【python基础知识】4.列表和字典

前言

截至目前，我们已经掌握了3种数据类型：整数、浮点数、字符串。这一关我们就要学习两种新的数据类型：列表、字典。

不过在这之前，我想先和你聊一聊“计算机”与“数据”之间水乳交融的关系。

计算机名字里就有【计算】两字，如果计算机离开了数据，就如巧妇难为无米之炊。所以说，数据对于计算机很重要。

总的来说，计算机有3种方式利用数据：

第一种：直接使用数据，比如print()语句，可以直接把我们提供的数据打印出来，通常所见即所得。

# 直接运行即可
# print()会直接把我们提供的数据打印出来

print(3)
print('欢迎来到第4关')

运行结果：

3
欢迎来到第4关

第二种：计算和加工数据，让我们看个例子：

# 直接运行即可
# 计算机会先计算/加工 数据，再用print()语句打印

print(3+2*3)
print('欢迎来到'+'第4关')

运行结果：

9
欢迎来到第4关

这两个print语句，计算机都是先【计算和加工数据】，再把print()括号里的数据打印到屏幕里。

我们再看看第三种：用数据做判断是怎么一回事。

# 直接运行即可
# 计算机会使用数据来做判断

a = int(input('请输入你的年龄：'))
#如果输入不了数字，请切换成英文输入法

if a<0:
    print('你还在娘胎里呢。')
elif a == 0:
    print('欢迎来到这个世界。')
elif a < 18:
    print('小小的年纪还不懂什么是爱')
else:
    print('你已经是个成熟的大人了，要学会照顾自己。')

运行结果：

请输入你的年龄：28
你已经是个成熟的大人了，要学会照顾自己。

可以看出，计算机在这里是【利用数据用做逻辑判断】：

那现在我们对【计算机】和【数据】的关系有了一定的了解吧，也正因为数据的重要性，所以对于编程新手来说，掌握主要的数据类型是重中之重。

这一关，我们就会接触两种新的数据类型——列表和字典，你会发现，它们比我们学过的“整数、浮点数、字符串”更加高级，更有“包容性”。

为什么这么说呢？前面学的几种类型，每次赋值只能保存一条数据。如果我们需要使用很多数据的时候，就会很不方便。

而列表和字典的作用，就是可以帮我们存储大量数据，让计算机去读取和操作。

列表

首先我们来看看列表。为了感受列表的作用，我们来玩玩角色扮演的游戏：从现在起，你就是一个新班级的班主任了！

第一天，班上来了50个新鲜的面孔。你让学生把名字写在花名册上，方便上课时一个个点名。

如果只能用已学的知识来解决这个问题，我们需要将每个学生的名字都赋值到一个变量名，然后再分别打印。代码是这样的：

#快速扫一眼，直接点击运行

student1 = '党志文' 
student2 = '浦欣然'
student3 = '罗鸿朗'
student4 = '姜信然'
student5 = '居俊德'
student6 = '宿鸿福'
student7 = '张成和'
student8 = '林景辉'
student9 = '戴英华'
student10 = '马鸿宝'
student11 = '郑翰音'
student12 = '厉和煦'
student13 = '钟英纵'
student14 = '卢信然'
student15 = '任正真'
student16 = '翟彭勃'
student17 = '蒋华清'
student18 = '双英朗'
student19 = '金文柏'
student20 = '饶永思'
student21 = '堵宏盛'
student22 = '濮嘉澍'
student23 = '戈睿慈'
student24 = '邰子默'
student25 = '于斯年'
student26 = '扈元驹'
student27 = '厍良工'
student28 = '甘锐泽'
student29 = '姚兴怀'
student30 = '殳英杰'
student31 = '吴鸿福'
student32 = '王永年'
student33 = '宫锐泽'
student34 = '黎兴发'
student35 = '朱乐贤'
student36 = '关乐童'
student37 = '养永寿'
student38 = '养承嗣'
student39 = '贾康成'
student40 = '韩修齐'
student41 = '彭凯凯'
student42 = '白天干'
student43 = '瞿学义'
student44 = '那同济'
student45 = '衡星文'
student46 = '公兴怀'
student47 = '宫嘉熙'
student48 = '牧乐邦'
student49 = '温彭祖'
student50 = '桂永怡'
print(student1+'在不在？')
print(student2+'在不在？')
print(student3+'在不在？')
print(student4+'在不在？')
print(student5+'在不在？')
print(student6+'在不在？')
print(student7+'在不在？')
print(student8+'在不在？')
print(student9+'在不在？')
print(student10+'在不在？')
print(student11+'在不在？')
print(student12+'在不在？')
print(student13+'在不在？')
print(student14+'在不在？')
print(student15+'在不在？')
print(student16+'在不在？')
print(student17+'在不在？')
print(student18+'在不在？')
print(student19+'在不在？')
print(student20+'在不在？')
print(student21+'在不在？')
print(student22+'在不在？')
print(student23+'在不在？')
print(student24+'在不在？')
print(student25+'在不在？')
print(student26+'在不在？')
print(student27+'在不在？')
print(student28+'在不在？')
print(student29+'在不在？')
print(student30+'在不在？')
print(student31+'在不在？')
print(student32+'在不在？')
print(student33+'在不在？')
print(student34+'在不在？')
print(student35+'在不在？')
print(student36+'在不在？')
print(student37+'在不在？')
print(student38+'在不在？')
print(student39+'在不在？')
print(student40+'在不在？')
print(student41+'在不在？')
print(student42+'在不在？')
print(student43+'在不在？')
print(student44+'在不在？')
print(student45+'在不在？')
print(student46+'在不在？')
print(student47+'在不在？')
print(student48+'在不在？')
print(student49+'在不在？')
print(student50+'在不在？')

运行结果：

党志文在不在？
浦欣然在不在？
罗鸿朗在不在？
姜信然在不在？
居俊德在不在？
宿鸿福在不在？
张成和在不在？
林景辉在不在？
戴英华在不在？
马鸿宝在不在？
郑翰音在不在？
厉和煦在不在？
钟英纵在不在？
卢信然在不在？
任正真在不在？
翟彭勃在不在？
蒋华清在不在？
双英朗在不在？
金文柏在不在？
饶永思在不在？
堵宏盛在不在？
濮嘉澍在不在？
戈睿慈在不在？
邰子默在不在？
于斯年在不在？
扈元驹在不在？
厍良工在不在？
甘锐泽在不在？
姚兴怀在不在？
殳英杰在不在？
吴鸿福在不在？
王永年在不在？
宫锐泽在不在？
黎兴发在不在？
朱乐贤在不在？
关乐童在不在？
养永寿在不在？
养承嗣在不在？
贾康成在不在？
韩修齐在不在？
彭凯凯在不在？
白天干在不在？
瞿学义在不在？
那同济在不在？
衡星文在不在？
公兴怀在不在？
宫嘉熙在不在？
牧乐邦在不在？
温彭祖在不在？
桂永怡在不在？

但我们知道，在编程世界里，最忌讳的就是“重复性劳动”。这一百行代码打下来，即使是复制黏贴修改的，分分钟也要抓狂。

实际上呢，只要学会了列表和循环（剧透：循环下一关会讲，可先忽略），3行代码就能搞定。

#直接运行代码即可
students = ['党志文', '浦欣然', '罗鸿朗', '姜信然', '居俊德', '宿鸿福', '张成和', '林景辉', '戴英华', '马鸿宝', '郑翰音', '厉和煦', '钟英纵', '卢信然', '任正真', '翟彭勃', '蒋华清', '双英朗', '金文柏', '饶永思', '堵宏盛', '濮嘉澍', '戈睿慈', '邰子默', '于斯年', '扈元驹', '厍良工', '甘锐泽', '姚兴怀', '殳英杰', '吴鸿福', '王永年', '宫锐泽', '黎兴发', '朱乐贤', '关乐童', '养永寿', '养承嗣', '贾康成', '韩修齐', '彭凯凯', '白天干', '瞿学义', '那同济', '衡星文', '公兴怀', '宫嘉熙', '牧乐邦', '温彭祖', '桂永怡']
for i in students:
    print(i+'在不在？')

运行结果：

党志文在不在？
浦欣然在不在？
罗鸿朗在不在？
姜信然在不在？
居俊德在不在？
宿鸿福在不在？
张成和在不在？
林景辉在不在？
戴英华在不在？
马鸿宝在不在？
郑翰音在不在？
厉和煦在不在？
钟英纵在不在？
卢信然在不在？
任正真在不在？
翟彭勃在不在？
蒋华清在不在？
双英朗在不在？
金文柏在不在？
饶永思在不在？
堵宏盛在不在？
濮嘉澍在不在？
戈睿慈在不在？
邰子默在不在？
于斯年在不在？
扈元驹在不在？
厍良工在不在？
甘锐泽在不在？
姚兴怀在不在？
殳英杰在不在？
吴鸿福在不在？
王永年在不在？
宫锐泽在不在？
黎兴发在不在？
朱乐贤在不在？
关乐童在不在？
养永寿在不在？
养承嗣在不在？
贾康成在不在？
韩修齐在不在？
彭凯凯在不在？
白天干在不在？
瞿学义在不在？
那同济在不在？
衡星文在不在？
公兴怀在不在？
宫嘉熙在不在？
牧乐邦在不在？
温彭祖在不在？
桂永怡在不在？

发现了吗？在第一行代码里，赋值号右边不再像字符串那样只能放一个名字，而是放了50个。

这就是我们要新认识的第一个数据类型——列表，下面我会从4个方面来介绍列表的用法。

什么是列表

首先，我们来看看列表（list）的代码格式：

图中的[‘小明’,‘小红’,‘小刚’]就是一个列表。

一个列表需要用中括号[ ]把里面的各种数据框起来，里面的每一个数据叫作“元素”。每个元素之间都要用英文逗号隔开。

这就是列表的标准格式，现在请你创建一个列表名为list1的列表，列表里有三个元素：‘小明’,18,1.70，并将其打印出来：

参考答案：

list1=['小明','18','1.70']
print(list1)

恭喜你，成功掌握了列表的规范写法以及打印列表的方法。而且，你也用代码验证了一个知识点：列表很包容，各种类型的数据（整数/浮点数/字符串）无所不能包。

不过，很多时候，我们只需要用到列表中的某一个元素，好比老师上课点名时，不会说“所有的同学都站起来回答一下这个问题”。

所以，问题来了：列表中具体的某个元素，要如何取出来？

从列表提取单个元素

这就涉及到一个新的知识点：偏移量。列表中的各个元素，好比教室里的某排学生那样，是有序地排列的，也就是说，每个元素都有自己的位置编号（即偏移量）。

从上图可得：1.偏移量是从0开始的，而非我们习惯的从1开始；2.列表名后加带偏移量的中括号，就能取到相应位置的元素。

所以，我们可以通过偏移量来对列表进行索引（可理解为搜索定位），读取我们所需的元素。

假如你现在要喊小明来回答问题，用代码怎么写呢？请补充下列代码，利用列表的偏移量来打印出’小明’这个元素。

students = ['小明','小红','小刚']

参考答案：

students = ['小明','小红','小刚']
print(students[0])    

现在我们已经知道了如何从列表中取出一个元素，那如果要同时取好几个呢？所以我们接着学习如何从列表中取出多个元素。

从列表提取多个元素

这次，我不会直接告诉你需要用到的知识，而是想让你自己总结出规律。

请运行以下代码，对比代码和终端最后的结果，尝试发现当中的规律。我过会儿会考考你。

一个提醒：下列:左右两边的数字指的是列表中元素的偏移量，记住偏移量（索引）始终是从0开始的。

list2 = [5,6,7,8,9]
print(list2[:])
print(list2[2:])
print(list2[:2])
print(list2[1:3])
print(list2[2:4])

运行结果：

[5, 6, 7, 8, 9]
[7, 8, 9]
[5, 6]
[6, 7]
[7, 8]

上面这种用冒号来截取列表元素的操作叫作切片，顾名思义，就是将列表的某个片段拿出来处理。这种切片的方式可以让我们从列表中取出多个元素。

list2 = [5,6,7,8,9]

print(list2[:])
# 打印出[5,6,7,8,9]
print(list2[2:])
# 打印出[7,8,9]
print(list2[:2])
# 打印出[5,6]
print(list2[1:3])
#打印出[6,7]
print(list2[2:4])    
#打印出[7,8]

由此我们可以总结出来：

前半句：冒号左边空，就要从偏移量为0的元素开始取；右边空，就要取到列表的最后一个元素。
后半句：冒号左边数字对应的元素要拿，右边的不动（可再回顾下代码）。

现在就请你来试验一下吧，请修改代码，用切片将列表中小明和小红两个元素一起取出来。

students = ['小明','小红','小刚']

参考答案：

students = ['小明','小红','小刚']
print(students[:2])

另外，我们要注意一个细节：偏移量取到的是列表中的元素，而切片则是截取了列表的某部分，所以还是列表，请你运行下列代码看一看。

students = ['小明','小红','小刚']
print(students[2])
print(students[2:])

运行结果：

小刚
['小刚']

学完了如何取出列表中的元素，我们接着往下看。

给列表增加/删除元素

过了一周，你正上着课呢，教导主任突然领了一个新学生“小美”，说是转校生，要插到你们班。这时，我们就需要用到append()函数给列表增加元素，append的意思是附加，增补。

我们还是通过代码来试验一番，请你运行代码，并思考规律：（注：报错后，可读一下报错信息，然后在第6行开头加个#号，将其注释掉再运行）

# 请运行以下代码：报错后，可读一下报错信息，然后将第6行注释掉再运行。
list3 = [1,2]
list3.append(3)
print(list3)

list3.append(4,5)
list3.append([4,5])
print(list3)

你发现规律了吗？我们来解读一下报错信息和代码的结果：

这句话的意思是：append后的括号里只能接受一个参数，但却给了两个，也就是4和5。所以，用append()给列表增加元素，每次只能增加一个元素。

同时，从第7行代码 list3.append([4,5]) 能成功运行可以看出：

1.列表中的元素可以是字符串、数字等，也可以是列表本身 (即列表内部支持嵌套)
2.append函数后的参数只要满足数量为一即可 (单个列表也会视作一个元素)
3.append后的元素，会添加在列表的末尾。

append函数并不生成一个新列表，而是让列表末尾新增一个元素。而且，列表长度可变，理论容量无限，所以支持任意的嵌套。

现在，请你把小美加入students列表中，并打印出列表，注意格式是列表名.append( ):

参考答案：

students = ['小明','小红','小刚']
students.append('小美')
print(students)

很棒哟～现在你已经知道如何增添列表中的元素了。

又是新的一天，你接到一个电话，小红生病请假了，今天不来上课。所以，你要将小红从列表中删除。

提示：需要用到del语句。请你先读一下Python官方文档对“del语句”的解释：（懂得阅读官方文档也是编程学习中一个重要能力）

请你根据上图中的知识，补全下面的代码，将’小红’从列表中删除，并打印出来：（语法是：del 列表名[元素的索引]）

students = ['小明','小红','小刚','小美']
print(students)

参考答案：

students = ['小明','小红','小刚','小美']
del students[3]
print(students)

事实上del语句非常方便，既能删除一个元素，也能一次删除多个元素（原理和切片类似，左取右不取）。

至此，我们对列表的基本概况已经摸了个遍，是时候总结一下了：

掌握了这些，列表这种数据类型，你就算入门了。后续就是在练习和项目中不断积累经验，活用列表。接下来我们就来学习另外一种数据类型。

数据类型：字典

众所周知，一个老师的日常就是出卷、改卷。这次期中考呢，小明、小红、小刚分别考了95、90和90分。

假如我们还用列表来装数据的话，我们需要新创建一个列表来专门放分数，而且要保证和姓名的顺序是一致的，很麻烦。

所以类似这种名字和数值（如分数、身高、体重等）两种数据存在一一对应的情况，用第二种数据类型——“字典”（dictionary）来存储会更方便。

什么是字典

同样的，我们先来看一下字典是长怎么样的：

仔细看下，字典和列表有3个地方是一样的：1.有名称；2.要用=赋值；3.用逗号作为元素间的分隔符。

而不一样的有两处：1.列表外层用的是中括号[ ]，字典的外层是大括号{ }；

students = ['小明','小红','小刚']
scores = {'小明':95,'小红':90,'小刚':90}

2.列表中的元素是自成一体的，而字典的元素是由一个个键值对构成的，用英文冒号连接。如’小明’:95，其中我们把’小明’叫键（key），95叫值(value)。

这样唯一的键和对应的值形成的组合，我们就叫做【键值对】，上述字典就有3个【键值对】：‘小明’:95、‘小红’:90、‘小刚’:90

如果不想口算，我们可以用len()函数来得出一个列表或者字典的长度（元素个数），括号里放列表或字典名称。

#直接运行代码即可
students = ['小明','小红','小刚']
scores = {'小明':95,'小红':90,'小刚':90}
print(len(students))
print(len(scores))

运行结果：

3
3

这里需要强调的是，字典中的键具备唯一性，而值可重复。

如果你不小心声明了两个以’小明’为键的【键值对】，后出现的【键值对】会覆盖前面的【键值对】。

# 请你运行下面的代码：
scores = {'小明': 95, '小红': 90, '小明': 90}
print(scores)

运行结果：

{'小明': 90, '小红': 90}

从字典中提取元素

现在，我们尝试将小明的成绩从字典里打印出来。这就涉及到字典的索引，和列表通过偏移量来索引不同，字典靠的是键。

# 请你运行下面的代码：
scores = {'小明': 95, '小红': 90, '小刚': 90}
print(scores['小明'])

运行结果：

95

这便是从字典中提取对应的值的用法。和列表相似的是要用[ ]，不过因为字典没有偏移量，所以在中括号中应该写键的名称，即字典名[字典的键]。

现在请你将小红的成绩也打印出来吧，亲手打打代码，才能快速掌握。

参考答案：

scores = {'小明':95,'小红':90,'小刚':90}
print(scores['小红'])    

现在你也知道如何取出字典里的值了。

小刚拿到试卷后，下课后来找你，说把他总分算错了，应该是92分。你看了一下，发现还真的是。于是，你在成绩册上将90划掉，改成了92。

这个操作在代码里对应的是字典的删除和增加。

给字典增加/删除元素

我们还是先来看一个例子，运行下面的代码，留意字典怎么删除以及新增键值对：

# 直接运行下面的代码，留意字典以及新的键值对是如何增加的：

album = {'周杰伦':'七里香','王力宏':'心中的日月'}
del album['周杰伦']
print(album)

album['周杰伦'] = '十一月的萧邦'
print(album)
print(album['周杰伦'])

运行结果：

{'王力宏': '心中的日月'}
{'王力宏': '心中的日月', '周杰伦': '十一月的萧邦'}
十一月的萧邦

我们可以发现：删除字典里键值对的代码是del语句del 字典名[键]，而新增键值对要用到赋值语句字典名[键] = 值。

那么，请你把小刚的成绩改成92分吧。对了，新来的小美也考了，得了85。请你对字典里进行修改和新增，然后将整个字典都打印出来。

怎么样，完成了吗？参考答案是这样的：

scores = {'小明':95,'小红':90,'小刚':90}
del scores['小刚']
scores['小刚'] = 92
scores['小美'] = 85
print(scores)

好了。至此，我们可以总结一下字典的基础知识：

列表和字典的异同

列表和字典同作为Python里能存储多条数据的数据类型，有许多共同点，也有值得我们注意的不同点，那么接下来我们先来看看不同点。

列表和字典的不同点

一个很重要的不同点是列表中的元素是有自己明确的“位置”的，所以即使看似相同的元素，只要在列表所处的位置不同，它们就是两个不同的元素。我们来看看代码：

# 如果==左右两边相等，值为True，不相等则为False。
print(1 == 1)  
# 1等于1，所以值为True

print(1 == 2)
# 1不等于2，所以为False

students1 = ['小明','小红','小刚']
students2 = ['小刚','小明','小红']
print(students1 == students2)

scores1 = {'小明':95,'小红':90,'小刚':100}
scores2 = {'小刚':100,'小明':95,'小红':90}
print(scores1 == scores2)

运行结果：

True
False
False
True

而字典相比起来就显得随和很多，调动顺序也不影响。因为列表中的数据是有序排列的，而字典中的数据是随机排列的。

这也是为什么两者数据读取方法会不同的原因：列表有序，要用偏移量定位；字典无序，便通过唯一的键来取值。

列表和字典的相同点

我们先来看第一个共同点：在列表和字典中，如果要修改元素，都可用赋值语句来完成。看一下代码：

list1 = ['小明','小红','小刚','小美']
list1[1] = '小蓝'
print(list1)

dict1 = {'小明':'男'}
dict1['小明'] = '女'
print(dict1)

运行结果：

['小明', '小蓝', '小刚', '小美']
{'小明': '女'}

所以，上面修改小刚成绩的时候，其实直接用赋值语句即可，del语句通常是用来删除确定不需要的键值对。

scores = {'小明':95,'小红':90,'小刚':90}
#del scores['小刚']
#如果只需要修改键里面的值，可不需要del语句
scores['小刚'] = 92

第二个共同点其实之前已经略有提及，即支持任意嵌套。除之前学过的数据类型外，列表可嵌套其他列表和字典，字典也可嵌套其他字典和列表。

先来看看第一种情况：列表嵌套列表。你在班级里成立了以四人为单位的学习小组。这时，列表的形式可以写成：

students = [['小明','小红','小刚','小美'],['小强','小兰','小伟','小芳']]

students这个列表是由两个子列表组成的，现在有个问题是：我们要怎么把小芳取出来呢？

可能你数着小芳是列表的第7个元素(从0开始)，所以想students[7]不就能取到小芳吗？

事情当然没有那么简单，当我们在提取这种多级嵌套的列表/字典时，要一层一层地取出来，就像剥洋葱一样：

现在，我们确定了小芳是在students[1]的列表里，继续往下看。

小芳是students[1]列表里偏移量为3的元素，所以要取出小芳，代码可以这么写：

students = [['小明','小红','小刚','小美'],['小强','小兰','小伟','小芳']]
print(students[1][3])

现在，发挥你的聪明才智，从列表中取出小兰，并打印出来吧。

参考答案：

students = [['小明','小红','小刚','小美'],['小强','小兰','小伟','小芳']]
print(students[1][1])    

接下来，我们再来看看第二种情况：字典嵌套字典。

和列表嵌套列表也是类似的，需要一层一层取出来，比如说要取出小芳的成绩，代码是这样写：

scores = {
    '第一组':{'小明':95,'小红':90,'小刚':100,'小美':85},
    '第二组':{'小强':99,'小兰':89,'小伟':93,'小芳':88}
    }
print(scores['第二组']['小芳'])

请你仔细观察上面的代码，然后尝试取出小刚的成绩。

参考答案：

scores = {
    '第一组':{'小明':95,'小红':90,'小刚':100,'小美':85},
    '第二组':{'小强':99,'小兰':89,'小伟':93,'小芳':88}
    }
print(scores['第一组']['小刚'])

我们再来提高下难度，看看列表和字典相互嵌套的情况，可以将代码和注释结合起来看。

# 最外层是大括号，所以是字典嵌套列表，先找到字典的键对应的列表，再判断列表中要取出元素的偏移量
students = {
    '第一组':['小明','小红','小刚','小美'],
    '第二组':['小强','小兰','小伟','小芳']
    }
print(students['第一组'][3])
#取出'第一组'对应列表偏移量为3的元素，即'小美'

# 最外层是中括号，所以是列表嵌套字典，先判断字典是列表的第几个元素，再找出要取出的值相对应的键
scores = [
    {'小明':95,'小红':90,'小刚':100,'小美':85},
    {'小强':99,'小兰':89,'小伟':93,'小芳':88}
    ]
print(scores[1]['小强'])
#先定位到列表偏移量为1的元素，即第二个字典，再取出字典里键为'小强'对应的值，即99。

同样，现在请你自己试验一下吧，请在下列代码基础上 1.打印出字典students里的小刚 2.打印出列表scores里小刚的分数100。

参考答案：

students = {
    '第一组':['小明','小红','小刚','小美'],
    '第二组':['小强','小兰','小伟','小芳']
    }
scores = [
    {'小明':95,'小红':90,'小刚':100,'小美':85},
    {'小强':99,'小兰':89,'小伟':93,'小芳':88}
    ]
print(students['第一组'][2])
print(scores[0]['小刚'])    

相信你能成功做出来吧？为你鼓掌！祝贺你，对这两位新朋友的认识又更进一步。

那么，这一关的任务已经圆满完成啦。记得多复习，课后练习也要去做，能帮助你更好更快地巩固所学知识。

下一关，我们会开始接触Python里非常重要的工具——循环，有了它，许多重复性工作就可以让计算机帮我们完成。下一关见！