Python中的列表、字典、元组和集合的实例分析

列表

1.列表

什么是列表呢？
变量可以存储一个元素，而列表可以存储N个元素。
列表相当于其他语言中的数组。
不同的是python中的列表可存储多个不同类型的元素。

a=10   #变量存储的是一个对象的id(即地址)lst=['hello','world',98]print(id(lst))print(type(lst))print(lst)

注意：变量存储的是一个元素的id，而列表存放的是多个元素的id,如图：

lst保存了列表的id，而列表的每一个位置保存了每一个元素的id，这样我们就可以用列表来存储多个不同种类的元素。

2.列表的创建与删除

创建：
① [ , ] 使用中括号，元素与元素间用‘，’ 如 lst1=[‘hello’,‘world’,11]
② 调用内置函数list() 如lst2=list([‘hello’,‘world’,11])
创建空列表
list3=[]或list3=list()

列表的特点：
列表元素按顺序有序排列；
索引映射唯一元素；
索引正序为正，从0开始，逆序为负，从-1开始；

可存储重复数据；
任意数据类型混存；
根据需要动态分配和回收内存。

3.列表的查询操作

获取列表中指定元素的索引

index(元素)
如列表中性存在多个相同元素，只返回相同元素中第一个元素的索引；
如果查询的元素不在列表中，则会出现错误ValueError;
可以在指定start和end之间查找。

value=0lst=['hello','world',11,'hello']print(lst.index('hello'))  
#0#print(lst.index(value))       
报错：找不到#print(lst.index('hello',1.3))  
报错：找不到print(lst.index('hello',1,4))  
#3

获取列表中的单个元素

正向索引从0到N-1,如 lst[0]
逆向索引从-N到-1，如 lst[-N]
指定索引不存在，出现IndexError

获取列表中的多个元素（切片）

语法：
列表名[start: end :step ]
切片的结果：原列表片段的拷贝；
切片的范围：[start,end);
step默认为1：简写为[start: end]

lst=[10,20,30,40,50,60,70,80,90]lst1=lst[2:6:2]print(lst)print(lst1)print('原列表',id(lst))print('切片',id(lst1))      
#切片是一个新的列表对象

step为正数时，从start开始往后切片；
切片的第一个元素默认为列表的最后一个元素；
切片的最后一个元素默认为列表的第一个元素。

lst=[10,20,30,40,50,60,70,80,90]print(lst[1:6:2])    
#[20, 40, 60]print(lst[:6:2])     
#[10, 30, 50]print(lst[1::2])     
#[20, 40, 60, 80]

step是负数时，从start开始往前切片

lst=[10,20,30,40,50,60,70,80,90]print(lst[::-1])      
#[90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10]print(lst[6::-2])     
#[70, 50, 30, 10]print(lst[6:0:-2])    
#[70, 50, 30]print(lst[:2:-2])     
#[90, 70, 50]

判断指定元素在列表中是否存在

语法：
元素 in 列表名
元素 not in 列表名

列表元素的遍历

语法:
for 迭代变量 in 列表名：
操作

print(10 in lst)print(100 not in lst)for item in lst:
    print(item)

4.列表元素的增、删、改操作

列表元素的增加

lst=[10,20,30,40,50,60,70,80,90]
lst1=['hello','world']
lst2=['python',66,88]
#四种方法
#第一种 append() 在列表的末尾添加一个元素
lst.append(100)
print(lst[9])
lst.append(lst1)    #将lst1作为一个元素添加在lst末尾
print(lst)
#第二种 extend() 在列表的末尾添加至少一个元素
lst.extend(lst1)    #将lst1作为两个元素添加在lst末尾
print(lst)
#第三种 insert() 在列表的任意位置添加一个元素
lst.insert(1,11)    #在1处插入11
print(lst)
#第四种  切片 在列表的任意位置添加至少一个元素
lst[1:]=lst2    #实质为在切掉的部分添加一个列表
print(lst)

列表元素的删除

lst=[10,20,30,40,50,60,70,80,40]
print(lst)
#五种方法
#第一种 remove()  一次删除一个元素；重复元素只删除第一个；元素不存在出错ValueError.
lst.remove(40)
print(lst)
#第二种 pop() 删除一个指定索引位置上的元素；不指定索引删除最后一个元素；指定索引不存在出错IndexError
lst.pop(3)
print(lst)
#第三种 切片 一次至少删除一个元素,但切片会产生新的列表对象
new_list=lst[1:3]
#使用以下方式则不会：
lst[1:3]=[]
print(lst)
#第四种 clear() 清空列表
lst.clear()
print(lst)
#第五种 del   删除列表
del lst
print(lst)   #报错

列表元素的修改

lst=[10,20,30,40,50]
print(lst)
#第一种 为指定索引的元素赋予一个新值
lst[1]=11
print(lst)
#第二种 为指定的切片赋予一个新值
lst[1:3:]=[666,777,888,999,]
print(lst)

5.列表元素的排序

#两种排序方式
print('第一种方法：')
lst=[11,7,99,86,59,108]
print(lst,id(lst))
#第一种 调用sort()方法，列表中的所有元素默认从小到大排序，
#可以指定reverse=True进行降序排序
lst.sort()     #相当于lst.sort(reverse=False)
print(lst,id(lst))    #升序排序
lst.sort(reverse=True)
print(lst)            #降序排序
print('第二种方法：')
lst=[11,7,99,86,59,108]
print(lst,id(lst))
#第二种 调用内置函数sorted(),可以指定降序排序，原列表不发生改变,将产生一个新的列表对象
new_list=sorted(lst)
print(lst,id(lst))
print(new_list,id(new_list))  #升序排序
desc_list=sorted(lst,reverse=True)
print(desc_list,id(desc_list))  #降序排序

6.列表生成式

即生成列表的公式。

语法：
列表名=[ 列表元素表达式 for i in range( , ) ]
注意：表达式中一般包含自定义变量 i

lst=[i*i for i in range(1,10)]  print(lst)#输出为  [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

七、字典

1.什么是字典

可变序列：进行增删改操作的序列，如列表
不可变序列：不能在原来的基础上增删改，如字符串、整数
字典是python内置的数据结构之一，与列表一样是一个可变序列；
以键值对的方式存储数据，字典是一个无序的序列；（列表单身狗，字典成一对）

语法：例如
scores={ '张三’：99，‘李四’: 66, ‘王五’: 11}
（：之前的称作键，、：之后的叫值）

字典示意图：（1，2，3代表元素顺序）
与列表第一个元素存在第一个位置，第二个元素存在第二个位置不同，字典中元素的存放位置与进入顺序无关，而是哈希函数计算得出的位置。

2.字典的原理

字典的实现原理与我们在现实中查字典类似，现实中我们是先根据偏旁部首或拼音查找对应页码，Python中与此类似，是先通过hash函数计算元素key值，然后根据key值找到value。

3.字典的创建与删除

字典的创建

#字典的创建 两种方式
#第一种  { }
score={'张三':11,'李四':99,'王五':7}
print(score,type(score))
#第二种 使用内置函数dict()
people=dict(name='苏沐',age=20)
print(people,type(people))

#空字典
a={}   #或a=dict()
print(a,type(a))

4.字典的查询操作

字典中元素的获取

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}
print(score)
#两种方法获取字典中的元素  根据键获取值
#第一种 ['键']
print(score['张三'])
print(score['age'])

#第二种 .get()方法
print(score.get('张三'))

#两种方法的区别：
#print(score['苏沐'])  报错：发生异常: KeyError
print(score.get('苏沐'))  #正常运行，结果为None
print(score.get('楚风',66)) #字典中不存在元素时输出设置的默认值

两种方法的区别：
[]如果字典中不存在指定的key，则会出现异常
get()如果字典中不存在指定的key，会返回None，并可以通过参数设置默认的value，使指定的key不存在时返回

Key的判断

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}
# in 指定的key在字典中返回True
print('张三' in score)
# not in 指定的key在字典中不存在返回True
print('张三' not in score)

5.字典元素的增、删、改

字典元素的删除

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}
print(score)
# del 删除某一个键值对
del score['张三']
print(score)
# clear() 清空字典的元素
score.clear()
print(score)

字典元素的添加和修改

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}
print(score)
score['苏沐']=66  #添加
print(score)
score['苏沐']=88  #修改
print(score)

6.获取字典视图

三种方法：
keys() 获取字典中所有key
values() 获取字典中所有value
items() 获取字典中所有key.value键值对

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}
print(score)
#  keys() 获取字典中所有key
a=score.keys()
print(a,type(a))
print(list(a))     #可用list将所有key组成的视图转成列表

# values()   获取字典中所有value
b=score.values()
print(b,type(b))
print(list(b))

# items()   获取字典中所有key.value键值对
c=score.items()
print(c,type(c))
print(list(c)) #转换后的list元素为元组。

7.字典元素的遍历

score={'张三':11,'李四':99,'王五':7,'age':20}for i in score:
    print(i,score[i],score.get(i))

i输出的是键，后面两个输出的是值

8.字典生成式

即生成字典的公式
内置函数zip() 将可迭代的对象作为参数，将对象中对应的元素打包成一个元组，然后返回由这些元组组成的列表。

语法：
{ 表示字典key的表达式：表示字典value的表达式 for 自定义表示key的变量，自定义表示value的变量 in zip(可迭代对象1，可迭代对象2）}

lst1=['Hello','World','Python']
lst2=[10,20,30,40]
a={key:value for key,value in zip(lst1,lst2)}
print(a)
b={key.upper():value for key,value in zip(lst1,lst2)}
print(b)

若两个可迭代对象中元素个数不一致，以元素少的那个为准。

9.总结字典的特点

字典中的所有元素都是一个key-value键值对，key不能重复，重复会覆盖，value可以重复；
字典中的元素是无序的；
字典中的key必须是不可变对象；（可变序列无法计算哈希值）
字典也可根据需要自动动态伸缩；
字典会浪费较大的内存，是一种使用空间换时间的数据结构。

八、元组

1.什么是元组

在字典中我们已经知道可变序列与不可变序列下面重申一遍：
可变序列：可以对序列进行增、删、改操作，对象地址不发生改变。如列表、字典
不可变序列：无增删改操作，如字符串、元组。
所以元组也是Python内置的数据结构之一，是不可变序列
注意：小沐认为可变不可变关键看元素的内存地址有没有发生变化。

2.元组的创建方式

三种方式创建

#三种方式创建元组
# 第一种  直接用小括号（）小括号可省
a=('Python','Hello',11)  #或 a='Python','Hello',11
print(a,type(a))

#第二种 使用内置函数tuple()
b=tuple(('Python','yyds',666))
print(b,type(b))

#第三种 只包含一个元组的元素需要使用逗号和小括号,不加逗号系统认为是基本数据类型int等
c=(888,)  #括号可省，逗号不能省
print(c,type(c))
#空元组的创建
t1=()
t2=tuple()

3.元组的遍历

可以通过索引的方式输出元组元素，但要是不知道元素数目，可以用for in

t=(10,[20,30],40,50)
# 第一种 索引
print(t[0])

# 第二种  for in
for item in t:
    print(item)

4.注意事项

首先，我们为什么要将元组设计成不可变序列呢？
因为这样设计，在多任务环境下比如多人协作时，不会存在在一个人操作对象时对象需要加锁的问题，因为元组本身就是不可变序列，只能读取。我们在程序中也应该尽量使用不可变序列。

注意事项：
元组中存储的是对象的引用（地址）
如果元组中对象本身是不可变对象，则不能再引用其他对象
如果元组中的数据是可变对象，则可变对象的引用不允许改变，但数据可以改变

t=(10,[20,30],40,50)
# t[1]=100  报错
t[1].append(10)
print(t)  #列表是可变序列，可以向列表中添加元素，但列表的内存地址不变

九、集合

1.什么是集合

集合是Python提供的内置数据结构之一；
与列表、字典一样都属于可变类型的序列；
集合是没有值value的字典。
所在存储位置同样是由哈希函数计算得出的。

2.集合的创建

两种方式：
注意：同字典中键不能重复一样，集合中的元素也不能重复。

#两种方式
#第一种  {}
s1={'hello','world','python',11}
print(s1,type(s1))

#第二种 使用内置函数set()
s2=set(range(6))
print(s2,type(s2))
s3=set([1,2,5,5,5,9,7,6])  #将列表内元素转为集合，同时去掉重复元素
print(s3,type(s3))
s4=set((2,11,77,88,66,66)) #将元组转成集合
print(s4,type(s4))
s5=set('python')  #字符串转成集合
print(s5,type(s5))

#定义空集合  不能直接用{}否则是空字典
s6=set()
print(s6,type(s6))

3.集合的增、删、改、查操作

集合元素的判断

#判断元素是否存在——in  not in
s={10,20,30,40,50,99}
print(s)
print(10 in s)
print(100 not in s)

集合元素的新增

#两种方法  add()   update()
s={10,20,30,40,50,99}
print(s)
#第一种 调用add()方法，一次添加一个元素
s.add(100)
print(s)
#第二种 调用update()方法，至少添加一个元素
s.update({666,888,999})  #给集合添加集合中的所有元素
print(s)
s.update([6666,8888,9999]) #给集合添加列表中的所有元素
print(s)
s.update((66666,88888,99999)) #给集合添加元组中的所有元素
print(s)

集合元素的删除

#四种方法  remove()  discard()  pop()  clear()
s={10,20,30,40,50,99}
print(s)
#第一种 remove方法，一次删除一个指定元素，如果指定元素不存在报错KeyError
s.remove(99)
print(s)
#第二种 discard()方法，一次删除一个指定元素，如果指定元素不存在不出现异常
s.discard(100)
print(s)
#第三种 pop()方法，一次性只删除一个任意元素
s.pop()  #括号里不能指定参数
print(s)
#第四种 clear()方法 清空集合
s.clear()
print(s)

4.集合间的关系

两个集合间的关系主要有相等、子集、超集、交集，我们用代码看下如何判断：

s1={10,20,30,40,50,99}
s2={10,20,30}
#判断相等可以用==  != (元素相同即可)
print(s1==s2)
#判断s2是否是s1的子集可用issubset()方法
print(s2.issubset(s1))
#判断s1是否是s2的超集可用方法issuperset判断
print(s1.issuperset(s2))
#判断两个集合没有交集可用方法isdisjoint进行判断，
print(s1.isdisjoint(s2))

5.集合的数学操作

s1={10,20,30,40,50,99}
s2={10,20,30,80}
# 1.求交集
print(s1.intersection(s2))
print(s1 & s2)
# 2.求并集
print(s1.union(s2))
print(s1 | s2)
# 3.求差集
print(s1.difference(s2))
print(s1-s2)
# 4.求对称差集
print(s1.symmetric_difference(s2))
print(s1^s2)

注：数学操作之后原集合是不变的。

6.集合生成式

集合生成式就是用于生成集合的公式。

s={i+2 for i in range(5)}print(s)

注意：集合、字典、列表都有生成式，但元组由于为不可变序列无生成式