代码收藏家技术教程 2022-09-13

Python基础（三） | Python的组合数据类型

第三章组合数据类型

⭐本专栏旨在对Python的基础语法进行详解，精炼地总结语法中的重点，详解难点，面向零基础及入门的学习者，通过专栏的学习可以熟练掌握python编程，同时为后续的数据分析，机器学习及深度学习的代码能力打下坚实的基础。

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文章目录

3.1 列表

3.1.1 列表的表达

序列类型：内部元素有位置关系，能通过位置序号访问其中元素

列表是一个可以使用多种类型元素，支持元素的增、删、查、改操作的序列类型

ls = ["Python", 1989, True, {"version": 3.7}]
ls

['Python', 1989, True, {'version': 3.7}]

另一种产生方式：list(可迭代对象)

可迭代对象包括：字符串、元组、集合、range()等

字符串转列表

list("欢迎订阅本专栏")

['欢', '迎', '订', '阅', '本', '专', '栏']

元组转列表

list(("我", "们", "很", "像"))

['我', '们', '很', '像']

集合转列表

list({"李雷", "韩梅梅", "Jim", "Green"})

['Green', 'Jim', '李雷', '韩梅梅']

特殊的range()

for i in [0, 1, 2, 3, 4, 5]:
    print(i)

for i in range(6):
    print(i)

range(起始数字,中止数字,数字间隔)

如果起始数字缺省，默认为0

必须包含中止数字，但是注意中止的数字取不到

数字间隔缺省，默认为1

for i in range(1, 11, 2):
    print(i)

range()转列表

list(range(1, 11, 2))

[1, 3, 5, 7, 9]

3.1.2 列表的性质

列表的长度——len(列表)

ls = [1, 2, 3, 4, 5]
len(ls)

列表的索引——与同为序列类型的字符串完全相同

变量名[位置编号]

正向索引从0开始
反向索引从-1开始

cars = ["BYD", "BMW", "AUDI", "TOYOTA"]

print(cars[0])
print(cars[-4])

BYD
BYD

列表的切片

变量名[开始位置：结束位置：切片间隔]

cars = ["BYD", "BMW", "AUDI", "TOYOTA"]

正向切片

print(cars[:3])     # 前三个元素，开始位置缺省，默认为0；切片间隔缺省，默认为1

['BYD', 'BMW', 'AUDI']

print(cars[1:4:2])  # 第二个到第四个元素 前后索引差为2

['BMW', 'TOYOTA']

print(cars[:])      # 获取整个列表，结束位置缺省，默认取值到最后

['BYD', 'BMW', 'AUDI', 'TOYOTA']

print(cars[-4:-2])  # 获取前两个元素

['BYD', 'BMW']

反向切片

cars = ["BYD", "BMW", "AUDI", "TOYOTA"]

print(cars[:-4:-1])      # 开始位置缺省，默认为-1
print(cars[::-1])        # 获得反向列表

['TOYOTA', 'AUDI', 'BMW']
['TOYOTA', 'AUDI', 'BMW', 'BYD']

3.1.3 列表的操作符

用** list1+lis2 **的形式实现列表的拼接

a = [1, 2]
b = [3, 4]
a+b            # 该用法用的不多

[1, 2, 3, 4]

用 n*list 或 list*n 实现列表的成倍复制

初始化列表的一种方式

[0]*10

[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]

3.1.4 列表的操作方法

1、增加元素

在末尾增加元素——列表.append(待增元素)

languages = ["Python", "C++", "R"]

languages.append("Java")
languages

['Python', 'C++', 'R', 'Java']

在任意位置插入元素——列表.insert(位置编号，待增元素)
在位置编号相应元素前插入待增元素

languages.insert(1, "C")
languages

['Python', 'C', 'C++', 'R', 'Java']

在末尾整体并入另一列表——列表1.extend(列表2)

append 将列表2整体作为一个元素添加到列表1中

languages.append(["Ruby", "PHP"])
languages

['Python', 'C', 'C++', 'R', 'Java', ['Ruby', 'PHP']]

extend 将待列表2内的元素逐个添加到列表1中，当然也可以采用加法实现。

languages = ['Python', 'C', 'C++', 'R', 'Java']
languages.extend(["Ruby", "PHP"])
languages

['Python', 'C', 'C++', 'R', 'Java', 'Ruby', 'PHP']

2、删除元素

删除列表i位置的元素列表.pop(位置)

languages = ['Python', 'C', 'C++', 'R', 'Java']
languages.pop(1)
languages

['Python', 'C++', 'R', 'Java']

不写位置信息，默认删除最后一个元素

languages.pop()
languages

['Python', 'C++', 'R']

删除列表中的第一次出现的待删元素列表.remove(待删元素)

languages = ['Python', 'C', 'R', 'C', 'Java']
languages.remove("C")    
languages

['Python', 'R', 'C', 'Java']

languages = ['Python', 'C', 'R', 'C', 'Java']
while "C" in languages:
    languages.remove("C")    
languages

['Python', 'R', 'Java']

3、查找元素

列表中第一次出现待查元素的位置列表.index(待查元素)

languages = ['Python', 'C', 'R','Java']
idx = languages.index("R") 
idx

4、修改元素

通过"先索引后赋值"的方式，对元素进行修改列表名[位置]=新值

languages = ['Python', 'C', 'R','Java']
languages[1] = "C++"
languages

['Python', 'C++', 'R', 'Java']

5、列表的复制

错误的方式：这种方式仅是相当于给列表起了一个别名

languages = ['Python', 'C', 'R','Java']
languages_2 = languages
print(languages_2)

['Python', 'C', 'R', 'Java']

languages.pop()
print(languages)
print(languages_2)

['Python', 'C', 'R']
['Python', 'C', 'R']

正确的方式——浅拷贝

当内容中也有列表这种可变的情况时，这时浅拷贝可能出问题，应该采用深拷贝。

方法1：列表.copy()

languages = ['Python', 'C', 'R','Java']
languages_2 = languages.copy()
languages.pop()
print(languages)
print(languages_2)

['Python', 'C', 'R']
['Python', 'C', 'R', 'Java']

方法2：列表 [ : ]

相当于对整个列表的切片

languages = ['Python', 'C', 'R','Java']
languages_3 = languages[:]
languages.pop()
print(languages)
print(languages_3)

['Python', 'C', 'R']
['Python', 'C', 'R', 'Java']

6、列表的排序

使用列表.sort()对列表进行永久排序

直接在列表上进行操作，无返回值

默认是递增的排序

ls = [2, 5, 2, 8, 19, 3, 7]
ls.sort()
ls

[2, 2, 3, 5, 7, 8, 19]

递减排列

ls.sort(reverse = True)
ls

[19, 8, 7, 5, 3, 2, 2]

使用sorted(列表)对列表进行临时排序

原列表保持不变，返回排序后的列表

ls = [2, 5, 2, 8, 19, 3, 7]
ls_2 = sorted(ls)
print(ls)
print(ls_2)

[2, 5, 2, 8, 19, 3, 7]
[19, 8, 7, 5, 3, 2, 2]

sorted(ls, reverse = True)

[19, 8, 7, 5, 3, 2, 2]

7、列表的翻转

使用列表.reverse()对列表进行永久翻转

直接在列表上进行操作，无返回值

ls = [1, 2, 3, 4, 5]
print(ls[::-1])
ls

[5, 4, 3, 2, 1]

[1, 2, 3, 4, 5]

ls.reverse()
ls

[5, 4, 3, 2, 1]

8、使用for循环对列表进行遍历

ls = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in ls:
    print(i)

3.2 元组

3.2.1 元组的表达

元组是一个可以使用多种类型元素，一旦定义，内部元素不支持增、删和修改操作的序列类型

通俗的讲，可以将元组视作“不可变的列表”

names = ("Peter", "Pual", "Mary")

3.2.2 元组的操作

不支持元素增加、元素删除、元素修改操作

其他操作与列表的操作完全一致

3.2.3 元组的常见用处

打包与解包

例1 返回值是打包成元组的形式

def f1(x):              # 返回x的平方和立方
    return x**2, x**3   # 实现打包返回

print(f1(3))
print(type(f1(3)))      # 元组类型

(9, 27)
<class 'tuple'>

a, b = f1(3)            # 实现解包赋值 
print(a)
print(b)

9
27

例2

采用zip函数进行打包

numbers = [201901, 201902, 201903]
name = ["小明", "小红", "小强"]
list(zip(numbers,name))

[(201901, '小明'), (201902, '小红'), (201903, '小强')]

for number,name in zip(numbers,name):   # 每次取到一个元组，立刻进行解包赋值
    print(number, name)

201901 小明
201902 小红
201903 小强

3.3 字典

3.3.1 字典的表达

映射类型：通过“键”-“值”的映射实现数据存储和查找

常规的字典是无序的，仅可以通过键来对数据进行访问

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
students

字典键的要求

1、字典的键不能重复

如果重复，前面的键就被覆盖了

students = {201901: '小明', 201901: '小红', 201903: '小强'}
students

{201901: '小红', 201903: '小强'}

2、字典的键必须是不可变类型，如果键可变，就找不到对应存储的值了

不可变类型：数字、字符串、元组。一旦确定，它自己就是它自己，变了就不是它了。

可变类型：列表、字典、集合。一旦确定，还可以随意增删改。因此这三个类型不能作为字典的键。

d1 = {1: 3}
d2 = {"s": 3}
d3 = {(1,2,3): 3}

上面没有报错，说明是合法的。

d = {[1, 2]: 3}

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-68-bf7f06622b3f> in <module>
----> 1 d = {[1, 2]: 3}


TypeError: unhashable type: 'list'

d = {{1:2}: 3}

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-69-188e5512b5fe> in <module>
----> 1 d = {{1:2}: 3}


TypeError: unhashable type: 'dict'

d = {{1, 2}: 3}

---------------------------------------------------------------------------

TypeError                                 Traceback (most recent call last)

<ipython-input-70-c2dfafc1018a> in <module>
----> 1 d = {{1, 2}: 3}


TypeError: unhashable type: 'set'

3.3.2 字典的性质

字典的长度——键值对的个数

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
len(students)

字典的索引

通过字典[键] 的形式来获取对应的值

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
students[201902]

'小红'

3.3.3 字典的操作方法

1、增加键值对

变量名[新键] = 新值

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
students[201904] = "小雪"
students

{201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强', 201904: '小雪'}

2、删除键值对

通过del 变量名[待删除键]

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
del students[201903]
students

{201901: '小明', 201902: '小红'}

通过变量名.pop(待删除键)

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
value = students.pop(201903)   # 删除键值对，同时获得删除键值对的值
print(value)
print(students)

小强
{201901: '小明', 201902: '小红'}

变量名.popitem() 随机删除一个键值对，并以元组返回删除键值对

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
key, value = students.popitem()
print(key, value)
print(students)

201903 小强
{201901: '小明', 201902: '小红'}

3、修改值

通过先索引后赋值的方式对相应的值进行修改

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
students[201902] = "小雪"
students

{201901: '小明', 201902: '小雪', 201903: '小强'}

4、d.get( )方法

d.get(key,default) 从字典d中获取键key对应的值，如果没有这个键，则返回default

小例子：统计"牛奶奶找刘奶奶买牛奶"中字符的出现频率

s = "牛奶奶找刘奶奶买牛奶"
d = {}
print(d)
for i in s:
    d[i] = d.get(i, 0)+1 # 如果该字符第一次出现，则返回default 0 ，然后+1统计。如果之前就有i这个键，则返回该 key i 所对应的值。
    print(d)
# print(d)

{}
{'牛': 1}
{'牛': 1, '奶': 1}
{'牛': 1, '奶': 2}
{'牛': 1, '奶': 2, '找': 1}
{'牛': 1, '奶': 2, '找': 1, '刘': 1}
{'牛': 1, '奶': 3, '找': 1, '刘': 1}
{'牛': 1, '奶': 4, '找': 1, '刘': 1}
{'牛': 1, '奶': 4, '找': 1, '刘': 1, '买': 1}
{'牛': 2, '奶': 4, '找': 1, '刘': 1, '买': 1}
{'牛': 2, '奶': 5, '找': 1, '刘': 1, '买': 1}

5、d.keys( ) d.values( )方法

把所有的key，value 单独拿出来。

students = {201901: '小明', 201902: '小红', 201903: '小强'}
print(list(students.keys()))
print(list(students.values()))

[201901, 201902, 201903]
['小明', '小红', '小强']

6、d.items( )方法及字典的遍历

print(list(students.items()))
for k, v in students.items():#进行解包
    print(k, v)

[(201901, '小明'), (201902, '小红'), (201903, '小强')]
201901 小明
201902 小红
201903 小强

3.4 集合

3.4.1 集合的表达

一系列互不相等元素的无序集合（互斥）

元素必须是不可变类型：数字，字符串或元组，可视作字典的键

可以看做是没有值，或者值为None的字典

students = {"小明", "小红", "小强", "小明"}   #可用于去重
students

{'小强', '小明', '小红'}

3.4.2 集合的运算

小例子通过集合进行交集并集的运算

Chinese_A = {"刘德华", "张学友", "张曼玉", "钟楚红", "古天乐", "林青霞"}
Chinese_A

{'刘德华', '古天乐', '张学友', '张曼玉', '林青霞', '钟楚红'}

Math_A = {"林青霞", "郭富城", "王祖贤", "刘德华", "张曼玉", "黎明"}
Math_A

{'刘德华', '张曼玉', '林青霞', '王祖贤', '郭富城', '黎明'}

语文和数学两门均为A的学员

S & T 返回一个新集合，包括同时在集合S和T中的元素

Chinese_A & Math_A

{'刘德华', '张曼玉', '林青霞'}

语文或数学至少一门为A的学员

S | T 返回一个新集合，包括集合S和T中的所有元素

Chinese_A | Math_A

{'刘德华', '古天乐', '张学友', '张曼玉', '林青霞', '王祖贤', '郭富城', '钟楚红', '黎明'}

语文数学只有一门为A的学员

S ^ T 返回一个新集合，包括集合S和T中的非共同元素

Chinese_A ^ Math_A

{'古天乐', '张学友', '王祖贤', '郭富城', '钟楚红', '黎明'}

语文为A，数学不为A的学员

S – T 返回一个新集合，包括在集合S但不在集合T中的元素

Chinese_A - Math_A

{'古天乐', '张学友', '钟楚红'}

数学为A，语文不为A的学员

Math_A - Chinese_A

{'王祖贤', '郭富城', '黎明'}

3.4.3 集合的操作方法

增加元素——S.add(x)

stars = {"刘德华", "张学友", "张曼玉"}
stars.add("王祖贤")
stars

{'刘德华', '张学友', '张曼玉', '王祖贤'}

移除元素——S.remove(x)

stars.remove("王祖贤")
stars

{'刘德华', '张学友', '张曼玉'}

集合的长度——len(S)

len(stars)

集合的遍历——借助for循环

for star in stars:
    print(star)

张学友
张曼玉
刘德华

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第三章 组合数据类型

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3.1 列表

3.1.1 列表的表达

3.1.2 列表的性质

3.1.3 列表的操作符

3.1.4 列表的操作方法

3.2 元组

3.2.1 元组的表达

3.2.2 元组的操作

3.2.3 元组的常见用处

3.3 字典

3.3.1 字典的表达

3.3.2 字典的性质

3.3.3 字典的操作方法

3.4 集合

3.4.1 集合的表达

3.4.2 集合的运算

3.4.3 集合的操作方法

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