Python 基础合集4：Python的数据结构（str、list、tuple、dict、set）

一、前言

本节主要介绍几种数据结构（str、list、tuple、dict、set）及其应用（增删改查和注意事项）。

环境说明：Python 3或anaconda 3，使用编辑器 jupyter notebook（anaconda自带，Python自行安装），通过命令行或其他编辑器也可以。

二、Python的数据结构

2.1 序列类型结构：str、tuple、list

相同点：

• 三者都有正负索引（有序序列），可以通过索引取值，支持循环遍历每个元素
• 都支持切片
• 都支持判断某元素是否在序列内（in/not in）

不同点：

• str和tuple创建之后就不可修改，只支持查询，而list支持增删改查
• str只能使用字符串，tuple和list支持任意数据类型
• 内存存储，值相同的str 分别赋值给两个变量，两个变量的id一致，即值相同的str 分配到的存储空间是同一个，如果同一个变量前后赋值两次，两次的id不同，而tuple和list的上述两种情况的id都不同。判断空间是否一致可以使用val1 is val2，查看空间id使用id(val)，判断值是否相等则使用val1 == val2

# 字符串
a = '1'
b = '1'
print(a == b)  # 结果为：True
print(a is b)  # 结果为：True
print(id(b))   # 结果为：23331617072
b = '2'
print(id(b))   # 结果为：23331774640

# tuple
a = 1,2
b = 1,2
print(a == b)  # 结果为：True
print(a is b)  # 结果为：False
print(id(b))   # 结果为：23361861568
b = 1,2,3
print(id(b))   # 结果为：23361862208

# list
a = [1,2]
b = [1,2]
print(a == b)  # 结果为：True
print(a is b)  # 结果为：False
print(id(b))   # 结果为：23362359168
b = [1,2,3]
print(id(b))   # 结果为：23362319488
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2.1.1 查

两种取法：一个是取单个值，一个是取切片。
不同点：

• 语法不同
  • 取单值的格式：【列表名[索引值]】；
  • 取切片的格式：【列表名[左索引值 : 右索引值]】（中间用冒号进行隔开），取得的切片的数据类型还是列表。
• 返回的对象可能不同
  • 取单值：字符串返回的还是字符串，元组和列表取值返回的是对应的元素，元素是什么数据类型返回的值也是对应的数据类型；
  • 取切片：原变量是什么数据类型，返回的就是什么数据类型，即字符串切片返回的还是字符串，元组切片返回的还是元组，列表切片返回的还是列表。

# 针对以下前三行代码，分别保留一行不注释，查看运行结果，取数逻辑一致，返回形式根据原变量的类型会有些不同（不同点参考代码前文字说明）
val = '56789'
# val = (5,6,7,8,9)
# val = [5,6,7,8,9]
 
# 取值，没有冒号
print(val[2])        # 取出第2位
print(type(val[2]))  # str结果为，tuple和list结果为：
 
# 取切片，带冒号
# 左边空，取到第0位，从第0位开始，取n个元素。
print(val[0:2])     # 取出第0、1位
print(val[:2])      # 取出第0、1位
print(type(val[:2]))# tuple结果为：，list结果为：
 
# 右边空，表示从第m个元素开始取到尽头，即最后一位；
print(val[2:])      # 取出第2位到结束
 
# 冒号两边空，表示从第0位到最后一位，取整一个列表，相当于复制。
print(val[:])
print(val[0:5])
 
# 冒号左右都有数字（[m,n]）时，表示从第m个元素开始取，取到第(n-1)个。共取出(n-m)个元素。
print(val[1:3])    # 取出第1、2位
print(val[2:4])    # 取出第2、3位
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切片小结：取法口诀：左取右不取，空则取到头。（假设n>m>0）
（1）[ ：n]，冒号左边空（或者为0），，表示从头，即第0位开始，取到第(n-1)个元素，共取n个元素；
（2）[m：]，右边空，，表示从第m个元素开始取到尽头，即最后一位；
（3）[ : ]，冒号两边空，，表示从第0位到最后一位，取整一个列表，相当于复制。
（4）[m : n]，冒号左右都有数字时，，表示从第m个元素开始取，取到第(n-1)个。共取出(n-m)个元素。


取切片的时候，还有第3个参数，这个参数可以指定步数，即每几个取一次。默认步数是1，即每个元素都取。具体看看例子：

# 这里拿list示例，其他大同小异
val = [5,6,7,8,9]
print(val[0:5:1])  # 默认情况下，取出第0~4个元素，结果为：[5, 6, 7, 8, 9]
print(val[0:5:2])  # 步数改为2，每两个取一次，取第0、2、4元素，结果为[5, 7, 9]
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2.1.2 增

增加元素只有列表支持。
使用的语法：**列表名.append() **或 列表名.extend()。
二者区别：append() 增加一个元素，extend() 可增加多个元素。

ls = [5,6,7]
ls.append(8)
print(ls)    # 结果为：[5,6,7,8]
ls.extend([9,0])
print(ls)    # 结果为：[5,6,7,8,9,0]
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append() 和 extend() 都是在列表末尾增加元素，如果是指定位置增加，可以使用该语法：列表名.insert(索引值, 新元素)。

ls = [5,6,7]
ls.insert(1,4) # 第1位插入4，后面元素索引加1
print(ls)      # 结果为：[5, 4, 6, 7]
ls.insert(2,3) # 第2位插入3，后面元素索引加1
print(ls)      # 结果为：[5, 4, 3, 6, 7]
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insert() 一次也只能插入一个元素，如果要一次性插入多个，可以通过循环或切片实现：

ls = [5,6,7]
insert_params = [3,4]         # 需要插入元素列表
begin_index = 1			      # 开始位置

# 方法:1：通过循环遍历
for i in insert_params:       # 遍历插入元素列表
    ls.insert(begin_index,i)  # 将值插入到指定的索引中
print(ls)                     # 结果为：[5, 4, 3, 6, 7]

# 方法2：通过列表拼接
ls = ls[:begin_index] + insert_params + ls[begin_index:]
print(ls)                     # 结果为：[5, 4, 3, 6, 7]
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2.1.3 删

语法1：del 列表名[索引值] ，注意这里del后面是一个空格；
语法2：列表名.remove([元素])，移除指定元素，如果元素重复出现多次，仅移除首次；
语法3：列表名.pop([索引值])，删除对应索引值的元素并返回，即又删又取。

ls = [5,6,7,6,5]
ls.remove(6)  # 移除元素6
print(ls)     # 结果为：[5, 7, 6, 5]
del ls[2]     # 删除索引2对应元素
print(ls)     # 结果为：[5, 7, 5]
ls.pop(-2)    # 删除倒数第二个元素，并返回该元素，即7
print(ls)     # 结果为：[5, 5]
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2.1.4 改

修改元素只有列表具备这样的功能。修改元素包含替换值、排序等。

• 修改语法：列表名[旧值的索引值]=新值
• 排序
  • 语法1：列表名.sort(key,reverse)，修改原列表，reverse是布尔值，False表示升序（默认），True表示降序。key支持自定义排序。
  • 语法2：sorted(列表名,key,reverse)，返回新的列表。

ls = [5,6,7]
ls[1] = 8
print(ls)                  # 结果为：[5, 8, 7]
ls.sort()
print(ls)                  # 结果为：[5, 7, 8]
ls.sort(reverse=True)
print(ls)                  # 结果为：[8, 7, 5]
ls_new = sorted(ls)
ls_new                     # 结果为：[5, 7, 8]
print(ls)                  # 结果为：[8, 7, 5]

# 自定义排序，7->5->8，其他递增
ls = [8,7,1,5,7,0,3]
ls_new = []
num_ls = [7,5,8]                 # 将指定排序，按顺序放到列表中
for j in num_ls:                 # 遍历指定排序的元素
    for i in range(ls.count(j)): # 取每个元素重复次数进行循环
        ls_new.append(j)         # 将指定排序的元素添加到新列表
        ls.remove(j)             # 在原列表移除元素
ls_new = ls_new+sorted(ls)       # 将新列表和剩下排好序的列表拼接
print(ls_new)
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2.2 映射类型结构：dict

特点：

• 无序：集合内的元素没有顺序
• 支持增删改查操作
• 键值对：通过冒号关联键值对
• 用{}声明

scores = {'小A': 95, '小B': 90}
# 查询
print(scores['小A']) # 结果为：95

# 删除
del scores['小B']
print(scores)        # 结果为：{'小A': 95}

# 新增
scores['小D'] = 100
print(scores)        # 结果为：{'小A': 95, '小D': 100}

# 修改
scores['小D'] = 99
print(scores)        # 结果为：{'小A': 95, '小D': 99}

d = {'小A': 95, '小C': 90}
scores.update(d)
print(scores)        # 结果为：{'小A': 95, '小D': 99, '小C': 90}
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2.3 集合类型结构：set

特点：

• 无序：集合内的元素没有顺序
• 唯一：集合内的元素没有重复
• 用 {} 声明：集合内的元素通过 {}括起来。注意在创建空集合，不能直接使用 val = {} ，默认是字典。应使用 val = set()
• 可以对集合元素进行增删改

st = {1,2,3,3}
print(st)        # 结果为：{1, 2, 3}

# 增加元素
st.add(5)
print(st)        # 结果为：{1, 2, 3, 5}

# 更新元素
st.update([3,4,5])
print(st)        # 结果为：{1, 2, 3, 4, 5}

# 删除元素
st.remove(2)     # 删除元素，不存在会报错
print(st)        # 结果为：{1, 3, 4, 5}
st.discard(2)    # 删除元素，不存在不会报错，删除效果同remove()
print(st)        # 结果为：{1, 3, 4, 5}

st_1 = {1,3,6}
st_2 = {2,4,6}
# 交集
print(st_1 & st_2)   # 结果为：{6}
# 并集
print(st_1 | st_2)   # 结果为：{1, 2, 3, 4, 6}

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三、小结

注意：所有的符号都是英文符号！

下节预告：条件与循环