Python中list（列表）、dict（字典）、tuple（元组）、set（集合）详细介绍

更新时间：2019.08.10

更新内容：

1. “2.14加入sorted（）函数”
2. “2.3”加入一种删除元素的方法
3. ”二、字典“新增1.5，字典的常用操作
4. 1.1字典的创建增加四种创建方式
5. 增加“三、元组”的部分内容

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一、list（列表）

list作为Python中最常用的数据结构之一，与其他编程语言的数组有相似的特点，但是它具有着更为强大的功能，接下来将详细地为大家介绍一下list的所有操作。

（注：tuple元组类型与list类似，但是tuple的元素不能修改；set集合与list也类似，但是集合中的元素是无序的，且会自动除去重复元素）

1. list列表的创建

• 创建一个列表（不赋初值）:

a = []
a = list()

• 创建一个列表，并对其赋初值

a = [1,2,3]

• 列表更高级的创建方法——用表达式创建

a = [i for i in range(1, 11)]
#创建一个元素分别为1,2，...10的列表

a = [i for i in range(1, 11) if i % 2 == 0]
#创建一个1-10，且元素为偶数的列表

• 用list（）函数将其他（可迭代）数据转换为列表

list('ab c')   #列表为['a', 'b', ' ', 'c']

2. list列表的常用操作

2.1 列表的索引

直接用中括号[ ]索引其下标即可，或用for循环遍历所有的值

• 注意，当下标为负数时则代表从后往前所以（或理解为长度+负下标），即-1代表最后一个元素，-2代表倒数第2个元素

a = [1,2,3]
print(a[1])     #输出2,因为一个list列表的下标从0开始，按照0, 1, 2,...的顺序排列
print(a[-1])    #输出3
for i in a:
    print(i) #输出1 2 3

• 注意，字典dict中可以用.keys()和.values()分别遍历dict的键和值
• 字典dict中.get()函数可以返回指定键的值，相比于dict[“key”]访问的好处是如果字典中没有指定的key则返回None，而不会直接报错

a = {"one":1, "two":2}
for i in a.values():
    print(i) #输出1 2
a.get(key, default) #default_value不设置的话默认为None，设置的话即如果找不到则返回default设定的值

2.2 列表的分片操作（slice）

用[左边界下标：右边界下标：步长]截取list中特定的一段，注意是左闭右开的区间，即包含左边界，但是不包含右边界

其中：步长可以省略，默认为1。步长即每次截取一个元素，到下一次截取元素距离几个元素（默认为1，即紧挨着截取）

• 特别注意，冒号：的左右两侧都可以不写，其中左侧默认为0，即list第一个数据，右侧默认为数据个数+1，即list的最后一个数据
• 左边界和右边界也可以超出list的范围，最长只能截取到list的范围内
• 一般情况下，左边界<=右边界。若左边界>右边界，则要设置步长为负数，否则输出为空（此情况也就是从右向左截取）

a = [1,2,3,4,5]
print(a[1:3])     #输出[2,3]
print(a[:4])      #输出[1,2,3,4]
print(a[2:])      #输出[3,4,5]
print(a[2:10]     #输出[3,4,5]
print(a[0:3:2])      #输出[1,3]
print(a[2:0:-1])     #输出[3,2]

2.3 列表删除元素

• 用del函数删除列表指定位置的元素

  del(list1[index] #删除list1中index位置的元素（index也可以表示一个范围，如[1, 3]）
  

• 用pop函数剔除队尾元素，并将其返回

  a = list1.pop(index) #将list1中index位置元素剔除并赋值给a，默认删除最后一个元素
  

• 用remove函数删除列表中值为指定值的元素

  list1.remove(value) #删除list中值为value的元素
  

• 用clear函数彻底清空列表全部内容

  list1.clear() #清空list1的全部内容
  

• 用分片赋值空列表的办法删除元素

  list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
  list1[2:] = []
  list1  # 输出[1, 2]
  

• 注意：集合中只有remove和discard，其中discard删除不存在的元素不会报错，但是remove与list中一样，会报错

2.4 列表的拼接

• 可以简单的用 + 将两个列表连接起来

a = [1, 2]
b = [3]
c = a + b
那么c = [1, 2, 3]

• 用extend函数拼接两个列表

list1.extend(list2) #在list1后面接上list2

2.5 列表的重复

可以将一个列表直接乘一个数字n获得n倍重复后的列表，相当于n个这样的列表连接起来

a = [0]
b = a * 5
那么b = [0, 0, 0, 0, 0]

2.6 元素成员判断（判断一个元素是否存在一个列表中）

a = [1, 2, 3, 4, 5]
b = 2
print(b in a)
# 输出True

print(b not in a)
# 输出False

若in前面的元素在列表中则运算值为真；否则为假

not in与in刚好相反

2.7 求列表的长度

len([1, 2, 3])   #列表的长度为3

2.8 求列表的最大、最小值

max([1, 2, 3])   #最大值为3

2.9 在列表中插入元素

• append函数在队尾插入元素

list1.append(5)  #在list1的最后插入元素5

• insert函数在任意位置插入元素

list1.insert(index, data) #在指定位置（index处）插入元素data

• extend()函数在尾部扩展一个新列表

list1 = [1]
list1.extend([2, 3])  # list1为[1, 2, 3]

• 注意，集合set中没有append和insert，取代的是add（）

set1.add(2) #向集合中加入元素2

2.10 反转一个列表

list1.reverse() #翻转整个列表，即第一个与最后一个互换，第二个与倒数第二个互换....

2.11 计算列表中指定元素x的个数

times = list.count(x) 

2.12 查找列表中指定元素的位置

语法：index(X) 查找list中元素X的位置（若重复出现，则以第一次出现的为准）

a = [1, 2, 3, 4, 5]
a.index(2) #结果为1 

2.13 （浅）复制一个list

list2 = list1.copy() #将list1的内容复制给list2
#注意这里与list2 = list1是有区别的，python中列表的直接赋值是一个传址操作，即改变list2的值也会同时影响list1的值
#但是copy函数进行的是一个传值操作，即改变list2的值对list1无影响
#浅复制的意思是若列表中嵌套一个列表，则对内部的列表仍然是传址复制

2.14 列表的排序：sort方法与sorted（）函数

1. sort方法

参数：

• key :主要是用来进行比较的元素，只有一个参数，具体的函数的参数就是取自于可迭代对象中，指定可迭代对象中的一个元素来进行排序。(https://www.runoob.com/python/att-list-sort.html)
• reverse：是否降序(True为降序，不指定该参数为升序)

list1 = [(1,6),(3,4),(2,5)]
list1.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True)  # 根据第二个元素，降序排列
# 输出:[(1, 6), (2, 5), (3, 4)]

1. sorted()函数：

与sort方法功能类似，但是sorted()函数有返回值，返回的是排序后的结果。

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二、字典（dict）

字典与列表最大的区别就是字典强调的是“键值对”，key与value一一对应，字典中的存放顺序并不重要，重要的是“键”和“值的对应关系”

1.1 字典的创建(字典中每一对数据都是“键”和“值”相对应的)

a = {key1:value1, key2:value2}  # 第一种

a = dict(key1=value1, key2=value2)  # 第二种，注意此种情况下键必须为字符串

a = {}
a[key1] = value1
a[key2] = value2  # 第三种

a = dict([(key1, value1), (key2, value2)])  # 第四种
a = dict(zip([key1, key2], [value1, value2]))  # 第四种衍生，使用zip函数把键列表和值列表打包成键值对一一对应的元组（即第四种方法）

a = dict.fromkeys([key1, key2], value)  # 第五种，这种情况适用于多个键对应相同值的情况

a = {x: x**2 for x in [1, 2, 3]}  # 第六种，字典推导表达式

1.2 字典的索引

dict1[key]
#key是字典的键，返回的是对应的值value

dict1.get(key)
#get方法获取键的值，若键不存在，则返回设定的默认值default（默认为None）--与`[key]`获取值的区别是，get方法遇到键不存在的时候会返回设定值，而直接索引遇到键不存在时会报错“missing-key”

1.3 字典的遍历

for i in dict1.keys():
    print(i, dict1[keys])  # 遍历字典中所有的键，并输出键值对

for i in dict1:  # 该方法与上述方法等价
    ...

for keys, values in dict1.items():  # 遍历字典中所有的键值对
    ...

1.4 字典的排序

对字典的排序有两种方法：

1.借助.keys()方法和list()函数将键提取成list，对list排序后输出

# Example
D = {'a':1, 'c':3, 'b':2}
D1 = list(D.keys())
D1.sort()
for i in D1:
    print(i, D[i])

# 输出：
# a 1
# b 2
# c 3

2.借助内置的sorted()函数可对任意对象类型排序，返回排序后的结果

tips:对于sorted（字典）来说，返回的是排序好的keys（以list的形式）

# Example
D = {'a':1, 'c':3, 'b':2}
for i in sorted(D):
    print(i, D[i])

# 输出：
# a 1
# b 2
# c 3

1.5 字典的常用操作

操作	解释
.keys()	（方法）获取所有键
.values()	（方法）获取所有值
.items()	（方法）获取所有“键+值”元组
len()	获取键值对的数量
.get(key, default)	（方法）获取键的值，若键不存在，则返回设定的默认值default（默认为None）--与[key]获取值的区别是，get方法遇到键不存在的时候会返回设定值，而直接索引遇到键不存在时会报错“missing-key”
dict1.update(dict2)	（方法）合并两个字典

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三、元组（tuple）

元组类似于列表，是一个基于位置的有序对象集合，但是元组一旦创建之后就不能更改，因此列表中修改元素的操作对于元组都不适用。

• 为什么要使用元组？

  元组和其他不可变量类似于其他语言中“常量”的声明，它的不可变性提供了某种一致性，这样可以确保元组在程序中不会被另一个引用修改。

  Mark Lutz——《Learning Python》中文版

1.1 元组的创建

t = (1, 2, 3)
t = tuple([1, 2])
...

特别说明，当元组中仅有一个元素时，要以逗号结尾。这是因为小括号同样可以把表达式括起来，为了与此区分开来，因此在单一对象元组是要在括号内加一个,用以区分。

t = (1)  # 表达式
t = (1,)  # 元组

1.2 元组的方法

由于元组并不能够像列表一样修改，因此元组并没有特别多的方法

>>> t = (1, 2, 3, 1, 2)

# index方法：根据元素找到其位置
>>> t.index(1, 2)  # 寻找第2个元素1的位置
3

# count方法：返回元素的个数
>>> t.count(2)
2

1.3 namedtuple -有名元组

python标准库的collections模块提供了namedtuple有名元组，实现了同时支持使用序号和属性名访问。有名元组的属性来自类，因此并不与字典的键完全一样，但他们方便记忆：

>>> from collections import namedtuple
>>> A = namedtuple('tt', ['a','b','c'])
>>> bon = A('d','e','f')
>>> bon
tt(a='d', b='e', c='f')

# namedtuple的访问：
>>> A = namedtuple('tt', ['a','b','c'])
>>> bon = A('d','e','f')
>>> bon
tt(a='d', b='e', c='f')

四、集合（set）

Python中的集合类似于数学中的集合概念，它是一组无序、不可重复数据的组合。集合用{ ...}创建，某种程度上可以把集合看作是没有值的字典。

1.1 集合的创建

s = {'s', 'e', 't'}
s = set(['a, b, c, d, e'])

#注意，python中{}为空字典类型，并非空集合。空集合需要用set()函数创建
s = set()  #创建一个空集合

#集合也可以用表达式（推导）的方式创建
{x * 2 for x in 'abc'}  #{'aa', 'bb', 'cc}
{x **2 for x in range(1,5)}   #{1, 4, 9, 16}

1.2 集合的常用操作

set1 `&` set2 #交运算
set1 `|` set2 #并运算
set1 `-` set2 #差运算，set1减去set1 `&` set2部分

1.3 集合的常用方法

set1.add('x')  #添加元素。注意：集合中只能包含可哈希的对象，即list，dict都不能嵌入到集合中
set1.union(...)  #取并集，效果等同于 | ,但是括号里可以是list，tuple，其他dict甚至是dict
set1.intersection(...)  #取交集，同上
set1.issubset(set2)  #判断set1是否是set2的子集

1.4 集合的不可变性与frozenset

注意：集合只能包含不可变的（可哈希化的）对象类型。因此，列表和字典甚至另一个集合都不能作为集合的元素，但是元组可以（因为元组是不可变的）。

由于集合本身是可变的，因此，要想在一个集合中嵌入另一个集合，需要用frozenset创建一个不可变的集合。

a = frozenset([1, 2, 3])
b = set([1, 2, a])    #b为{frozenset({1, 2, 3}), 1, 2}

1.5 为什么使用集合？

• 由于集合内元素是不重复的，因此可以将list或其他类型的数据转换成集合，从而过滤掉其中的重复元素
• 通过集合的交并补等操作，可以比较列表、字符串以及其他可迭代对象的差异。