Python程序设计 数据容器（List、Tuple、Dict、Set）

一、列表

1. 列表的格式

[数据1, 数据2, 数据3, 数据4......]

# [] (中括号) 代表列表
#   list 是列表类型
# 列表是一个数据容器, 我们可以在里面放置数据(比如我们前面学到的<数字/小数/字符串/布尔类型>)
list1 = [1, 2, 3, 'a', 'b', 'c', True, 3 > 4, print]

print(list1)
print(type(list1))

输出结果：
[1, 2, 3, 'a', 'b', 'c', True, False, ]

列表可以一次性存储多个数据，且可以为不同数据类型。

2. 列表的常用操作

列表的作用是一次性存储多个数据，程序员可以对这些数据进行的操作有：增、删、改、查。

2.1 查找

索引/下标取值

• 支持正序取值或者逆序取值，超出索引范围会报错

1. 正序：索引从 0 开始
2. 逆序：索引从 -1 开始

"""列表是有序的数据容器"""
name_list = ['张三', '李四', '王五', '赵六']

# 正序取值: 索引从 0 开始
print(name_list[0])
print(name_list[3])
# print(name_list[6])  # 取值超出索引范围会报错: IndexError: list index out of range

# 逆序取值: 索引从 -1 开始
print(name_list[-1])
print(name_list[-4])

切片取值

Python中符合序列的有序序列都支持切片（slice），切片 方法适用于 字符串、列表、元组。

格式：

  [起始值:结束值:步长]

1. start: 起始索引，从0开始，-1表示结束
2. stop：结束索引
3. step：步长，end-start，步长为正时，从左向右取值。步长为负时，反向取值

array1 = list(range(10))

# 指定区间切片
print(array1[2:5])
print(array1[2:-2])

# 从头开始切片
print(array1[0:5])

# 切片到末尾
print(array1[0:])

# 省略参数切全部内容
print(array1[:])

# 指定步长切片
print(array1[0:5:1])
print(array1[0:5:2])

列表查找/统计的方法

• index()：返回指定数据所在位置的索引 。

        语法

列表序列.index(数据)

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

print(name_list.index('Lily', 0, 2))  # 1

        注意：如果查找的数据不存在则报错

• count()：统计指定数据在当前列表中出现的次数。

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

print(name_list.count('Lily'))  # 1

• len()：访问列表长度，即列表中数据的个数。

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

print(len(name_list))  # 3

判断是否存在

• in：判断指定数据在某个列表序列，如果在返回True，否则返回False

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

# 结果：True
print('Lily' in name_list)

# 结果：False
print('Lilys' in name_list)

• not in：判断指定数据不在某个列表序列，如果不在返回True，否则返回False

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

# 结果：False
print('Lily' not in name_list)

# 结果：True
print('Lilys' not in name_list)

• 例子

name_list = ['张三', '李四', '王五', '赵四']

name = input('请输入您要搜索的名字：')

if name in name_list:
    print(f'您输入的名字是{name}, 名字已经存在')
else:
    print(f'您输入的名字是{name}, 名字不存在')

2.2 增加

作用：增加指定数据到列表中。

• append()：列表结尾追加数据。

列表序列.append(数据)

name_list = ['张三', '李四', '王五', '赵四']

name_list.append('钱六')

# 结果：['张三', '李四', '王五', '赵四', '钱六']
print(name_list)

列表追加数据的时候，直接在原列表里面追加了指定数据，即修改了原列表，故列表为可变类型数据。

注意

如果append()追加的数据是一个序列，则追加整个序列到列表

name_list2 = ['张三', '李四', '王五', '赵六']
name_list2.append(['钱六', '孙七'])
print(name_list2)

# 结果：['张三', '李四', '王五', '赵六', ['钱六', '孙七']]
print(name_list2)

•  extend()：列表结尾追加数据，如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表。

列表序列.extend(数据)

• 例子

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

name_list.extend('xiaoming')

# 结果：['Tom', 'Lily', 'Rose', 'x', 'i', 'a', 'o', 'm', 'i', 'n', 'g']
print(name_list)

name_list2 = ['张三', '李四', '王五', '赵六']
name_list3 = ['钱六', '孙七']

name_list2.extend(name_list3)  # 把 name_list3 列表数据合并到 name_list2 尾部
print(name_list2)

# 结果：['张三', '李四', '王五', '赵六','钱六', '孙七']

• insert()：指定位置新增数据。

列表序列.insert(位置下标, 数据)

name_list4 = ['张三', '李四', '王五', '赵六']

name_list4.insert(2, '钱六')  # 在索引为 2 的位置插入数据
print(name_list4)

# 结果：['张三', '李四','钱六', '王五', '赵六']

2.3 删除

• pop()：删除指定下标的数据(默认为最后一个)，并返回该数据。

列表序列.pop(下标)

• remove()：移除列表中某个数据的第一个匹配项。

列表序列.remove(数据)

• 例子

list1 = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

# pop()     默认删除最后一个元素,可以指定索引
# remove()  指定元素进行删除
list1.pop() 
list1.pop(0)  

list1.remove('e')

2.4 修改

• 修改指定下标数据

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

name_list[0] = 'aaa'

# 结果：['aaa', 'Lily', 'Rose']
print(name_list)

• 逆置：reverse()

num_list = [1, 5, 2, 3, 6, 8]

num_list.reverse()

# 结果：[8, 6, 3, 2, 5, 1]
print(num_list)

• 排序：sort()

列表序列.sort( key=None, reverse=False)

注意：reverse表示排序规则，reverse = True 降序， reverse = False 升序（默认）

• 例子

num_list = [1, 5, 2, 3, 6, 8]

num_list.sort()

# 结果：[1, 2, 3, 5, 6, 8]
print(num_list)

3. 列表的循环遍历

需求：依次打印列表中的各个数据。

3.1 while

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

i = 0
while i < len(name_list):
    print(name_list[i])
    i += 1

3.2 for

name_list = ['Tom', 'Lily', 'Rose']

for i in name_list:
    print(i)

4. 列表嵌套

所谓列表嵌套指的就是一个列表里面包含了其他的子列表。

应用场景：要存储班级一、二、三三个班级学生姓名，且每个班级的学生姓名在一个列表。

name_list = [['小明', '小红', '小绿'], ['Tom', 'Lily', 'Rose'], ['张三', '李四', '王五']]

思考： 如何查找到数据"李四"？

# 第一步：按下标查找到李四所在的列表
print(name_list[2])

# 第二步：从李四所在的列表里面，再按下标找到数据李四
print(name_list[2][1])

二、元组

1. 定义元组

元组特点：定义元组使用小括号，且逗号隔开各个数据，数据可以是不同的数据类型。

# 多个数据元组
t1 = (10, 20, 30)

# 单个数据元组
t2 = (10,)

注意：如果定义的元组只有一个数据，那么这个数据后面也好添加逗号，否则数据类型为唯一的这个数据的数据类型

t2 = (10,)
print(type(t2))  # tuple

t3 = (20)
print(type(t3))  # int

t4 = ('hello')
print(type(t4))  # str

2. 元组的常见操作

元组数据不支持修改，只支持查找，具体如下：

• 按下标查找数据

tuple1 = ('aa', 'bb', 'cc', 'bb')
print(tuple1[0])  # aa

• index()：查找某个数据，如果数据存在返回对应的下标，否则报错，语法和列表、字符串的index方法相同。

tuple1 = ('aa', 'bb', 'cc', 'bb')
print(tuple1.index('aa'))  # 0

• count()：统计某个数据在当前元组出现的次数。

tuple1 = ('aa', 'bb', 'cc', 'bb')
print(tuple1.count('bb'))  # 2

• len()：统计元组中数据的个数。

tuple1 = ('aa', 'bb', 'cc', 'bb')
print(len(tuple1))  # 4

• 注意：元组内的直接数据如果修改则立即报错

tuple1 = ('aa', 'bb', 'cc', 'bb')
tuple1[0] = 'aaa'

• 但是如果元组里面有列表，修改列表里面的数据则是支持的

tuple2 = (10, 20, ['aa', 'bb', 'cc'], 50, 30)
print(tuple2[2])  # 访问到列表

# 结果：(10, 20, ['aaaaa', 'bb', 'cc'], 50, 30)
tuple2[2][0] = 'aaaaa'
print(tuple2)

# 结果: (10, 20, ['aaaaa', 'bb', 'cc'], 50, 30)

三、字典

1. 创建字典的语法

字典特点：

• 符号为{}

• 数据为键值对形式出现

• 各个键值对之间用逗号隔开

"""字典的创建"""

"""
{}    大括号是字典创建的符号
  字典类型

字典中数据形式是键值对的形式, 即 key: value 的形式
    key: value 键值对之间用英文形式的冒号隔开
    key   --> 
        冒号左边是字典的键, 
        在一个字典中键必须唯一: 键可以是字符串/数值/元组/布尔类型, 不能是列表
        取值是根据键取对应的值
    value  --> 
        冒号右边是键的值, 可以是Python任意类型
"""
dict1 = {'name': '正心', 520: True, (1,): 18}
print(dict1['name'])
print(type(dict1))

# 空字典
dict2 = {}
dict3 = dict()

注意：一般称冒号前面的为键(key)，简称k；冒号后面的为值(value)，简称v。

2. 字典的常见操作

2.1 增

• 写法： 字典序列[key] = 值

        注意：如果key存在则修改这个key对应的值；如果key不存在则新增此键值对。

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}

# 如果key不存在则新增此键值对
dict1['爱好'] = '吃喝玩乐'
print(dict1)
# 结果: {'name': '张三', 'age': 18, 'gender': '男', '爱好': '吃喝玩乐'}

# 如果key存在则修改这个key对应的值
dict1['gender'] = '女'
print(dict1)
# 结果: {'name': '张三', 'age': 18, 'gender': '女', '爱好': '吃喝玩乐'}

        注意：字典为可变类型

• update : 更新/合并字典

"""合并字典"""
dict2 = {'name': '张三', 'age': 18, 'gender': '男', '爱好': '吃喝玩乐'}
dict3 = {'学校': 'xxxxx', '爱好': ['吃', '喝', '玩', '乐']}

dict2.update(dict3)  
print(dict2)
# 结果: {'name': '张三', 'age': 18, 'gender': '男', '爱好': ['吃', '喝', '玩', '乐'], '学校': 'xxxxx'}

2.2 删

• del() / del：指定键, 删除字典中键值对

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}

# 指定键, 删除字典中键值对
del(dict1['gender'])
print(dict1)
# 结果: {'name': '张三', 'age': 18}

2.3 改

写法： 字典序列[key] = 值

注意：如果key存在则修改这个key对应的值 ；如果key不存在则新增此键值对。

2.4 查

key查找

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
print(dict1['name'])  # 张三
print(dict1['id'])  # 报错

如果当前查找的key存在，则返回对应的值；否则则报错。

get()

字典序列.get(key, 默认值)

注意：如果当前查找的key不存在则返回第二个参数(默认值)，如果省略第二个参数，则返回None。

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
print(dict1.get('name'))  # 张三
print(dict1.get('id', 100))  # 100
print(dict1.get('id'))  # None

keys()

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
print(dict1.keys())  # dict_keys(['name', 'age', 'gender'])

values()

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
print(dict1.values())  # dict_values(['张三', 18, '男'])

items()

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
print(dict1.items())  # dict_items([('name', '张三'), ('age', 18), ('gender', '男')])

3. 字典的循环遍历

3.1 遍历字典的key

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}

for key in dict1.keys():
    print(key)

3.2 遍历字典的value

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
for value in dict1.values():
    print(value)

3.3 遍历字典的元素

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
for item in dict1.items():
    print(item)

3.4 解包键值对

dict1 = {
    'name': '张三',
    'age': 18,
    'gender': '男'
}
for key, value in dict1.items():
    print(key, value)

四、集合

1. 创建集合

创建集合使用{}或set()， 但是如果要创建空集合只能使用set()，因为{}用来创建空字典。

s1 = {10, 20, 30, 40, 50}
print(s1)

s2 = {10, 30, 20, 10, 30, 40, 30, 50}
print(s2)

s3 = set('abcdefg')
print(s3)

s4 = set()
print(type(s4))  # set

s5 = {}
print(type(s5))  # dict

特点：

1. 集合可以去掉重复数据；

2. 集合数据是无序的，故不支持下标

2. 集合的常见操作方法

2.1 增加数据

• add()

s1 = {10, 20}
s1.add(100)
s1.add(10)
print(s1)  # {100, 10, 20}

因为集合有去重功能，所以，当向集合内追加的数据是当前集合已有数据的话，则不进行任何操作。

• update(), 追加的数据是序列

s1 = {10, 20}
# s1.update(100)  # 报错
s1.update([100, 200])
s1.update('abc')
print(s1)

2.2 删除数据

• remove()，删除集合中的指定数据，如果数据不存在则报错。

s1 = {10, 20}

s1.remove(10)
print(s1)

s1.remove(10)  # 报错
print(s1)

• discard()，删除集合中的指定数据，如果数据不存在也不会报错。

s1 = {10, 20}

s1.discard(10)
print(s1)

s1.discard(10)
print(s1)

2.3 查找数据

• in：判断数据在集合序列

• not in：判断数据不在集合序列

s1 = {10, 20, 30, 40, 50}

print(10 in s1)
print(10 not in s1)

五、公共操作

1. 运算符

运算符	描述	支持的容器类型
+	合并	字符串、列表、元组
*	复制	字符串、列表、元组
in	元素是否存在	字符串、列表、元组、字典
not in	元素是否不存在	字符串、列表、元组、字典

1.1. +

# 1. 字符串 
str1 = 'aa'
str2 = 'bb'
str3 = str1 + str2
print(str3)  # aabb


# 2. 列表 
list1 = [1, 2]
list2 = [10, 20]
list3 = list1 + list2
print(list3)  # [1, 2, 10, 20]

# 3. 元组 
t1 = (1, 2)
t2 = (10, 20)
t3 = t1 + t2
print(t3)  # (10, 20, 100, 200)

1.2. *

# 1. 字符串
print('-' * 10)  # ----------

# 2. 列表
list1 = ['hello']
print(list1 * 4)  # ['hello', 'hello', 'hello', 'hello']

# 3. 元组
t1 = ('world',)
print(t1 * 4)  # ('world', 'world', 'world', 'world')

1.3. in 或 not in

# 1. 字符串
print('a' in 'abcd')  # True
print('a' not in 'abcd')  # False

# 2. 列表
list1 = ['a', 'b', 'c', 'd']
print('a' in list1)  # True
print('a' not in list1)  # False

# 3. 元组
t1 = ('a', 'b', 'c', 'd')
print('aa' in t1)  # False
print('aa' not in t1)  # True

2. 公共方法

函数	描述
len()	计算容器中元素个数
del 或 del()	删除
max()	返回容器中元素最大值
min()	返回容器中元素最小值
range(start, end, step)	生成从start到end的数字，步长为 step，供for循环使用
enumerate()	函数用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般用在 for 循环当中。

2.1 len()

# 1. 字符串
str1 = 'abcdefg'
print(len(str1))  # 7

# 2. 列表
list1 = [10, 20, 30, 40]
print(len(list1))  # 4

# 3. 元组
t1 = (10, 20, 30, 40, 50)
print(len(t1))  # 5

# 4. 集合
s1 = {10, 20, 30}
print(len(s1))  # 3

# 5. 字典
dict1 = {'name': 'Rose', 'age': 18}
print(len(dict1))  # 2

2.2 del()

# 1. 字符串
str1 = 'abcdefg'
del str1
print(str1)

# 2. 列表
list1 = [10, 20, 30, 40]
del(list1[0])
print(list1)  # [20, 30, 40]

2.3 max()

# 1. 字符串
str1 = 'abcdefg'
print(max(str1))  # g

# 2. 列表
list1 = [10, 20, 30, 40]
print(max(list1))  # 40

2.4 min()

# 1. 字符串
str1 = 'abcdefg'
print(min(str1))  # a

# 2. 列表
list1 = [10, 20, 30, 40]
print(min(list1))  # 10

2.5 range()

# 1 2 3 4 5 6 7 8 9
for i in range(1, 10, 1):
    print(i)

# 1 3 5 7 9
for i in range(1, 10, 2):
    print(i)

# 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
for i in range(10):
    print(i)

2.6 enumerate()

• 语法

enumerate(可遍历对象, start=0)

enumerate() 函数用于将一个可遍历的数据对象(如列表、元组或字符串)组合为一个索引序列，同时列出数据和数据下标，一般用在 for 循环当中。

注意：start参数用来设置遍历数据的下标的起始值，默认为0。

• 例子

list1 = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

for i in enumerate(list1):
    print(i)

for index, char in enumerate(list1, start=1):
    print(f'下标是{index}, 对应的字符是{char}')

3. 容器类型转换

3.1 tuple()

作用：将某个序列转换成元组

list1 = [10, 20, 30, 40, 50, 20]
s1 = {100, 200, 300, 400, 500}

print(tuple(list1))
print(tuple(s1))

3.2 list()

作用：将某个序列转换成列表

t1 = ('a', 'b', 'c', 'd', 'e')
s1 = {100, 200, 300, 400, 500}

print(list(t1))
print(list(s1))

3.3 set()

作用：将某个序列转换成集合

list1 = [10, 20, 30, 40, 50, 20]
t1 = ('a', 'b', 'c', 'd', 'e')

print(set(list1))
print(set(t1))

注意：

1. 集合可以快速完成列表去重

2. 集合不支持下标

六、推导式

1. 列表推导式

作用：用一个表达式创建一个有规律的列表或控制一个有规律列表。

列表推导式又叫列表生成式。

1.1 例子

需求：创建一个0-10的列表。

• while循环实现

# 1. 准备一个空列表
list1 = []

# 2. 书写循环，依次追加数字到空列表list1中
i = 0
while i < 10:
    list1.append(i)
    i += 1

print(list1)

• for循环实现

list1 = []
for i in range(10):
    list1.append(i)

print(list1)

• 列表推导式实现

list1 = [i for i in range(10)]
print(list1)

1.2 带if的列表推导式

需求：创建0-10的偶数列表

• 方法一：range()步长实现

list1 = [i for i in range(0, 10, 2)]
print(list1)

• 方法二：if实现

list1 = [i for i in range(10) if i % 2 == 0]
print(list1)

2. 字典推导式

2.1 例子

• 创建一个字典：字典key是1-5数字，value是这个数字的2次方。

dict1 = {i: i**2 for i in range(1, 5)}
print(dict1)  # {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

• 将两个列表合并为一个字典

list1 = ['name', 'age', 'gender']
list2 = ['Tom', 20, 'man']

dict1 = {list1[i]: list2[i] for i in range(len(list1))}
print(dict1)

3. 集合推导式

需求：创建一个集合，数据为下方列表的2次方。

list1 = [1, 1, 2]

代码如下：

list1 = [1, 1, 2]
set1 = {i ** 2 for i in list1}
print(set1)  # {1, 4}

注意：集合有数据去重功能。

七、深浅拷贝

1. 浅拷贝（copy）

浅拷贝：数据半共享（复制其数据独立内存存放，但是只拷贝成功第一层）

>>> a = [1, 2, 3]
>>> b = a.copy()
>>> c = list(a)
>>> d = a[:]

>>> a[0] = 'integer lists are boring'
>>> a
['integer lists are boring', 2, 3]
>>> b
[1, 2, 3]
>>> c
[1, 2, 3]
>>> d
[1, 2, 3]

2. 深拷贝（deepcopy）

深拷贝：数据完全不共享（复制其数据完完全全放独立的一个内存，完全拷贝，数据不共享）

深拷贝就是完完全全复制了一份，且数据不会互相影响，因为内存不共享。

深拷贝的方法有

>>> import copy
>>> a = [1, 2, 3, [1, 2, 3]]
>>> b = copy.copy(a)
>>> a[3][0] = "surprises"
>>> b
[1, 2, 3, ['surprises', 2, 3]]

>>> c = copy.deepcopy(b)
>>> b[3][0] = "i hate surprises"
>>> c
[1, 2, 3, ['surprises', 2, 3]]
>>> b
[1, 2, 3, ['i hate surprises', 2, 3]]