[Python知识库]3.2python基础02

三、列表、元组、字典和集合

列表（list）和元组（tuple）比较相似，它们都按顺序保存元素，所有的元素占用一块连续的内存，每个元素都有自己的索引，因此列表和元组的元素都可以通过索引（index）来访问。它们的区别在于：列表是可以修改的，而元组是不可修改的。

字典（dict）和集合（set）存储的数据都是无序的，每份元素占用不同的内存，其中字典元素以 key-value 的形式保存

3.1列表

需要明确的是，Python 中没有数组，但是加入了更加强大的列表

列表可以存储整数、小数、字符串、列表、元组等任何类型的数据，并且同一个列表中元素的类型也可以不同

3.1.1 Python创建列表

• 1. 使用 [ ] 直接创建列表

num = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
name = ["C语言中文网", "http://c.biancheng.net"]
program = ["C语言", "Python", "Java"]

• 2. 使用 list() 函数创建列表

#将字符串转换成列表
list1 = list("hello")
print(list1)
#将元组转换成列表
tuple1 = ('Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript')
list2 = list(tuple1)
print(list2)
#将字典转换成列表
dict1 = {'a':100, 'b':42, 'c':9}
list3 = list(dict1)
print(list3)
#将区间转换成列表

#range() 函数能够轻松地生成一系列的数字，让 Python 从指定的第一个值开始，一直数到指定的第二个值停止，但不包含第二个值
range1 = range(1, 6)
list4 = list(range1)
print(list4)
#创建空列表
print(list())

3.1.2访问列表元素

索引从0开始，用len()函数可以获得list元素的个数，当索引超出了范围时，Python会报一个IndexError错误，所以，要确保索引不要越界，记得最后一个元素的索引是len(classmates) - 1。

listname[start : end : step]
其中，listname 表示列表名字，start 表示起始索引，end 表示结束索引，step 表示步长。

url = list("http://c.biancheng.net/shell/")

#使用索引访问列表中的某个元素
print(url[3])  #使用正数索引
print(url[-4])  #使用负数索引

#使用切片访问列表中的一组元素
print(url[9: 18])  #使用正数切片
print(url[9: 18: 3])  #指定步长
print(url[-6: -1])  #使用负数切片

3.1.3Python列表添加元素

• 列表相加

language = ["Python", "C++", "Java"]
birthday = [1991, 1998, 1995]
info = language + birthday
print("language =", language)
print("birthday =", birthday)
print("info =", info)

• append() 方法用于在列表的末尾追加元素，该方法的语法格式如下：

listname.append(obj)

其中，listname 表示要添加元素的列表；obj 表示到添加到列表末尾的数据，它可以是单个元素，也可以是列表、元组等。

l = ['Python', 'C++', 'Java']
#追加元素
l.append('PHP')
print(l)
#追加元组，整个元组被当成一个元素
t = ('JavaScript', 'C#', 'Go')
l.append(t)
print(l)
#追加列表，整个列表也被当成一个元素
l.append(['Ruby', 'SQL'])
print(l)

• extend()方法添加元素

extend() 和 append() 的不同之处在于：extend() 不会把列表或者元祖视为一个整体，而是把它们包含的元素逐个添加到列表中。

extend() 方法的语法格式如下：

listname.extend(obj)

其中，listname 指的是要添加元素的列表；obj 表示到添加到列表末尾的数据，它可以是单个元素，也可以是列表、元组等，但不能是单个的数字。

l = ['Python', 'C++', 'Java']
#追加元素
l.extend('C')
print(l)
#追加元组，元祖被拆分成多个元素
t = ('JavaScript', 'C#', 'Go')
l.extend(t)
print(l)
#追加列表，列表也被拆分成多个元素
l.extend(['Ruby', 'SQL'])
print(l)

• insert()方法插入元素

append() 和 extend() 方法只能在列表末尾插入元素，如果希望在列表中间某个位置插入元素，那么可以使用 insert() 方法。

listname.insert(index , obj)

其中，index 表示指定位置的索引值。insert() 会将 obj 插入到 listname 列表第 index 个元素的位置。

l = ['Python', 'C++', 'Java']
#插入元素
l.insert(1, 'C')
print(l)

#插入元组，整个元祖被当成一个元素
t = ('C#', 'Go')
l.insert(2, t)
print(l)

#插入列表，整个列表被当成一个元素
l.insert(3, ['Ruby', 'SQL'])
print(l)

#插入字符串，整个字符串被当成一个元素
l.insert(0, "http://c.biancheng.net")
print(l)

3.1.4Python列表删除元素

在 Python 列表中删除元素主要分为以下 3 种场景：

• 根据目标元素所在位置的索引进行删除，可以使用 del 关键字或者 pop() 方法；
• 根据元素本身的值进行删除，可使用列表（list类型）提供的 remove() 方法；
• 将列表中所有元素全部删除，可使用列表（list类型）提供的 clear() 方法。

del：根据索引值删除元素

del 可以删除列表中的单个元素，格式为：

del listname[index]

其中，listname 表示列表名称，index 表示元素的索引值。

lang = ["Python", "C++", "Java", "PHP", "Ruby", "MATLAB"]
#使用正数索引
del lang[2]
print(lang)
#使用负数索引
del lang[-2]
print(lang)

del 也可以删除中间一段连续的元素，格式为：

del listname[start : end]

lang = ["Python", "C++", "Java", "PHP", "Ruby", "MATLAB"]
del lang[1: 4]
print(lang)
lang.extend(["SQL", "C#", "Go"])
del lang[-5: -2]
print(lang)

其中，start 表示起始索引，end 表示结束索引。del 会删除从索引 start 到 end 之间的元素，不包括 end 位置的元素。

pop()：根据索引值删除元素

Python pop() 方法用来删除列表中指定索引处的元素，具体格式如下：

listname.pop(index)

其中，listname 表示列表名称，index 表示索引值。如果不写 index 参数，默认会删除列表中的最后一个元素

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
nums.pop(3)
print(nums)
nums.pop()
print(nums)

remove()：根据元素值进行删除

remove() 方法只会删除第一个和指定值相同的元素，而且必须保证该元素是存在的，否则会引发 ValueError 错误。

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
#第一次删除36
nums.remove(36)
print(nums)
#第二次删除36
nums.remove(36)
print(nums)
#删除78
nums.remove(78)
print(nums)

clear()：删除列表所有元素

Python clear() 用来删除列表的所有元素，也即清空列表，请看下面的代码：

url = list("http://c.biancheng.net/python/")
url.clear()
print(url)

3.1.5Python列表修改元素

Python 提供了两种修改列表（list）元素的方法，你可以每次修改单个元素，也可以每次修改一组元素（多个）。

• 修改单个元素

修改单个元素非常简单，直接对元素赋值即可。请看下面的例子：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
nums[2] = -26  #使用正数索引
nums[-3] = -66.2  #使用负数索引
print(nums)

• 修改一组元素

Python 支持通过切片语法给一组元素赋值

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
#修改第 1~4 个元素的值（不包括第4个元素）
nums[1: 4] = [45.25, -77, -52.5]
print(nums)

3.1.6list列表查找元素

Python 列表（list）提供了 index() 和 count() 方法，它们都可以用来查找元素。

• index() 方法

index() 方法用来查找某个元素在列表中出现的位置（也就是索引），如果该元素不存在，则会导致 ValueError 错误

index() 的语法格式为：

listname.index(obj, start, end)

其中，listname 表示列表名称，obj 表示要查找的元素，start 表示起始位置，end 表示结束位置。

start 和 end 参数用来指定检索范围：

• start 和 end 可以都不写，此时会检索整个列表；
• 如果只写 start 不写 end，那么表示检索从 start 到末尾的元素；
• 如果 start 和 end 都写，那么表示检索 start 和 end 之间的元素。

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7, -20.5, -999]
#检索列表中的所有元素
print( nums.index(2) )
#检索3~7之间的元素
print( nums.index(100, 3, 7) )
#检索4之后的元素
print( nums.index(7, 4) )
#检索一个不存在的元素
print( nums.index(55) )

• count()方法

count() 方法用来统计某个元素在列表中出现的次数，基本语法格式为：

listname.count(obj)

其中，listname 代表列表名，obj 表示要统计的元素。

如果 count() 返回 0，就表示列表中不存在该元素，所以 count() 也可以用来判断列表中的某个元素是否存在。

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7, -20.5, 36]
#统计元素出现的次数
print("36出现了%d次" % nums.count(36))
#判断一个元素是否存在
if nums.count(100):
    print("列表中存在100这个元素")
else:
    print("列表中不存在100这个元素")

3.2元组

另一种有序列表叫元组：tuple。tuple和list非常类似，但是tuple一旦初始化就不能修改，比如同样是列出同学的名字：

3.2.1 Python创建元组

• 使用 ( ) 直接创建

通过( )创建元组后，一般使用=将它赋值给某个变量，具体格式为：

tuplename = (element1, element2, ..., elementn)

其中，tuplename 表示变量名，element1 ~ elementn 表示元组的元素。

需要注意的一点是，当创建的元组中只有一个字符串类型的元素时，该元素后面必须要加一个逗号,

#最后加上逗号
a =("http://c.biancheng.net/cplus/",)
print(type(a))
print(a)
#最后不加逗号
b = ("http://c.biancheng.net/socket/")
print(type(b))
print(b)


t = (1)
print(t)

t1 = (1,)
print(t1)

• 使用tuple()函数创建元组

#将字符串转换成元组
tup1 = tuple("hello")
print(tup1)
#将列表转换成元组
list1 = ['Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript']
tup2 = tuple(list1)
print(tup2)
#将字典转换成元组
dict1 = {'a':100, 'b':42, 'c':9}
tup3 = tuple(dict1)
print(tup3)
#将区间转换成元组
range1 = range(1, 6)
tup4 = tuple(range1)
print(tup4)
#创建空元组
print(tuple())

3.2.2Python访问元组元素

和列表一样，我们可以使用索引（Index）访问元组中的某个元素（得到的是一个元素的值），也可以使用切片访问元组中的一组元素（得到的是一个新的子元组）。

tuplename[i]
#i表示索引值。元组的索引可以是正数，也可以是负数。
tuplename[start : end : step]
#start 表示起始索引，end 表示结束索引，step 表示步长。


url = tuple("http://c.biancheng.net/shell/")
#使用索引访问元组中的某个元素
print(url[3])  #使用正数索引
print(url[-4])  #使用负数索引
#使用切片访问元组中的一组元素
print(url[9: 18])  #使用正数切片
print(url[9: 18: 3])  #指定步长
print(url[-6: -1])  #使用负数切片

3.2.3Python修改元组

前面我们已经说过，元组是不可变序列，元组中的元素不能被修改，所以我们只能创建一个新的元组去替代旧的元组。

例如，对元组变量进行重新赋值：

tup = (100, 0.5, -36, 73)
print(tup)
#对元组进行重新赋值
tup = ('Shell脚本',"http://c.biancheng.net/shell/")
print(tup)

还可以通过连接多个元组（使用+可以拼接元组）的方式向元组中添加新元素，例如：

tup1 = (100, 0.5, -36, 73)
tup2 = (3+12j, -54.6, 99)
print(tup1+tup2)
print(tup1)
print(tup2)

3.2.4Python删除元组

当创建的元组不再使用时，可以通过 del 关键字将其删除，例如：

tup = ('Java教程',"http://c.biancheng.net/java/")
print(tup)
del tup
print(tup)

3.3字典

Python 字典（dict）是一种无序的、可变的序列，它的元素以“键值对（key-value）”的形式存储。相对地，列表（list）和元组（tuple）都是有序的序列。

Python 字典特征：

3.3.1 Python创建字典

• 使用 { } 创建字典

由于字典中每个元素都包含两部分，分别是键（key）和值（value），因此在创建字典时，键和值之间使用冒号:分隔，相邻元素之间使用逗号,分隔，所有元素放在大括号{ }中。

使用{ }创建字典的语法格式如下：

dictname = {'key':'value1', 'key2':'value2', ..., 'keyn':valuen}

其中 dictname 表示字典变量名，keyn : valuen 表示各个元素的键值对。需要注意的是，同一字典中的各个键必须唯一，不能重复。

#使用字符串作为key
scores = {'数学': 95, '英语': 92, '语文': 84}
print(scores)
#使用元组和数字作为key
dict1 = {(20, 30): 'great', 30: [1,2,3]}
print(dict1)
#创建空元组
dict2 = {}
print(dict2)

• 通过 fromkeys() 方法创建字典

Python 中，还可以使用 dict 字典类型提供的 fromkeys() 方法创建带有默认值的字典，具体格式为：

dictname = dict.fromkeys(list，value=None)

其中，list 参数表示字典中所有键的列表（list）；value 参数表示默认值，如果不写，则为空值 None。

knowledge = ['语文', '数学', '英语']
scores = dict.fromkeys(knowledge, 60)
print(scores)

• 通过 dict() 映射函数创建字典

#str 表示字符串类型的键，value 表示键对应的值。使用此方式创建字典时，字符串不能带引号。
a = dict(str1=value1, str2=value2, str3=value3)


#向 dict() 函数传入列表或元组，而它们中的元素又各自是包含 2 个元素的列表或元组，其中第一个元素作为键，第二个元素作为值。

#方式1
demo = [('two',2), ('one',1), ('three',3)]
#方式2
demo = [['two',2], ['one',1], ['three',3]]
#方式3
demo = (('two',2), ('one',1), ('three',3))
#方式4
demo = (['two',2], ['one',1], ['three',3])
a = dict(demo)

#通过应用 dict() 函数和 zip() 函数，可将前两个列表转换为对应的字典。
keys = ['one', 'two', 'three'] #还可以是字符串或元组
values = [1, 2, 3] #还可以是字符串或元组
a = dict( zip(keys, values) )

3.3.2 Python 访问字典

列表和元组是通过下标来访问元素的，而字典不同，它通过键来访问对应的值。因为字典中的元素是无序的，每个元素的位置都不固定，所以字典也不能像列表和元组那样，采用切片的方式一次性访问多个元素。

Python 访问字典元素的具体格式为：

dictname[key]

其中，dictname 表示字典变量的名字，key 表示键名。注意，键必须是存在的，否则会抛出异常。

tup = (['two',26], ['one',88], ['three',100], ['four',-59])
dic = dict(tup)
print(dic['one'])  #键存在
print(dic['five'])  #键不存在

除了上面这种方式外，Python 更推荐使用 dict 类型提供的 get() 方法来获取指定键对应的值。当指定的键不存在时，get() 方法不会抛出异常。

get() 方法的语法格式为：

dictname.get(key[,default])

其中，dictname 表示字典变量的名字；key 表示指定的键；default 用于指定要查询的键不存在时，此方法返回的默认值，如果不手动指定，会返回 None。

a = dict(two=0.65, one=88, three=100, four=-59)
print( a.get('one') )

a = dict(two=0.65, one=88, three=100, four=-59)
print( a.get('five', '该键不存在') )

3.3.3Python字典添加键值对

为字典添加新的键值对很简单，直接给不存在的 key 赋值即可，具体语法格式如下：

dictname[key] = value


a = {'数学':95}
print(a)
#添加新键值对
a['语文'] = 89
print(a)
#再次添加新键值对
a['英语'] = 90
print(a)

3.3.4Python字典修改键值对

Python 字典中键（key）的名字不能被修改，我们只能修改值（value）。

字典中各元素的键必须是唯一的，因此，如果新添加元素的键与已存在元素的键相同，那么键所对应的值就会被新的值替换掉

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
print(a)
a['语文'] = 100
print(a)

3.3.5Python字典删除键值对

如果要删除字典中的键值对，还是可以使用 del 语句。例如：

# 使用del语句删除键值对
a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
del a['语文']
del a['数学']
print(a)

3.3.6判断字典中是否存在指定键值对

如果要判断字典中是否存在指定键值对，首先应判断字典中是否有对应的键。判断字典是否包含指定键值对的键，可以使用 in 或 not in 运算符。

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
# 判断 a 中是否包含名为'数学'的key
print('数学' in a) # True
# 判断 a 是否包含名为'物理'的key
print('物理' in a) # False

3.3.7 keys()、values() 和 items() 方法

将这三个方法放在一起介绍，是因为它们都用来获取字典中的特定数据：

• keys() 方法用于返回字典中的所有键（key）；
• values() 方法用于返回字典中所有键对应的值（value）；
• items() 用于返回字典中所有的键值对（key-value）。

scores = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
print(list(scores.keys()))
print(scores.values())
print(scores.items())

3.3.8 copy() 方法

copy() 方法返回一个字典的拷贝，也即返回一个具有相同键值对的新字典，例如：

a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': [1,2,3]}
b = a.copy()
print(b)

3.3.9 update() 方法

update() 方法可以使用一个字典所包含的键值对来更新己有的字典。

在执行 update() 方法时，如果被更新的字典中己包含对应的键值对，那么原 value 会被覆盖；如果被更新的字典中不包含对应的键值对，则该键值对被添加进去。

a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': 3}
a.update({'one':4.5, 'four': 9.3})
print(a)

3.3.10 pop()方法

pop() 用来删除指定的键值对

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '化学': 83, '生物': 98, '物理': 89}
print(a)
a.pop('化学')
print(a)

3.4 set集合

set和dict类似，也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，没有重复的key。

同一集合中，只能存储不可变的数据类型，包括整形、浮点型、字符串、元组，无法存储列表、字典、集合这些可变的数据类型，否则 Python 解释器会抛出 TypeError 错误。比如说：

a={{'a':1}}
b={[1,2,3]}
c={{1,2,3}}

print(a,b,c)

不可变的数据类型：整形、浮点型、字符串、元组

可变的数据类型：列表、字典、集合

对于不变对象来说，调用对象自身的任意方法，也不会改变该对象自身的内容。相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样，就保证了不可变对象本身永远是不可变的

对于可变对象，比如list，对list进行操作，list内部的内容是会变化的，比如：

>>> a = ['c', 'b', 'a']
>>> a.sort()
>>> a
['a', 'b', 'c']

而对于不可变对象，比如str，对str进行操作呢：

>>> a = 'abc'
>>> a.replace('a', 'A')
'Abc'
>>> a
'abc'

3.4.1创建set集合

• 使用 {} 创建

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
print(a)

• set()函数创建集合

set1 = set("c.biancheng.net")
set2 = set([1,2,3,4,5])
set3 = set((1,2,3,4,5))
print("set1:",set1)
print("set2:",set2)
print("set3:",set3)

3.4.2 访问set集合元素

由于集合中的元素是无序的，因此无法向列表那样使用下标访问元素。Python 中，访问集合元素最常用的方法是使用循环结构，将集合中的数据逐一读取出来。

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
for ele in a:
    print(ele,end=' ')

3.4.3向 set 集合中添加元素

• add()

set 集合中添加元素，可以使用 set 类型提供的 add() 方法实现
需要注意的是，使用 add() 方法添加的元素，只能是数字、字符串、元组或者布尔类型（True 和 False）值，不能添加列表、字典、集合这类可变的数据，否则 Python 解释器会报 TypeError 错误。例如：

a = {1,2,3}
a.add((1,2))
print(a)
a.add([1,2])
print(a)

• update()

添加列表或集合中的元素到 set1

>>> set1 = {1,2,3}
>>> set1.update([3,4])
>>> set1
{1,2,3,4}

3.4.4从set集合中删除元素

• remove()
  删除现有 set 集合中的指定元素，可以使用 remove() 方法
  使用此方法删除集合中元素，需要注意的是，如果被删除元素本就不包含在集合中，则此方法会抛出 KeyError 错误

a = {1,2,3}
a.remove(1)
print(a)
a.remove(1)
print(a)

• pop()

随机删除元素

set1 = {"a",2,3}
a = set1.pop()
print(a,set1)