列表和元组
数据结构
数据结构是以某种方式(如通过编号)组合起来的数据元素(如数、字符乃至其他数据结构)集合。在Python中,最基本的数据结构为序列(sequence)。序列中的每个元素都有编号,即其位置或索引,其中第一个元素的索引为0,第二个元素的索引为1,依此类推。
Python内置了多种序列,其中最常用的两种:列表和元组。另一种重要的序列
是字符串。
列表和元组的主要不同在于,列表是可以修改的,而元组不可以。这意味着列表适用于需要中途添加元素的情形,而元组适用于出于某种考虑需要禁止修改序列的情形。禁止修改序列通常出于技术方面的考虑,与Python的内部工作原理相关,这也是有些内置函数返回元组的原因所在。在你自己编写程序时,几乎在所有情况下都可使用列表来代替元组。一种例外情况是将元组用作字典键。在这种情况下,不能使用列表来代替元组,因为字典键是不允许修改的。
在需要处理一系列值时,序列很有用。在数据库中,你可能使用序列来表示人,其中第一个元素为姓名,而第二个元素为年龄。如果使用列表来表示(所有元素都放在方括号内,并用逗号隔开),将类似于下面这样:
In [10]: lisi=['lisi',35]
序列还可包含其他序列,因此可创建一个由数据库中所有人员组成的列表:
In [10]: lisi=['lisi',35]In [11]: zhangsan=['zhangsan',30]In [12]: wangwu=['wangwu',32]In [13]: database=[lisi,zhangsan,wangwu]In [14]: print(database)[['lisi', 35], ['zhangsan', 30], ['wangwu', 32]]
Python支持一种数据结构的基本概念,名为容器(container)。容器基本上就是可包含其他对象的对象。两种主要的容器是序列(如列表和元组)和映射(如字典)。
- 在序列中,每个元素都有编号
- 在映射中,每个元素都有名称(也叫键)。
- 有一种既不是序列也不是映射的容器,它就是集合(set)。
通用序列操作
有几种操作适用于所有序列,包括索引、切片、相加、相乘和成员资格检查。另外,Python还提供了一些内置函数,可用于确定序列的长度以及找出序列中最大和最小的元素。
索引
序列中的所有元素都有编号——从0开始递增,这称为索引(indexing)。你可使用索引来获取元素。这种索引方式适用于所有序列。当你可像下面这样使用编号来访问各个元素:
In [16]: name = 'Liudehua'In [17]: name[0]Out[17]: 'L'
也可以使用负数索引,Python将从右(即从最后一个元素)开始往左数,因此-1是最后一个元素的位置。
In [18]: name[-1]Out[18]: 'a'
对于字符串字面量(以及其他的序列字面量),可直接对其执行索引操作,无需先将其赋给变量。这与先赋给变量再对变量执行索引操作的效果是一样的。
In [19]: 'Liudehua'[1]Out[19]: 'i'
索引实例:
# 将以数指定年、月、日的日期打印出来months = ['January','February','March','April','May','June','July','August','September','October','November','December']# 一个列表,其中包含数1~31对应的结尾endings = ['st', 'nd', 'rd'] + 17 * ['th'] \+ ['st', 'nd', 'rd'] + 7 * ['th'] \+ ['st']year = input('Year: ')month = input('Month (1-12): ')day = input('Day (1-31): ')month_number = int(month)day_number = int(day)# 别忘了将表示月和日的数减1,这样才能得到正确的索引month_name = months[month_number-1]ordinal = day + endings[day_number-1]print(month_name + ' ' + ordinal + ', ' + year)
程序运行结果如下:
Year: 1974Month (1-12): 8Day (1-31): 16August 16th, 1974 #这一行为最后输出的结果
切片
除使用索引来访问单个元素外,还可使用切片(slicing)来访问特定范围内的元素。为此,可使用两个索引,并用冒号分隔:
In [20]: tag = '<a href="http://www.python.org">Python web site</a>'In [21]: tag[9:30]Out[21]: 'http://www.python.org'In [22]: tag[32:-4]Out[22]: 'Python web site'
切片适用于提取序列的一部分,其中的编号非常重要:第一个索引是包含的第一个元素的编号,但第二个索引是切片后余下的第一个元素的编号。简而言之,你提供两个索引来指定切片的边界,其中第一个索引指定的元素包含在切片内,但第二个索引指定的元素不包含在切片内。
切片的简写
In [1]: numbers = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]In [2]: numbers[7:10]Out[2]: [8, 9, 10]#从7到最后In [3]: numbers[7:]Out[3]: [8, 9, 10]#从倒数第三个到最后In [4]: numbers[-3:]Out[4]: [8, 9, 10]#从开始第一个到第3个In [5]: numbers[:3]Out[5]: [1, 2, 3]#复制整个序列,可将两个索引都省略In [6]: numbers[:]Out[6]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
步长
执行切片操作时,你显式或隐式地指定起点和终点,但通常省略另一个参数,即步长。在普通切片中,步长为1。这意味着从一个元素移到下一个元素,因此切片包含起点和终点之间的所有元素。
In [7]: numbers[0:10:1]Out[7]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
如果指定的步长大于1,将跳过一些元素。例如,步长为2时,将从起点和终点之间每隔一个元素提取一个元素。
In [8]: numbers[0:10:2]Out[8]: [1, 3, 5, 7, 9]
显式地指定步长时,也可使用简写。例如,要从序列中每隔3个元素提取1个,只需提供步长4即可。
In [10]: numbers[::4]Out[10]: [1, 5, 9]
步长不能为0,否则无法向前移动,但可以为负数,即从右向左提取元素。
In [11]: numbers[8:3:-1]Out[11]: [9, 8, 7, 6, 5]In [12]: numbers[10:0:-2]Out[12]: [10, 8, 6, 4, 2]In [13]: numbers[0:10:-2]Out[13]: []In [14]: numbers[::-2]Out[14]: [10, 8, 6, 4, 2]In [15]: numbers[5::-2]Out[15]: [6, 4, 2]In [16]: numbers[:5:-2]Out[16]: [10, 8]
第一个索引依然包含在内,而第二个索引不包含在内。步长为负数时,第一个索引必须比第二个索引大。可能有点令人迷惑的是,当你省略起始和结束索引时,Python竟然执行了正确的操作:步长为正数时,它从起点移到终点,而步长为负数时,它从终点移到起点。
序列相加
可使用加法运算符来拼接序列。
In [17]: [1, 2, 3] + [4, 5, 6]Out[17]: [1, 2, 3, 4, 5, 6]In [18]: 'Hello,' + 'world!'Out[18]: 'Hello,world!'In [19]: [1, 2, 3] + 'world!'---------------------------------------------------------------------------TypeError Traceback (most recent call last)<ipython-input-19-67e1ff30f8a3> in <module>----> 1 [1, 2, 3] + 'world!'TypeError: can only concatenate list (not "str") to list
从错误消息可知,不能拼接列表和字符串,虽然它们都是序列。一般而言,不能拼接不同类型的序列。
乘法
将序列与数x相乘时,将重复这个序列x次来创建一个新序列:
In [20]: 'python' * 5Out[20]: 'pythonpythonpythonpythonpython'In [21]: [42] * 10Out[21]: [42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42, 42]
None、空列表和初始化
空列表是使用不包含任何内容的两个方括号([])表示的。
在Python中,None表示什么都没有。
要将列表的长度初始化为10,可像下面这样做:
In [22]: sequence = [None] * 10In [23]: sequenceOut[23]: [None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]
序列(字符串)乘法运算示例:
# 在位于屏幕中央且宽度合适的方框内打印一个句子sentence = input("Sentence: ")screen_width = 80text_width = len(sentence)box_width = text_width + 6left_margin = (screen_width - box_width) // 2print()print(' ' * left_margin + '+' + '-' * (box_width-2) + '+')print(' ' * left_margin + '| ' + ' ' * text_width + ' |')print(' ' * left_margin + '| ' + sentence + ' |')print(' ' * left_margin + '| ' + ' ' * text_width + ' |')print(' ' * left_margin + '+' + '-' * (box_width-2) + '+')print()
这个程序的运行情况类似于下面这样:
Sentence: He's a very naughty boy!+-----------------------------+| || He's a very naughty boy! || |+-----------------------------+
成员资格
要检查特定的值是否包含在序列中,可使用运算符in。这个运算符与前面讨论的运算符(如乘法或加法运算符)稍有不同。它检查是否满足指定的条件,并返回相应的值:满足时返回True,不满足时返回False。这样的运算符称为布尔运算符,而前述真值称为布尔值。
In [24]: permissions = 'rw'In [25]: 'w' in permissionsOut[25]: TrueIn [26]: 'x' in permissionsOut[26]: FalseIn [27]: users = ['mlh','foo','bar']In [28]: input('Enter your user name: ') in usersEnter your user name: mlhOut[28]: TrueIn [29]: subject = '$$$ Get rich now!!! $$$'In [30]: '$$$' in subjectOut[30]: True
- 开头两个示例使用成员资格测试分别检查’w’和’x’是否包含在字符串变量permissions中。在UNIX系统中,可在脚本中使用这两行代码来检查对文件的写入和执行权限。
- 接下来的示例检查提供的用户名mlh是否包含在用户列表中,这在程序需要执行特定的安全策略时很有用(在这种情况下,可能还需检查密码)。
- 最后一个示例检查字符串变量subject是否包含字符串’$$$’,这可用于垃圾邮件过滤器中。
# 检查用户名和PIN码database = [['albert', '1234'],['dilbert', '4242'],['smith', '7524'],['jones', '9843']]username = input('User name: ')pin = input('PIN code: ')if [username, pin] in database: print('Access granted')
长度、最小值和最大值
内置函数len、min和max很有用,其中函数len返回序列包含的元素个数,而min和max分别返回序列中最小和最大的元素。
In [31]: numbers = [100,34,678,90,56]In [32]: len(numbers)Out[32]: 5In [33]: max(numbers)Out[33]: 678In [34]: min(numbers)Out[34]: 34In [35]: max(2,3)Out[35]: 3In [36]: min(9,3,2,5)Out[36]: 2
列表:Python 的主力
前面的示例大量地使用了列表,你明白了它们很有用,但本节主要讨论列表不同于元组和字符串的地方——列表是可变的,即可修改其内容。另外,列表有很多特有的方法。
列表使用举例:
- 例1:通讯录每个学生都有id 名字 电话号 。那我们就可以使用列表的索引作为id,值为“名字和电话号组成的列表” ———-[[‘Tom’,18801116580],[‘Lily’,18801116581]]
- 例2:如果需要统计公司计算机设备固定资产,我们可以这个来处理硬件信息:
[“厂商”,“型号”,“购买时间”,“所在位置”,“原价”,“用途”,“IP”] - 例3:可以模拟实现堆栈
- 堆,先进先出(FIFO—first in first out)
- 栈,先进后出 (FILO—First-In/Last-Out)
函数list
可以使用字符串来创建列表。为此,可使用函数list。
In [37]: list('hello')Out[37]: ['h', 'e', 'l', 'l', 'o']
基本的列表操作
可对列表执行所有的标准序列操作,如索引、切片、拼接和相乘,但列表的有趣之处在于它是可以修改的。下面介绍一些修改列表的方式:给元素赋值、删除元素、给切片赋值以及使用列表的方法。(请注意,并非所有列表方法都会修改列表。)
1. 修改列表:给元素赋值
使用索引表示法给特定位置的元素赋值,如x[1] = 2。
In [1]: x = [1,1,1]In [2]: x[1] = 2In [3]: xOut[3]: [1, 2, 1]In [4]: x[4] = 10---------------------------------------------------------------------------IndexError Traceback (most recent call last)<ipython-input-4-e257b27bcdef> in <module>----> 1 x[4] = 10IndexError: list assignment index out of range
不能给不存在的元素赋值,因此如果列表的长度为2,就不能给索引为100的元素赋值。要这样做,列表的长度至少为101。
2. 删除元素
从列表中删除元素也很容易,只需使用del语句即可。
In [5]: tianwang = ['liudehua','zhangxueyou','liming','guofucheng']In [6]: del tianwang[2]In [7]: tianwangOut[7]: ['liudehua', 'zhangxueyou', 'guofucheng']
注意到liming彻底消失了,而列表的长度也从4变成了3。除用于删除列表元素外,del语句还可用于删除其他东西。可将其用于字典乃至变量。
3. 给切片赋值
切片是一项极其强大的功能,而能够给切片赋值让这项功能显得更加强大。
In [8]: name = list('Perl')In [9]: nameOut[9]: ['P', 'e', 'r', 'l']In [10]: name[2:] = list('ar')In [11]: nameOut[11]: ['P', 'e', 'a', 'r']
通过使用切片赋值,还可将切片替换为长度与其不同的序列。
In [12]: name = list('Perl')In [13]: name[1:] = list('ython')In [14]: nameOut[14]: ['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']
使用切片赋值还可在不替换原有元素的情况下插入新元素。
In [15]: numbers = [1,5]In [16]: numbers[1:1] = [2,3,4]In [17]: numbersOut[17]: [1, 2, 3, 4, 5]
在这里,我“替换”了一个空切片,相当于插入了一个序列。你可采取相反的措施来删除切片。
In [17]: numbersOut[17]: [1, 2, 3, 4, 5]In [18]: numbers[1:4] = []In [19]: numbersOut[19]: [1, 5]
上述代码与del numbers[1:4]等效。现在,你可自己尝试执行步长不为1(乃
至为负)的切片赋值了。
In [21]: numbersOut[21]: [1, 2, 3, 4, 5]In [22]: numbers[:5:2] = ['a','b','c']In [23]: numbersOut[23]: ['a', 2, 'b', 4, 'c']
列表方法
方法是与对象(列表、数、字符串等)联系紧密的函数。通常,像下面这样调用方法:
object.method(arguments)
方法调用与函数调用很像,只是在方法名前加上了对象和句点。列表包含多个可用来查看或修改其内容的方法。
1. append
方法append用于将一个对象附加到列表末尾。
In [1]: lst = ["麻花藤", "林俊杰", "周润发", "周芷若"]In [2]: lstOut[2]: ['麻花藤', '林俊杰', '周润发', '周芷若']In [3]: lst.append('赵敏')In [4]: lstOut[4]: ['麻花藤', '林俊杰', '周润发', '周芷若', '赵敏']
append就地修改列表。这意味着它不会返回修改后的新列表,而是直接修改旧列表。
append方法一般用于给列表增加内容,例如:
lst = []while True:content = input("请输入你要录入的员工信息, 输入Q退出:")if content.upper() == 'Q':breaklst.append(content)print(lst)
2. insert
方法insert用于将一个对象插入列表。
In [5]: numbers = [1, 2, 3, 5, 6, 7]In [6]: numbers.insert(3,'four') # 在3的位置插入,原来的元素向后移动一位In [7]: numbersOut[7]: [1, 2, 3, 'four', 5, 6, 7]
3. extend
方法extend让你能够同时将多个值附加到列表末尾,为此可将这些值组成的序列作为参数提供给方法extend。换而言之,你可使用一个列表来扩展另一个列表。
In [8]: a = [1,2,3]In [9]: b = [4,5,6]In [10]: a.extend(b)In [11]: aOut[11]: [1, 2, 3, 4, 5, 6]In [13]: a.extend([8,9,10])In [14]: aOut[14]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10]
extend也是修改原来的列表。
在常规拼接中,情况是返回一个全新的序列。
In [13]: a = [1,2,3]In [14]: b = [4,5,6]In [15]: a + bOut[15]: [1, 2, 3, 4, 5, 6]In [16]: aOut[16]: [1, 2, 3]
4. pop
方法pop从列表中删除一个元素(默认为最后一个元素),并返回这一元素。
lst = ["麻花藤", "王剑林林", "李李嘉诚", "王富贵"]print(lst)lst.pop()deleted = lst.pop()print('被删除的',deleted)print(lst)el = lst.pop(2) # 删除下标为2的元素print(el) # 被删除的元素print(lst)
pop是唯一既修改列表又返回一个非None值的列表方法。
使用pop可实现一种常见的数据结构——栈(stack)。栈就像一叠盘子,你可在上面添加盘子,还可从上面取走盘子。最后加入的盘子最先取走,这被为后进先出(LIFO)。
5. remove
方法remove用于删除第一个为指定值的元素。
In [15]: x = ['to', 'be', 'or', 'not', 'to', 'be']In [16]: x.remove('be')In [17]: xOut[17]: ['to', 'or', 'not', 'to', 'be']In [18]: x.remove('bee')---------------------------------------------------------------------------ValueError Traceback (most recent call last)<ipython-input-18-78e8416f31e9> in <module>----> 1 x.remove('bee')ValueError: list.remove(x): x not in list
remove只删除了为指定值的第一个元素,并无法删除列表中不存在指定值的元素。
请注意,remove是就地修改且不返回值的方法之一。不同于pop的是,它修改列表,但不返回任何值。
6. clear
方法clear就地清空列表的内容。
In [19]: lst = ["麻花藤", "王剑林", "李嘉诚", "王富贵"]In [20]: lst.clear()In [21]: lstOut[21]: []
这类似于切片赋值语句lst[:] = []。
7. copy
方法 copy 复制列表。
In [1]: a = [1,2,3]In [2]: b = a.copy()In [3]: bOut[3]: [1, 2, 3]In [4]: id(a)Out[4]: 140103980924360In [5]: id(b)Out[5]: 140103991227272In [6]: a[2] = 5In [7]: aOut[7]: [1, 2, 5]In [8]: bOut[8]: [1, 2, 3]
深拷贝浅拷贝
L = [1,2,3]
L1 = L 浅拷贝L和L1会互相影响相当于硬链接。
L2 = L[:] 深拷贝L2 会完全复制一份L,之后两都毫无关系
8. count
方法count计算指定的元素在列表中出现了多少次。
In [9]: ['to', 'be', 'or', 'not', 'to', 'be'].count('to')Out[9]: 2In [10]: x = [[1, 2], 1, 1, [2, 1, [1, 2]]]In [11]: x.count(1)Out[11]: 2In [12]: x.count([1,2])Out[12]: 1
9. index
方法index在列表中查找指定值第一次出现的索引。
In [17]: knights = ['We', 'are', 'the', 'knights', 'who', 'say', 'ni']In [18]: knights.index('who')Out[18]: 4 #'who'的第一次出现的索引为4In [19]: knights.index('herring')---------------------------------------------------------------------------ValueError Traceback (most recent call last)<ipython-input-19-ee9b1a4b9dff> in <module>----> 1 knights.index('herring')ValueError: 'herring' is not in list# 搜索'herring'时引发了异常,因为根本就没有找到这个单词。
10. reverse
方法reverse按相反的顺序排列列表中的元素。
In [20]: x = [1,2,3,4,5]In [21]: x.reverse()In [22]: xOut[22]: [5, 4, 3, 2, 1]
到reverse修改列表,但不返回任何值(与remove和sort等方法一样)。
11. sort
方法sort用于对列表就地排序。就地排序意味着对原来的列表进行修改,使其元素按顺序排列,而不是返回排序后的列表的副本。
In [23]: x = [4, 6, 2, 1, 7, 9]In [24]: x.sort()In [25]: xOut[25]: [1, 2, 4, 6, 7, 9]
sort没有返回值,如果想保留原始列表,下面这样做是不对的
In [26]: x = [4, 6, 2, 1, 7, 9]In [27]: y = x.sort()In [29]: print(y)NoneIn [30]: xOut[30]: [1, 2, 4, 6, 7, 9]
正确方法之一是先将y关联到x的副本,再对y进行排序
In [31]: x = [4, 6, 2, 1, 7, 9]In [32]: y = x.copy()In [33]: y.sort()In [34]: xOut[34]: [4, 6, 2, 1, 7, 9]In [35]: yOut[35]: [1, 2, 4, 6, 7, 9]
方法sort接受两个可选参数:key和reverse
In [36]: x = ['aardvark', 'abalone', 'acme', 'add', 'aerate']In [37]: x.sort(key=len)In [38]: xOut[38]: ['add', 'acme', 'aerate', 'abalone', 'aardvark']
关键字参数reverse,只需将其指定为一个真值(True或False),以指出是否要按相反的顺序对列表进行排序。
In [48]: x = [4,7,1,3,10,32]In [49]: x.sort(reverse=True)In [50]: xOut[50]: [32, 10, 7, 4, 3, 1]
列表的嵌套
注意:采用降维操作,一层一层的看就好
lst = [1,'太白','wusir',['麻花疼',['可口可乐'],'王健林']]# 找到wusirprint(lst[2])# 找到太白和wusirprint(lst[1:3])# 找到太白的白字print(lst[1][1])# 将wusir拿到,然后首字母大写 在扔回去s = lst[2]s = s.capitalize()lst[2] = sprint(lst)# 简写lst[2] = lst[2].capitalize()print(lst)# 把太白换成太黑lst[1] = lst[1].replace('白','黑')# 把麻花疼换成麻花不疼lst[3][0] = lst[3][0].replace('疼','不疼')print(lst)# 在可口可乐后边添加一个雪碧lst[3][1].append('雪碧')print(lst)
元组:不可修改的序列
与列表一样,元组也是序列,且可存储任意类型数据,唯一的差别在于元组是不能修改的。元组语法很简单,只要将一些值用逗号分隔,就能自动创建一个元组。逗号至关重要。
tmptuple = () #空元组,由于元组是只读的,空元组没有实际意义tmptuple = ('abc',666,['hello',9527] )tmptuple = (‘value’,) #当元组只有一个值是后面必须加个",",否则python不认可其为元组类型tmptuple = 'value',tmptuple = tuple(iterable)tmptuple = 1,2,3a = (42) #这样是不对的,(42)和42是一样的a = (42,) #这样才可以
对序列的操作,元组也是可以的。
tu = ('我','怎么','这么','可爱')tu1 = tu[0] # 记性下标print(tu1)for i in tu:print(i) # 进行for循环tu2 = tu[0:3]print(tu2) # 进行切片
元组的切片也是元组,就像列表的切片也是列表一样。为何要熟悉元组呢?原因有以下两个:
- 它们用作映射中的键(以及集合的成员),而列表不行。
- 有些内置函数和方法返回元组,这意味着必须跟它们打交道。只要不尝试修改元组,与元组“打交道”通常意味着像处理列表一样处理它们。
- 作为参数使用,用来给函数等传参,将多个参数作为一个整体传给程序。
一般而言,使用列表足以满足对序列的需求
关于不可变, 注意: 这里元组的不可变的意思是子元素不可变. 而子元素内部的子元素是可以变, 这取决于子元素是否是可变对象.
In [66]: tu3 = (1,2,3,[5,6,7])In [67]: tu3[3][1]=10In [68]: tu3Out[68]: (1, 2, 3, [5, 10, 7])
元组嵌套
tu = ('今天姐姐不在家','姐夫和小姨子在客厅聊天',('姐夫问小姨子税后多少钱','小姨子说提什么钱'))tu1 = tu[0]tu2 = tu[1]tu3 = tu[2][0]tu4 = tu[2][1]print(tu1)print(tu2)print(tu3)print(tu4)
range
翻译过来就是范围,那我们我来先看下.
range(0,5,1)参数第一个是范围的起始位置参数第二个是范围的结束位置参数第三个是步长print(range(0,5))# 结果:range(0, 5) #一个范围# 我们可以通过list方法来转换这个范围来查看一下l = list(range(0,5))print(l)# 结果:[0, 1, 2, 3, 4]l = list(range(0,5,2))print(l)# 结果:[0, 2, 4] # 这个结果就会发现和我之前用步长获取的内容是相似的,是的他就是步长In [88]: list(range(10)) #生成10个数Out[88]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
