[数据结构与算法]【Python学习笔记②】——基础的数据结构【两万字总结 + 字符串、列表、元组、字典 + 增删查改】

? Python四大结构 的康熙大辞典

Python 🌲

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一、字符串 string

??● 在处理文本信息、输入输出相关设置、路径配置等操作时，我们就要用到字符串。

??● Python 中字符串的格式有如下 4 种：

str_a = " 我是字符串 " 					# 一对双引号 
str_b = ' 你说:"我也是字符串" ' 			# 一对单引号 
str_c = ''' 他说:"我不是字符串才怪" ''' 	# 三个单引号 
str_d = """ 她说:"我和你们一样" """ 		# 三个双引号

1.1 字符串的索引

??● 所谓 “索引” 又叫 “下标” ，就好比超市中的存储柜的编号，通过这个编号就能找到相应的存储空间。

??● 如果有字符串: my_hometown = 'ChongQing'，在内存中的实际存储如下:

??● 如果想取出部分字符，那么可以通过 下标 的方法，如下面的代码所示：（注意 Python 中下标从 0 开始）

my_hometown = 'ChongQing'
print(my_hometown [0]) 
print(my_hometown [1])

1.2 字符串的切片

??● 切片：指对操作的对象截取其中一部分的操作。字符串、列表、元组都支持切片操作。

??■ 切片的语法：[起始 : 结束 : 步长]。也可以简化为 [起始 : 结束]

??● 注意：选取的区间从“起始位” 开始，到 “结束位” 的前一位结束（不包含结束位本身)。

??● 字符串常见的切片操作如下：

str = '012345678'

print('例子1: ' + str[3:7])     # 结果元素里包含下标 3, 不含下标 7

print('例子2: ' + str[:])       # 取出所有元素（没有起始位和结束位之分）, 默认步长为 1

print('例子3: ' + str[1:])      # 从下标为 1 开始，取出后面所有的元素（没有结束位）

print('例子4: ' + str[:5])      # 从起始位置开始，取到下标为 5 的前一个元素（不包括结束位本身）

print('例子5: ' + str[:-1])     # 从起始位置开始，取到倒数第一个元素（不包括结束位本身）

print('例子6: ' + str[-4:-1])   # 从倒数第 4 个元素开始，取到倒数第 1 个元素（不包括结束位本身）

print('例子7: ' + str[1:5:2])   # 从下标为 1 开始，取到下标为 5 的前一个元素，步长为 2（不包括结束位本身）

# python 字符串快速逆置
print('例子8: ' + str[::-1])    # 从后向前，按步长为 1 进行取值

??● 运行结果：

??● 补充说明：索引是通过下标取某一个元素，而切片是通过下标去某一段元素。

1.3 字符串的常用操作(方法)

??● 我们先定义一个字符串为 my_str = 'hello world, hello 2022!'。

1.3.1 find()、index() 函数

??■ find()格式：

my_str.find(str, start, end)

???功能：在左闭右开区间[start, end)里检测str是否包含在my_str中，如果是返回开始的索引值，否则返回-1。

??● 样例如下：

import string
my_str = 'hello world, hello 2022!'

str = '2022'
print(my_str.find(str))

str = 'world'
print(my_str.find(str, 0, len(my_str)))

str = '2088'
print(my_str.find(str, 0, len(my_str)))

??● 运行结果：

??■ index()格式：

my_str.index(str, start, end)

???功能：跟find()方法一样，只不过如果str不在mystr中会报一个异常，别无大样。

1.3.2 count() 函数

??■ 格式：

my_str.count(str, start, end)

???功能：返回str在左闭右开区间[start, end)中mystr里面出现的次数。

??● 样例如下：

import string
my_str = 'hello world, hello 2022!'

str = 'hello'
print(my_str.count(str))

str = 'world'
print(my_str.count(str, 0, len(my_str)))

str = '2088'
print(my_str.count(str, 0, len(my_str)))

??● 运行结果：

1.3.3 replace() 函数

??■ 格式：

my_str.replace(str1, str2, count))

???功能：把my_str中的str1替换成str2，如果count指定，则替换不超过count次。

??● 样例如下：

import string

my_str = 'hello world, hello 2022!'
str_1 = 'hello'
str_2 = 'HELLO'
my_str = my_str.replace(str_1, str_2, 1)   # 只替换一次
print(my_str)

my_str = 'hello world, hello 2022!'
str_1 = '2'
str_2 = '8'
my_str = my_str.replace(str_1, str_2)      # 所有 2 都替换为 8
print(my_str)

??● 运行结果：

1.3.4 split() 函数

??■ 格式：

my_str.split(str=" ", max_split)

???功能：以str为分隔符切片my_str，如果max_split有指定值，则仅分隔出max_split + 1个子字符串。

??● 样例如下：

import string

my_str = 'hello world! hello 2022!'
str = ' '
my_str = my_str.split(str)
print(my_str)

my_str = 'hello world! hello 2022!'
str = ' '
my_str = my_str.split(str, 2)
print(my_str)

??● 运行结果：

1.3.5 capitalize()、title() 函数

??■ capitalize()格式：

my_str.capitalize()

???功能：把字符串的第一个字符大写。

??■ title()格式：

my_str.title()

???功能：把字符串的每个单词首字母大写。

1.3.6 startswith()、endswith() 函数

??■ startswith()格式：

my_str.startswith(str)

???功能：检查字符串my_str是否是以str开头, 是则返回True，否则返回 False。

??■ endswith()格式：

my_str.endswith(str)

???功能：检查字符串my_str是否是以str结束, 是则返回True，否则返回 False。

1.3.7 lower()、upper() 函数

??■ lower()格式：

my_str.lower()

???功能：将my_str中的所有大写字符转换为小写字符。

??■ upper()格式：

my_str.upper()

???功能：将my_str中的所有小写字符转换为大写字符。

1.3.8 ljust()、 rjust()、center() 函数

??■ ljust()格式：

my_str.ljust(width)

???功能：返回一个左对齐的原字符串（系统默认的是左对齐），并使用空格填充至长度为width的新字符串。

??■ rjust()格式：

my_str.rjust(width)

???功能：返回一个右对齐的原字符串（系统默认的是左对齐），并使用空格填充至长度为width的新字符串。

??● 样例如下：

import string
my_str = '2022!'
print(my_str)

my_str = my_str.rjust(10)
print(my_str)

??● 运行结果：

??■ center()格式：

my_str.center(width)

???功能：返回一个居中的原字符串，并使用空格填充至长度width的新字符串。

1.3.9 lstrip()、 rstrip() 、strip() 函数

??■ lstrip()格式：

my_str.lstrip(width)

???功能：删除my_str左边的空白字符。

??■ rstrip()格式：

my_str.rstrip(width)

???功能：删除my_str右边的空白字符。

??■ strip()格式：

my_str.strip(width)

???功能：删除my_str两端的空白字符。

1.3.10 rfind()、rindex() 函数

??■ rfind()格式：

my_str.rfind(str, start, end)

???功能：类似于find()函数，只不过是从右边开始查找，找查区间也是左闭右开[start, end)。

??■ rindex()格式：

my_str.rind(str, start, end)

???功能：类似于index()函数，只不过是从右边开始查找，找查区间也是左闭右开[start, end)。

1.3.11 partition()、rpartition() 函数

??■ partition() 格式：

my_str.partition(str)

???功能：把my_str以str分割成三部分：str前面的字符串、str和str后面的字符串。

??● 样例如下：

import string
my_str = 'hello world! hello 2022!'
str = 'world'
my_str = my_str.partition(str)
print(my_str)

??● 运行结果：

??■ rpartition() 格式：

my_str.rpartition(str)

???功能：类似于partition()函数，只不过是从右边开始。

1.3.12 splitlines() 函数

??■ 格式：

my_str.splitlines()

???功能：按照行(即\n)分隔，返回一个包含各行作为元素的列表

??● 样例如下：

import string
my_str = 'hello world!\nhello\n2022!'
my_str = my_str.splitlines()
print(my_str)

??● 运行结果：

1.3.13 isalpha()、isdigit()、isalnum()、isspace() 函数

??■ isalpha()格式：

my_str.splitlines()

???功能：如果my_str所有字符都是字母（注：空格不算）则返回True，否则返回False。

??■ isdigit()格式：

my_str.isdigit()

???功能：如果my_str所有字符都是数字（注：空格不算）则返回True，否则返回False。

??■ isalnum()格式：

my_str.isalnum()

???功能：如果my_str所有字符都是字母或者数字（注：空格不算）则返回True，否则返回False。

??■ isspace()格式：

my_str.isspace()

???功能：如果my_str所有字符都是空格则返回True，否则返回False。

1.3.14 join() 函数

??■ 格式：

str.join(my_str)

???功能：将str插入到my_str的每一个元素中去，并返回这个新的字符串。

??● 样例如下：

import string
my_str = 'hello world'
str = ","
print(str.join(my_str))

??● 运行结果：

二、列表 list

??● 为方便处理有规律且装有信息的 “数组” ，我们引入列表。

??■ 格式：[元素1, 元素2, 元素3, ..., 元素n]

??● 注意：列表中的元素可以是不同类型的。

??● 和 Python 的字符串一样，其列表也有索引与切片，操作大差不差。

2.1 列表的索引

??● 所谓 “索引” 又叫 “下标” ，就好比超市中的存储柜的编号，通过这个编号就能找到相应的存储空间。

??● 如果有列表: my_like_thing = ['meat', 7, 'rice', 123.4]，在内存中的实际存储如下:

??● 如果想取出部分字符，那么可以通过 下标 的方法，如下面的代码所示：（注意 Python 中下标从 0 开始）

my_like_thing = ['meat', 7, 'rice', 123.4] 
print(my_hometown [0][0]) 			# 取出 'meat' 中的 'm' 字符
print(my_hometown [3])				# 取出 123.4

2.2 列表的切片

??● 切片：指对操作的对象截取其中一部分的操作。字符串、列表、元组都支持切片操作。

??■ 切片的语法：[起始 : 结束 : 步长]。也可以简化为 [起始 : 结束]

??● 注意：选取的区间从“起始位” 开始，到 “结束位” 的前一位结束（不包含结束位本身)。

??● 列表常见的切片操作如下：【和字符串的切片类似】

my_like_thing = ['meat', 7, 'rice', 123.4, 'tomato', [1, 2, 3], ' ', 'water']

print('例子1: ', end='')
print(my_like_thing[3:7])     # 结果元素里包含下标 3, 不含下标 7

print('例子2: ', end='')
print(my_like_thing[:])       # 取出所有元素（没有起始位和结束位之分）, 默认步长为 1

print('例子3: ', end='')
print(my_like_thing[1:])      # 从下标为 1 开始，取出后面所有的元素（没有结束位）

print('例子4: ', end='')
print(my_like_thing[:5])      # 从起始位置开始，取到下标为 5 的前一个元素（不包括结束位本身）

print('例子5: ', end='')
print(my_like_thing[:-1])     # 从起始位置开始，取到倒数第一个元素（不包括结束位本身）

print('例子6: ', end='')
print(my_like_thing[-4:-1])   # 从倒数第 4 个元素开始，取到倒数第 1 个元素（不包括结束位本身）

print('例子7: ', end='')
print(my_like_thing[1:5:2])   # 从下标为 1 开始，取到下标为 5 的前一个元素，步长为 2（不包括结束位本身）

# python 字符串快速逆置
print('例子8: ', end='')
print(my_like_thing[::-1])    # 从后向前，按步长为 1 进行取值

??● 运行结果：

??● 补充说明：列表中可以嵌套列表。

2.3 列表关于“增”的操作

2.3.1 append() 函数

??■ 格式：

my_list.append(temp)

???功能：把temp添加到列表my_list[]末尾。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

temp = input('请输入要添加的东西:')
my_list.append(temp)
print(my_list)

??● 运行结果：

2.3.2 insert() 函数

??■ 格式：

my_list.insert(index, temp)

???功能：在列表my_list的指定下标index位置处的前面插入元素temp。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

temp = 100
my_list.insert(1, temp)
print(my_list)

??● 运行结果：

2.3.3 extend() 函数

??■ 格式：

my_list.extend(other_list)

???功能：将另一个列表other_list中的元素逐一添加到列表my_list中。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
other_list = [7, 8, 9]
print('原列表 my_list 为: ', end='')
print(my_list)

# 将 extend()函数和append()函数进行对比说明
my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
my_list.append(other_list)
print('使用append()函数添加 other_list 后的 my_list 为: ', end='')
print(my_list)

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
my_list.extend(other_list)
print('使用extend()函数添加 other_list 后的 my_list 为: ', end='')
print(my_list)

??● 运行结果：

2.4 列表关于“删”的操作

2.4.1 del 函数

??■ 常用格式：

del my_list[index]

???功能：删除列表my_list中的下标为index的元素。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

del my_list[0]                          # 删除第 0 个元素
print(my_list)

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
del my_list[0:3]                        # 删除下标在[0, 3)的元素
print(my_list)

??● 运行结果：

2.4.2 pop() 函数

??■ 常用格式：

my_list.pop()

???功能：删除列表my_list最后一个元素。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

my_list.pop()                          # 删除最后一个
print(my_list)

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
my_list.pop(0)                         # 删除下标为 0 的元素
print(my_list)

??● 运行结果：

2.4.3 remove() 函数

??■ 常用格式：

my_list.remove(temp)

???功能：删除列表my_list中的元素temp。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

my_list.remove('rice')                   
print(my_list)

??● 运行结果：

2.5 列表关于“找”的操作

2.5.1 in 和 not in

??■ 常用格式：

temp in my_list

???功能：in——如果存在那么结果为true，否则为false。not in与之效果相反。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

temp = 'meat'
ans = temp in my_list
print(ans)

if 188.8 in my_list:
    print('188.8 在 my_list 中')
else:
    print('188.8 不在 my_list 中')

??● 运行结果：

2.5.2 index() 函数

??● 注：列表中的index()函数与字符串中的用法相同。

??■ 常用格式：

my_list.index(temp, start, end)

???功能：在左闭右开的区间[start, end)列表my_list中，找查元素temp，若找到就返回其下标，否则会报一个异常。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

temp = 123.4
print(my_list.index(temp, 0, 4))

temp = 'water'
print(my_list.index(temp))          # 默认对整个 my_list 进行遍历查询

??● 运行结果：

2.5.3 count() 函数

??● 注：列表中的count()函数与字符串中的用法相同。

??■ 常用格式：

my_list.index(temp, start, end)

???功能：返回temp在my_list的左闭右开区间[start, end)中出现的次数。

2.6 列表关于“改”的函数

2.6.1 下标法

??● 一般我们通过指定下标来访问列表元素，因此修改元素的时候，直接重新赋值即可。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

my_list[0] = 888
print(my_list)          

??● 运行结果：

2.7 列表的排序函数

2.7.1 sort() 函数

??■ 常用格式：

my_list.sort()

???功能：将my_list按特定顺序重新排列，默认为由小到大。添加参数reverse=True可改为倒序。

??● 样例如下：

my_list = [1, 7, 3.2, 5]
print(my_list)

my_list.sort()              # 顺序排列(从小到大)
print(my_list)

my_list = [1, 7, 3.2, 5]
my_list.sort(reverse=True)  # 开启逆序
print(my_list)

my_list = ['abc', 'xyz', 'opq', 'ABC']
my_list.sort()              # 排序依据: ASCII码大小
print(my_list)

??● 运行结果：

2.7.2 reverse() 函数

??■ 常用格式：

my_list.reverse()

???功能：将my_list逆置。（没有进行从小到大的排序，只是逆置）

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

my_list.reverse()
print(my_list)

??● 运行结果：

2.8 列表的循环遍历

2.8.1 列表的 while() 循环

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

print('\nwhile()循环打印结果为:')
length = len(my_list)
i = 0
while i < length:
    print(my_list[i])
    i += 1

??● 运行结果：

2.8.2 列表的 for() 循环

??● while()循环是一种基本的遍历列表数据的方式，但最常用且简单的方式是使用for()循环。

??● 样例如下：

my_list = ['meat', 7, 'rice', 123.4]
print(my_list)

print('\nfor()循环打印结果为:')
for i in my_list:
    print(i)

??● 运行结果：

三、元组 tuple

??● Python 的元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改和删除。元组使用小括号，而列表使用方括号。

??■ 元组的格式：(元素1, 元素2, 元素3, ..., 元素n)

??● Python 中元组的作用：作为参数传递给函数调用、或是从函数调用那里获得参数时，保护其内容不被外部接口修改。

??● 元组是一种序列，它支持序列的基本操作，包括索引、切片、序列加、序列乘、in、len()、max()、min()、index()、count()等，这些和 Python 的字符串、列表操作类似。

??● 元组不可修改，指的是元组中每个元素的指向永远不变。例如，元组my_tuple=('meat'，2022，['Python'，71])，其中my_tuple[1] = 2022是整型数据，且不能修改my_tuple[1]；但a[2] = [ 'Python'，71]是列表，可以修改a[2][1]。

四、字典 dict

??● 当存储的数据要动态添加、删除的时候，我们一般使用列表，但是列表有时会遇到一些麻烦。（比如说，我们在生活中查新华字典时，我们忘了某个字怎么写，但我们知道它的拼音，这样就可以根据拼音直接且快速索引到该字，就不用像列表那样进行遍历找查）

??■ 字典的格式：{键1: 值1, 键2: 值2, 键3: 值3, ..., 键n: 值n}

??● 列表更适合保存多个商品、多个姓名、多个时间，这样的相似数据。

??● 字典更适合保存一个商品的不同信息（热量、质量、保质期和成分等）、一个人的不同信息，这样的不同数据。

4.1 字典的索引

??● 和列表类似，但是字典的 “下标” 有点特别。

??● 如果有字典: my_dict = {'eat_1': 'meat', 'num': [1, 2, 3], 'eat_2': 'rice', 888: 123.4}，在内存中的实际存储如下:

??● 样例如下：

my_dict = {'eat_1': 'meat', 'num': [1, 2, 3], 'eat_2': 'rice', 888: 123.4}
print(my_dict)

print(my_dict['eat_1'])

print(my_dict['eat_1'][2])

print(my_dict['num'])

print(my_dict[888])

??● 运行结果：

??● 补充说明：Python 的字典中没有切片的操作。

4.2 字典关于 “增” 的操作（新 “键” 法）

??● 如果在使用变量名['键'] = 数据时，这个'键'在字典中，不存在，那么就会新增这个元素。

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深'}
print(my_dict)

my_dict['学习委员'] = '张飞'
print(my_dict)

??● 运行结果：

4.3 字典关于 “删” 的操作

4.3.1 del 函数

??■ 常用格式：

del my_dict[key]

???功能：删除指定my_dict中键为key的元素。

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

del my_dict['团支书']
print(my_dict)

??● 运行结果：

4.3.2 clear() 函数

??■ 常用格式：

my_dict.clear()

???功能：清空整个字典my_dict。

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

my_dict.clear()
print(my_dict)

??● 运行结果：

4.4 字典关于 “查” 的操作

4.4.1 直接查 ‘键’ 法

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict['班长'])

4.4.2 get() 函数

??■ 常用格式：

my_dict.get(key, info)

???功能：在字典my_dict找查键为key的元素，能找到就返回对应的value(值)，若未找到就返回info（可省略，未找到默认返回None）。

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': 0.07, '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

print(my_dict.get('团支书', '未找到该元素'))

print(my_dict.get('副班长'))

print(my_dict.get('副班长', '未找到该元素'))

??● 运行结果：

4.5 字典关于 “改” 的操作（改 “键” 法）

??● 在字典汇中通过'键'找到相应元素，即可修改。

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

my_dict['团支书'] = '天蓬元帅'
print(my_dict)

??● 运行结果：

4.5 字典的遍历

4.5.1 遍历字典的 key(键)

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

for i in my_dict.keys():
    print(i)

??● 运行结果：

4.5.2 遍历字典的 value(值)

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

for i in my_dict.values():
    print(i)

??● 运行结果：

4.5.3 遍历字典的 item(项)

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

for i in my_dict.items():
    print(i)

??● 运行结果：

4.5.4 遍历字典的 key-value(键值对)

??● 样例如下：

my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员':'张飞'}
print(my_dict)

for key, value in my_dict.items():
    print('key = %s, value = %s' % (key, value))

??● 运行结果：

五、四种数据结构的一些公用操作

??● 一些公用的运算符：

??● 一些公用的 Python 内置函数：

??● 样例如下：

import string
my_str = 'Hello 2020!'
my_list = [2, 1, 3, 4]
my_tuple = ('Chang', 'Qing', 'Hao')
my_dict = {'班长': '李逵', '团支书': '鲁智深', '学习委员': '张飞', 'num': 7}

print('my_str 的长度为: ' + str(len(my_str)))

print('my_list 的长度为: ' + str(len(my_list)))

print('my_tuple 的长度为: ' + str(len(my_tuple)))

print('my_dict 的长度为: ' + str(len(my_dict)))

print('max(my_tuple) 的结果为 ' + max(my_tuple))    # 返回结果本来就是 string 类型, 故不用作类型转换

print('min(my_list) 的结果为 ' + str(min(my_list)))

for x, y in zip(my_list, my_dict):
    print(x, y)

??● 运行结果：

六、参考书籍

[1]《Python编程_从入门到实践》

[2]《Python程序设计——第3版》

上一篇文章链接:《Python学习笔记①——基础语法》.

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?? ?? 整理笔记过程中，难免有疏误，如有发现，可以评论或者私信，及时更正，谢谢 ??