将数字格式化为指定长度的字符串，避免使用科学计数法

本文介绍如何使用 Python 将数字格式化为指定长度（8 或 16 字符）的字符串，同时避免使用科学计数法中的 "e" 符号。通过自定义函数，结合 Python 的格式化规范，可以灵活地控制数字的显示精度和格式，满足特定需求，例如在 Nastran 文件中表示数值。

在工程计算和数据处理中，经常需要将数字格式化为特定长度的字符串，以便于数据存储、文件读写或与其他程序的交互。 Nastran 是一种常用的有限元分析软件，它对输入数据的格式有严格的要求，例如数值字段的长度限制，并且通常不希望使用科学计数法中的 "e" 符号。

以下提供一个 Python 函数，用于将数字格式化为指定长度的字符串，并避免使用科学计数法。

def format_custom(number: int | float, format_: str) -> str:
    """
    将数字格式化为指定长度的字符串，避免使用科学计数法。

    Args:
        number: 要格式化的数字。
        format_: 格式，可以是 "short" (8 字符) 或 "long" (16 字符)。

    Returns:
        格式化后的字符串。

    Raises:
        RuntimeError: 如果 format_ 不是 "short" 或 "long"。
    """
    if format_ == "short":
        max_length = 8
    elif format_ == "long":
        max_length = 16
    else:
        raise RuntimeError(f"Unrecognized format : '{format_}'")

    # 用于尾数、小数点、指数符号、指数和可选负号的空间
    used_space = 4 + (number < 0)

    return f"{number:-.{max_length - used_space}g}".replace("e", "")

代码解释：

1. 函数定义: format_custom(number: int | float, format_: str) -> str 定义了一个名为 format_custom 的函数，它接受一个数字 (number) 和一个格式字符串 (format_) 作为输入，并返回一个字符串。

2. 格式判断: 函数首先根据 format_ 的值设置 max_length，如果 format_ 不是 "short" 或 "long"，则抛出一个 RuntimeError。

3. used_space 计算: used_space = 4 + (number < 0) 计算了用于尾数、小数点、指数符号、指数和可选负号的空间。 4 代表小数点、指数符号和指数所需的最小空间。(number < 0) 是一个布尔表达式，如果 number 是负数，则值为 1，否则为 0，用于计算负号所需的空间。

4. f-string 格式化: f"{number:-.{max_length - used_space}g}" 是核心的格式化部分，使用了 Python 的 f-string。

   • -：表示如果数字为负数，则包含负号。
   • .{max_length - used_space}：指定小数点后的精度。max_length - used_space 计算出尾数可用的最大字符数。
   • g：通用格式。Python 会根据数字的大小自动选择使用定点表示法或科学计数法，但会尽可能使用定点表示法。

5. 移除 "e": .replace("e", "") 移除了科学计数法中的 "e" 符号，这是因为 Python 的格式化规范无法直接禁止使用 "e"。

使用示例：

print(format_custom(123456789, "short"))  # 输出: 1.2346+8
print(format_custom(123456789, "long"))   # 输出: 1.2345679+8
print(format_custom(-123456789, "short")) # 输出: -1.234+8
print(format_custom(-123456789, "long"))  # 输出: -1.2345679+8
print(format_custom(123456789123456789, "short")) # 输出: 1.2346+17
print(format_custom(123456789123456789, "long"))  # 输出: 1.23456789123+17
print(format_custom(-123456789123456789, "short"))# 输出: -1.234+17
print(format_custom(-123456789123456789, "long")) # 输出: -1.23456789123+17

注意事项：

• 此函数通过移除 "e" 符号来避免科学计数法，但仍然保留了指数部分，并使用 "+" 符号代替 "e"。
• 如果数字太大或太小，以至于无法在指定的长度内用定点表示法表示，则会使用科学计数法，移除 "e" 后，结果可能看起来不太直观。
• 可以根据实际需求修改 used_space 的计算方式，以适应不同的格式要求。

总结：

通过结合 Python 的格式化规范和字符串操作，可以灵活地控制数字的显示格式，满足各种特定的需求。 format_custom 函数提供了一种将数字格式化为指定长度的字符串，并避免使用科学计数法的方法，适用于需要在 Nastran 文件或其他类似场景中表示数值的情况。

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