竟，因为字符串是不可变的，为什么我们不止一次创建“ABC”呢？我们可以只引用创建的第一个“ABC”。

这可能会搞乱我们的基准测试。但是，试着检查更大的字符串也很好。幸运的是，我们使用全局变量 - 因此，通过改变这些全局变量的定义，我们可以运行我们的基准测试，并确保没有发生约束：

X = "ABC" * 10000

y = "DEF" * 10000

现在，当我们再次测试函数，这时我们得到：

concat1：2.64μs/loop

concat2：3.09μs/loop

concat3：3.33μs/loop

concat4：3.48μs/loop

每个循环所花的时间很多 - 但我们看到，我们的+操作符仍然是最快的。虽然差别没有那么巨大，但是依然是相当明显和显著。

那么如果我们不再使用全局变量，而是在函数中指定字符串呢？会有所不同吗？几乎可以肯定不是，但值得快速测试一下：

而我们最终的结果是：

concat1：4.89μs/loop

concat2：5.78μs/loop

concat3：6.22μs/loop

concat4：6.19μs/loop

再一次，我们看到，+操作符是最大赢家，但它的优势没有操作短字符串时那么明显了。 str.format方法明显缩短。我们可以看到，对于str.format方法来说，无论使用“ ”还是“{} {}”格式，基本上没有差异。

经过思考，这不足为奇。毕竟，+是一个非常简单的操作，而％和str.format做得更多。此外，str.format是一种方法，这意味着它将会有更大的开销。

现在，我也可以多跑几个测试 - 例如，有两个以上的字符串。但我认为，这表明至少在一定程度+是Python实现字符串连接的最快方式。此外，它表明我们可以快速，轻松且容易地做基准测试，进行各种实验，以便帮助我们理解什么是Python中的最佳实践。