Python—字符串和常用数据结构

目录

• 1. 字符串
• 2. 列表
  • 2.1 列表的增删改查
  • 2.2 列表的切片和排序
  • 2.3 生成式语法
• 3. 元组
• 4.集合
• 5. 字典
  • 5.1 字典的增删改查
  • 5.2 字典的常见操作

序言：这一章我们学习字符串、列表、元组、字典 等常用存储结构

1. 字符串

所谓字符串，就是由零个或多个字符组成的有限序列 ，简单来说：双引号或者单引号中的数据，就是字符串

通过下面代码，我们来了解一下字符串的使用

# -*- coding:utf-8 -*-
def main():
    str1 = 'hello world!'
    #通过len 计算函数字符串的长度
    print(len(str1))
    #获得字符串首字母大写的拷贝
    print(str1.capitalize())
    #获得字符串全大写的拷贝
    print(str1.upper())
    #查询or 是否被包含str1中 包含返回索引值
    print(str1.find("or"))
    #查询and 是否被包含str1
    print(str1.find("and"))
    #index 与find类似 但是找不到会抛异常
    print(str1.index("or"))
    #print(str1.index("or"))
    #检查字符串是否以指定的字符串开头
    print(str1.startswith("he"))
    print(str1.startswith("1he"))
    #检查字符串是否以指定的字符串结尾
    print(str1.endswith("!"))
    #将字符串以指定的宽度居中 并在两边添加指定的字符
    print(str1.center(50,"*"))
    print(str1.rjust(50," "))
    str2 = "abc123456 ";
    # 字符串切片：从字符串中取出指定位置的字符
    print("str2[2]: ",str2[2])
    print("str2[2:]:",str2[2:])
    print("str2[::2]:",str2[::2])
    print("str2[::-1]:",str2[::-1])
    print("str2[-3::-1]:",str2[-3::-1])
    # 检查字符串是否由数字构成
    print(str2.isdigit())
    # 检查字符串是否由字母构成
    print(str2.isalpha())
    # 检查字符串是否由数字字母组成
    print(str2.isalnum())
    #去除两侧空格
    print(str2.strip())

if  __name__ == '__main__':
    main()

输出结果

 

str = "helloworld"

方法	说明	结果
len(str)	字符串长度	10
str.capitalize()	字符串首字母大写	Helloworld
str.upper()	字符串全大写	HELLOWORLD
str.find("or")	检测 "or" 是否包含在 str 中，如果是返回开始的索引值，否则返回-1	6
str.startswith("h")	检查字符串是否以指定的字符串开头	True
str.endswith("!")	检查字符串是否以指定的字符串结尾	False
str.center(20,"*")	将字符串以指定的宽度居中 并在两边添加指定的字符	*****helloworld*****
str.isdigit()	检查字符串是否由数字构成	False
str.isalpha()	检查字符串是否由字母构成	True
str.strip()	去除两侧空格	helloworld

 

2. 列表

列表是Python中内置有序、可变序列，列表的所有元素放在一对中括号“[]”中，并使用逗号分隔开

列表常用方法

方法	说明
lst.append(x)	将元素x添加至列表lst尾部
lst.extend(L)	将列表L中所有元素添加至列表lst尾部
lst.insert(index, x)	在列表lst指定位置index处添加元素x，该位置后面的所有元素后移一个位置
lst.remove(x)	在列表lst中删除首次出现的指定元素，该元素之后的所有元素前移一个位置
lst.pop([index])	删除并返回列表lst中下标为index（默认为-1）的元素
lst.clear()	删除列表lst中所有元素，但保留列表对象
lst.index(x)	返回列表lst中第一个值为x的元素的下标，若不存在值为x的元素则抛出异常
lst.count(x)	返回指定元素x在列表lst中的出现次数
lst.reverse()	对列表lst所有元素进行逆序
lst.sort(key=None, reverse=False)	对列表lst中的元素进行排序，key用来指定排序依据，reverse决定升序（False），还是降序（True）
lst.copy()	返回列表lst的浅复制

 

2.1 列表的增删改查

def main():
    list1 = [1,3,5,7,100]
    print(list1)
    list2 = ['hello'] * 5
    print(list2)
    # 计算列表的长度
    print("列表的长度为:",len(list2))
    #下标索引
    print("索引为0的元素:",list1[0])
    print("索引为3的元素:",list1[3])
    print("索引为-1的元素：",list1[-1])
    #修改元素
    list1[2] = 300
    print("修改结果:",list1)
    #添加元素
    list1.append(121)
    print("append添加元素的结果:",list1)
    list1.insert(1,676);
    print("insert插入元素的结果:",list1)
    list1 += [700,800]
    print("+=添加元素:",list1)
    #删除元素
    list1.remove(700)  #移除某个元素
    print("remove移除元素:",list1)
    list1.pop();    #移除列表最后一位元素
    print("pop移除最后一位",list1)
    del list1[0]    #移除某个下标的元素
    print("del移除:",list1)
    list1.clear() #清空列表
    print("清空后的列表:",list1)

if __name__ == "__main__":
    main()

输出结果

 

2.2 列表的切片和排序

1、列表的切片操作

"""
列表的切片操作
version:0.1
author:coke
"""
def main():
    names = ["A","B","C","D"]
    names += ["E","F","G"]
    # 循环遍历列表元素
    for name in names:
        print(name,end = " ")
    print()
    # 列表切片
    names2 = names[1:4]
    print("names2:",names2)
    # 可以完整切片操作来复制列表
    names3 = names[:]
    print("names3:",names3)
    # 可以通过反向切片操作来获得倒转后的列表的拷贝
    names4 = names[::-1]
    print("names4:",names4)

if __name__ == "__main__":
    main()

输出结果

 

2、列表的排序操作

"""
列表的排序操作
version:0.1
author:coke
"""
def main():
    list1 = ["A","Be","C","D","E"]
    list2 = sorted(list1)
    print("list2:",list2)
    # sorted函数返回列表排序后的拷贝不会修改传入的列表
    list3 = sorted(list1,reverse=True)
    print("list3:",list3)
    # 通过key关键字参数指定根据字符串长度进行排序 而不是默认的字母表顺序
    list4 = sorted(list1,key=len)
    print("list4:",list4)

if __name__ == "__main__":
    main()

输出结果

 

2.3 生成式语法

我们还可以使用列表的生成式语法来创建列表

"""
生成试语法创建列表
version:0.1
author:coke
"""
import sys
def main():
    f = [x for x in range(1,10)]
    print("f:",f)
    f = [ x + y for x in "ABCDE" for y in "1234567"]
    print("f:",f)
    #通过列表的生成表达式语法创建列表容器
    #用这种语法创建列表之后 元素已经准备就绪所有需要耗费较多的内存空间
    f = [x ** 2 for x in range(1,1000)]
    print("生成试语法:",sys.getsizeof(f)) #9024
    #print(f)
    #请注意下面的代码创建的不是一个列表 而是一个生成器对象
    #每次生成器对象可以获取到数据 但它不占用额外的空间存储数据
    #每次需要数据的时候就通过内部运算得到数据
    f = (x ** 2 for x in range(1,1000))
    print("生成器对象：",sys.getsizeof(f))
    print(f)
    """
        for val in f:
        print(val)
    print(sys.getsizeof(f))
    """
if __name__ == "__main__":
    main()

输出结果

 

除了上面提到的生成器语法，Python中还有另外一种定义生成器的方式，就是通过yield关键字将一个普通函数改造成生成器函数。下面的代码演示了如何实现一个生成斐波拉切数列的生成器。所谓斐波拉切数列可以通过下面递归的方法来进行定义：

"""
定义生成器
version:0.1
author:coke
"""
def fib(n):
   a,b = 0,1
   for _ in range(n):
       a,b = b, a+b
       yield a
def main():
   for val in fib(20):
       print(val)

if __name__ == '__main__':
   main()

 

3. 元组

Python的元组与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改。元组使用小括号，列表使用方括号。

def main():
   # 定义元组
   t = ('骆昊', 38, True, '四川成都')
   print(t)
   # 获取元组中的元素
   print(t[0])
   print(t[3])
   # 遍历元组中的值
   for member in t:
       print(member)
   # 重新给元组赋值
   # t[0] = '王大锤'  # TypeError
   # 变量t重新引用了新的元组原来的元组将被垃圾回收
   t = ('王大锤', 20, True, '云南昆明')
   print(t)
   # 将元组转换成列表
   person = list(t)
   print(person)
   # 列表是可以修改它的元素的
   person[0] = '李小龙'
   person[1] = 25
   print(person)
   # 将列表转换成元组
   fruits_list = ['apple', 'banana', 'orange']
   fruits_tuple = tuple(fruits_list)
   print(fruits_tuple)

if __name__ == '__main__':
   main()

这里有一个非常值得探讨的问题，我们已经有了列表这种数据结构，为什么还需要元组这样的类型呢？

1. 元组中的元素是无法修改的，事实上我们在项目中尤其是多线程环境（后面会讲到）中可能更喜欢使用的是那些不变对象（一方面因为对象状态不能修改，所以可以避免由此引起的不必要的程序错误，简单的说就是一个不变的对象要比可变的对象更加容易维护；另一方面因为没有任何一个线程能够修改不变对象的内部状态，一个不变对象自动就是线程安全的，这样就可以省掉处理同步化的开销。一个不变对象可以方便的被共享访问）。所以结论就是：如果不需要对元素进行添加、删除、修改的时候，可以考虑使用元组，当然如果一个方法要返回多个值，使用元组也是不错的选择。
2. 元组在创建时间和占用的空间上面都优于列表。

 

4.集合

Python中的集合跟数学上的集合是一致的，不允许有重复元素，而且可以进行交集、并集、差集等运算。

"""
使用集合
version:0.1
author:coke
"""
def  main():
    set1 = {1,2,3,3,2,4}
    print(set1)
    # len() 求集合的长度
    print('Length=',len(set1))
    set2 = set(range(1,10))
    print(set2)
    set1.add(7)
    set1.add(8)
    set2.update([11,12])
    print("set1:",set1)
    print("set2:",set2)
    # 移除元素5
    set2.discard(5)
    # remove的元素 如果不存在会引发keyError
    if 4 in set2:
        set2.remove(4)
    #遍历集合容器
    for ele in set2:
        print(ele,end=" ")
    print(" ")
    #将元组转换成集合
    set3 = set((1,2,3,4,5))
    print(set3.pop())
    print("set3:",set3)
    # 集合的交集、并集、差集、对称差运算
    print("交集：",set1 & set2)
    print("并集：",set1 | set2)
    print("差集：",set1 - set2)
    print("对称差运算:",set1 ^ set2)
    #判断子集和超集
    print("子集:",set1 <= set2)
    #print(set1.issuperset(set2))
    print("超集:",set1 >= set2)
    #print(set1.issubset(set2))

if __name__ == "__main__":
    main()

输出结果

 

5. 字典

字典和列表一样，也能够存储多个数据。字典的每个元素由2部分组成，键:值。例如 'name':'班长' ,'name'为键，'班长'为值

5.1 字典的增删改查

1、添加元素

info = {'name':'班长', 'sex':'f', 'address':'地球亚洲中国北京'}
# print('id为:%d'%info['id'])#程序会终端运行，因为访问了不存在的键
newId = input('请输入新的学号：')
info['id'] = newId
print('添加之后的id为:',info['id'])

 

2、修改元素

info = {'name':'班长', 'id':100, 'sex':'f', 'address':'地球亚洲中国北京'}
newId = input('请输入新的学号：')
info['id'] = int(newId)
print('修改之后的id为：',info['id'])

 

3、删除元素

• del 删除指定元素
• clear() 清空整个字典

info = {'name':'班长', 'sex':'f', 'address':'地球亚洲中国北京'}
print("删除前:",info)
del info['name']
print('删除后:',info)
info.clear()
print("清空后:",info)

 

4、查找某个元素

字典在查询某个元素时，若该字典没有所查询的元素会报错，所以查询前最好进行判断

info = {'id':1,'name':'班长', 'sex':'f', 'address':'地球亚洲中国北京'}
print("查询:",info)
print("查询存在的元素:",info['id'])
#print("查询不存在的元素:",info['age'])  keyError
print("查询不存在的元素:",info['age'] if 'age' in info else "元素不存在")

 

5.2 字典的常见操作

1、len()：测量字典键值对的个数

dict = {"name":"Jack","age":11}
print(len(dict))

 

2、 keys()：返回一个包含字典所有key的列表

dict = {"name":"Jack","age":11}
print(dict.keys())

 

3、values()：返回一个包含字典所有value的列表

dict = {"name":"Jack","age":11}
print(dict.values())

 

4、items()：返回一个包含所有（键,值）元组的列表

dict = {"name":"Jack","age":11}
print(dict.items)

 

5、字典遍历

"""
字典测试
version:0.1
author:coke
"""
info = {"name":"coke","age":11,"height":"198"}

print("遍历字典项--------------------第一种方式")
for item in info.items():
    print(item)
print("遍历字典项--------------------第二种方式")
for key,value in info.items():
    print("%s:%s"%(key,value))