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内容提要

概述

序列

元组

列表

字典

集合

在循环中应用序列

一、概述

Python秉承方便程序员的理念，提供了几个功能强大而高效的数据结构：元组、列表、字典和集合。程序员可以根据需要组合使用它们，以创建更复杂的数据结构。

在Python中，两个主力数据结构是列表和字典。列表按顺序存储数据，而字典就像小型数据库，使用键高效地存储和检索数据。

二、序列

在Python中，序列是一组按顺序排列的值。

Python有3种内置序列类型：字符串、元组和列表。字符串和列表是最常见的序列，元组较少使用。

序列的优点之一是像之前介绍的字符串一样支持索引和分片。

所有序列的特征：

第一个正索引为零，指向左端；

第一个负索引为-1，指向右端；

可使用分片表示法来复制子序列；

可使用+和*进行拼接（即合并）。进行拼接的序列类型必须相同；

可使用函数len计算其长度；

表达式x in s检查序列s是否包含元素x，如果x位于s中，则返回True，否则返回False。

三、元组

元组是一种不可变序列，即创建之后不能再做任何修改。

元组由不同的元素组成，每个元素可以存储不同类型的数据，如字符串、数字甚至元组。

元组通常代表一行数据，而元组中的元素代表不同的数据项。

1、元组的创建

格式：

tuple=(元素1,元素2,…元素n) #定义n个元素组成的元组

tuple=() #定义空元组

tuple=(元素1,) #定义单元素元组

例7-1：创建元组

2、元组的访问

元组中元素的值通过索引访问，索引是一对方括号中的数字，索引也称为“下标”。

格式：

tuple[n] #访问第n个元素

tuple[m:n] #访问第1个索引到第2个索引之间的索引元素，但不包括第2个索引指向的元素

其中，n、m可以为0、正、负整数。

例7-2：访问元组的元素

执行结果：

例7-3：操作元组

3、常用元组函数

例7-4：元组函数应用

执行结果：

四、列表

列表是Python中非常重要的数据类型，通常作为函数的返回类型。

列表和元组相似，也是由一组元素组成。列表可包含任何类型的值：数字、字符串甚至序列。

列表与元组的重要差别是列表是可变的，即可以在不复制的情况下添加、删除或修改列表元素。

1、列表的创建

格式：

list=[元素1,元素2,…元素n] #定义n个元素组成的列表

list=[] #定义空列表

list=[x] #定义只包含一个元素的列表，与元组不同，最后的逗号不是必须的

说明：列表用方括号括起，其中元素用逗号分隔。

例7-5：创建列表

2、列表的使用

列表的使用与元组十分相似，同样支持负数索引、分片以及多元列表等特性，但列表的元素可修改。

与字符串和元组一样，可使用len获取列表长度，还可使用+和*拼接列表。

例7-6：列表的使用

3、常用列表函数

例7-7：在列表末尾添加元素或列表

例7-8：列表的查找、排序和反转

例7-9：给包含元组的列表排序

例7-10：用列表实现堆栈（“后进先出”的线性表）

例7-11：用列表实现队列

4、列表解析

列表的用途如此之多，以至于Python提供了一种用于创建列表的特殊方法—列表解析。

以下通过示例了解如何实现列表解析。

例7-12：用普通方法和列表解析方法分别创建一个由1～10的平方组成的列表

例7-13：将列表中的每个数字翻倍并加上7

例7-14：在列表解析中使用字符串

例7-15：利用列表解析修改现有列表

例7-16：返回列表中的正数（利用列表解析进行筛选）

例7-17：利用列表解析删除字符串中的所有元音

5、函数作为列表的元素

用函数作为参数与列表一起使用非常有用，也称为高阶编程。

例7-18：假定L是一个列表，f是一个函数，用函数替换每个元素改变列表，即用f(e)改变L中的元素e。

五、字典

字典是Python重要的数据类型，字典是由“键—值”对组成的集合，字典中的“值”通过“键”来引用。

字典也称为关联数组、映射或散列表。

Python字典利用了“散列”方法，使用专门的散列函数完成，即字典中的每个键都被转换为一个数字—散列值。

字典中值存储在一个底层列表中，并用散列值作为索引。访问值时，将提供的键转为散列值，再跳到列表的相应位置。

使用“键”来访问字典值效率极高。另外与列表一样，字典也是可以改变的：可以添加、删除或修改“键—值”对。

1、创建字典

格式：

dictionary={key1:value1, key2:value2, …, keyn:valuen)}#创建n个“键—值”对组成的字典

dictionar={} #创建空字典

注意，对于字典的键有两个限制： 字典中的键必须独一无二，即在同一个字典中，任何两个键—值对都不能相同； 键必须是不可变的。

因此，字典键不能是列表、字典 对值没有这两个限制。

2、字典的访问

字典的访问与元组、列表有所不同，元组和列表是通过数字索引获取对应的值，而字典是通过key值获取相应的value值。

格式：

value=dict[key]

说明： 字典的添加、删除和修改只需执行一条赋值语句即可，

例如：dict[’x’]=’value’ 字典没有remove操作。删除字典元素可调用内置函数del()完成。

例7-19：字典的创建、添加、删除和修改

3、字典函数

说明：

popitem()返回并删除字典的某个键—值对，具体是哪个预先并不知道，因此仅当不在乎字典元素的顺序是，此函数才适用。

item()、keys()和values()都返回一个特殊对象—视图。视图被链接到原始字典，因此若字典发生变化，视图也将相应地变化。

例7-20：字典函数应用一

执行结果：

例7-21：字典函数应用二

4、字典的排序和复制

关于复制：

复制分为深拷贝和浅拷贝，不只限于字典，适用于Python的任何对象。可使用copy模块来实现对象的深拷贝和浅拷贝，deepcopy()用于深拷贝，copy()用于浅拷贝。

深拷贝能够拷贝对象内部所有数据和引用，引用相当于C语言中指针的概念，Python并不存在指针，但是变量的内存结构中通过引用来维护变量。

浅拷贝只是复制数据，并没有复制数据的引用，新的数据和旧的数据使用同一块内存空间。

例如：字典B浅拷贝字典A的数据，如果字典B的数据发生添加、删除或修改操作，字典A的数据也将发生变化；相反，如果字典B深拷贝字典A的数据，字典B的数据即使发生变化，也不会影响的字典A。

例7-23：字典的拷贝

六、集合

在Python中，集合是一系列不重复的元素。集合类似于字典，但只包含键，而没有相关联的值。

在Python中，集合是相对较新的功能，在其还不支持集合时，一般使用字典模拟集合。 集合分两类：可变集合（set）和不可变集合（frozenset）。

对于可变集合，可添加和删除元素，而不可变集合一旦创建就不能更改。 与字典一样，集合的元素排列顺序也是不确定的。

集合没有列表和字典用得多，本章简要介绍，详细内容可参阅：https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#set

集合基本功能：

包括关系测试和消除重复元素。

集合对象还支持 union（联合），intersection（交），difference（差）和 sysmmetric difference（对称差集，即异或）等数学运算。 大括号或 set()函数可以用来创建集合。

注意：想要创建空集合，必须使用 set() 而不是｛｝。

例7-24：创建集合

例7-25：集合操作

七、在循环中应用序列

在循环中引用相关函数，可以高效地得出相应结果。

例如： enumerate()函数 zip()函数 reversed()函数 sorted()函数 items()方法（序列的）

函数具体格式及功能见帮助信息（如：help(enumerate)。

例7-26：同时获取序列索引及值

例7-27：同时循环两个或多个序列

例7-28：逆向循环序列

例7-29：按排序后的顺序循环序列

例7-30：同时获取键和对应值