CH04_列表-元组-字典-集合

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本章目标

• 掌握列表（List）的运用
• 掌握元组（Tuple）的运用
• 掌握字典（Dict）的运用
• 掌握集合（Set）的运用

python序列概述

所谓序列，指的是一块可存放多个值的连续内存空间，这些值按一定顺序排列，可通过每个值所在位置的编号（称为索引）访问它们。

为了更形象的认识序列，可以将它看做是一家旅店，那么店中的每个房间就如同序列存储数据的一个个内存空间，每个房间所特有的房间号就相当于索引值。也就是说，通过房间号（索引）我们可以找到这家旅店（序列）中的每个房间（内存空间）。

在 Python 中，序列类型包括字符串、列表、元组、集合和字典，这些序列支持以下几种通用的操作，但比较特殊的是，集合和字典不支持索引、切片、相加和相乘操作。

Python 序列（Sequence）是指按特定顺序依次排列的一组数据，它们可以占用一块连续的内存，也可以分散到多块内存中。Python 中的序列类型包括列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）。

在 Python 编程中，我们既需要独立的变量来保存一份数据，也需要序列来保存大量数据。

列表（list）和元组（tuple）比较相似，它们都按顺序保存元素，所有的元素占用一块连续的内存，每个元素都有自己的索引，因此列表和元组的元素都可以通过索引（index）来访问。它们的区别在于：列表是可以修改的，而元组是不可修改的。

字典（dict）和集合（set）存储的数据都是无序的，每份元素占用不同的内存，其中字典元素以 key-value 的形式保存。

字符串也是一种常见的序列，它也可以直接通过索引访问字符串内的字符。

序列索引

序列中，每个元素都有属于自己的编号（索引）。从起始元素开始，索引值从 0 开始递增，如图 1 所示。

除此之外，Python 还支持索引值是负数，此类索引是从右向左计数，换句话说，从最后一个元素开始计数，从索引值 -1 开始，如图 2 所示。

​ 注意，在使用负值作为列序中各元素的索引值时，是从 -1 开始，而不是从 0 开始。

无论是采用正索引值，还是负索引值，都可以访问序列中的任何元素。以字符串为例，访问“广创科技教育”的首元素和尾元素，可以使用如下的代码：

str="广创科技教育"
print(str[0],"==",str[-6])
print(str[5],"==",str[-1])

输出结果为：

广 == 广
育 == 育

序列切片

切片操作是访问序列中元素的另一种方法，它可以访问一定范围内的元素，通过切片操作，可以生成一个新的序列。

序列实现切片操作的语法格式如下：

sname[start : end : step]

其中，各个参数的含义分别是：

• sname：表示序列的名称；
• start：表示切片的开始索引位置（包括该位置），此参数也可以不指定，会默认为 0，也就是从序列的开头进行切片；
• end：表示切片的结束索引位置（不包括该位置），如果不指定，则默认为序列的长度；
• step：表示在切片过程中，隔几个存储位置（包含当前位置）取一次元素，也就是说，如果 step 的值大于 1，则在进行切片去序列元素时，会“跳跃式”的取元素。如果省略设置 step 的值，则最后一个冒号就可以省略。

例如，对字符串“广创科技教育”进行切片：

str="广创科技教育"
#取索引区间为[0,2]之间（不包括索引2处的字符）的字符串
print(str[:2])
#隔 1 个字符取一个字符，区间是整个字符串
print(str[::2])
#取整个字符串，此时 [] 中只需一个冒号即可
print(str[:])

运行结果为：

广创
广科教
广创科技教育

序列相加

Python 中，支持两种类型相同的序列使用“+”运算符做相加操作，它会将两个序列进行连接，但不会去除重复的元素。

这里所说的“类型相同”，指的是“+”运算符的两侧序列要么都是列表类型，要么都是元组类型，要么都是字符串。

例如，前面章节中我们已经实现用“+”运算符连接 2 个（甚至多个）字符串，如下所示：

str="https://os-guangchuang.gitee.io/note/"
print("广创科技"+"教育:"+str)

输出结果为：

广创科技教育：https://os-guangchuang.gitee.io/note/

序列相乘

Python 中，使用数字 n 乘以一个序列会生成新的序列，其内容为原来序列被重复 n 次的结果。例如：

str="广创科技教育"
print(str*3)

输出结果为：

广创科技教育广创科技教育广创科技教育

比较特殊的是，列表类型在进行乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能。例如如下的代码，将创建一个长度为 5 的列表，列表中的每个元素都是 None，表示什么都没有。

#列表的创建用 []，后续讲解列表时会详细介绍
list = [None]*5
print(list)

输出结果为：

[None, None, None, None, None]

检查元素是否包含在序列中

Python 中，可以使用 in 关键字检查某元素是否为序列的成员，其语法格式为：

value in sequence

其中，value 表示要检查的元素，sequence 表示指定的序列。

例如，检查字符‘教’是否包含在字符串“广创科技教育”中，可以执行如下代码：

str="广创科技教育"
print('教'in str)

运行结果为：

True

和 in 关键字用法相同，但功能恰好相反的，还有 not in 关键字，它用来检查某个元素是否不包含在指定的序列中，比如说：

str="广创科技教育"
print('教'not in str)

运行结果为：

False

和序列相关的内置函数

Python提供了几个内置函数（表 3 所示），可用于实现与序列相关的一些常用操作。

这里给大家给几个例子：

str="c.biancheng.net"
#找出最大的字符
print(max(str))
#找出最小的字符
print(min(str))
#对字符串中的元素进行排序
print(sorted(str))

输出结果为：

u
-
['-', '.', '.', '/', '/', '/', '/', ':', 'a', 'a', 'c', 'e', 'e', 'e', 'g', 'g', 'g', 'g', 'h', 'h', 'i', 'i', 'n', 'n', 'n', 'o', 'o', 'o', 'p', 's', 's', 't', 't', 't', 't', 'u', 'u']

列表List

创建列表

在 Python 中，创建列表的方法可分为两种，下面分别进行介绍。

1.使用【】创建列表

使用[ ]创建列表后，一般使用=将它赋值给某个变量，具体格式如下：

listname = [element1 , element2 , element3 , ... , elementn]

其中，listname 表示变量名，element1 ~ elementn 表示列表元素。

例如，下面定义的列表都是合法的：

num = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
name = ["广创科技教育", "https://os-guangchuang.gitee.io/note/"]
program = ["C语言", "Python", "Java"]

另外，使用此方式创建列表时，列表中元素可以有多个，也可以一个都没有，例如：

emptylist = [ ]

2.使用list()函数创建列表

除了使用[ ]创建列表外，Python 还提供了一个内置的函数 list()，使用它可以将其它数据类型转换为列表类型。例如：

#将字符串转换成列表
list1 = list("hello")
print(list1)

#将元组转换成列表
tuple1 = ('Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript')
list2 = list(tuple1)
print(list2)

#将字典转换成列表
dict1 = {'a':100, 'b':42, 'c':9}
list3 = list(dict1)
print(list3)

#将区间转换成列表
range1 = range(1, 6)
list4 = list(range1)
print(list4)

#创建空列表
print(list())

运行结果：

['h', 'e', 'l', 'l', 'o']
 ['Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript']
 ['a', 'b', 'c']
 [1, 2, 3, 4, 5]
 []

访问列表元素

列表是 Python 序列的一种，我们可以使用索引（Index）访问列表中的某个元素（得到的是一个元素的值），也可以使用切片访问列表中的一组元素（得到的是一个新的子列表）。

使用索引访问列表元素的格式为：

listname[i]

其中，listname 表示列表名字，i 表示索引值。列表的索引可以是正数，也可以是负数。

使用切片访问列表元素的格式为：

listname[start : end : step]

其中，listname 表示列表名字，start 表示起始索引，end 表示结束索引，step 表示步长。

url = list("https://os-guangchuang.gitee.io/note/")

#使用索引访问列表中的某个元素
print(url[3])  #使用正数索引
print(url[-4])  #使用负数索引

#使用切片访问列表中的一组元素
print(url[9: 18])  #使用正数切片
print(url[9: 18: 3])  #指定步长
print(url[-6: -1])  #使用负数切片

运行结果：

p
o
['s', '-', 'g', 'u', 'a', 'n', 'g', 'c', 'h']
['s', 'u', 'g']
['/', 'n', 'o', 't', 'e']

删除列表

对于已经创建的列表，如果不再使用，可以使用del关键字将其删除。

实际开发中并不经常使用 del 来删除列表，因为 Python 自带的垃圾回收机制会自动销毁无用的列表，即使开发者不手动删除，Python 也会自动将其回收。

del 关键字的语法格式为：

del listname

Python 删除列表实例演示：

intlist = [1, 45, 8, 34]
print(intlist)
del intlist
print(intlist)

运行结果：

[1, 45, 8, 34]
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 4, in <module>
         print(intlist)
 NameError: name 'intlist' is not defined

list列表添加元素

1.使用“+”运算符连接

language = ["Python", "C++", "Java"]
birthday = [1991, 1998, 1995]
info = language + birthday

print("language =", language)
print("birthday =", birthday)
print("info =", info)

运行结果：

language = ['Python', 'C++', 'Java']
birthday = [1991, 1998, 1995]
info = ['Python', 'C++', 'Java', 1991, 1998, 1995]

从运行结果可以发现，使用+会生成一个新的列表，原有的列表不会被改变。

2.使用append()方法添加

append() 方法用于在列表的末尾追加元素，该方法的语法格式如下：

listname.append(obj)

其中，listname 表示要添加元素的列表；obj 表示到添加到列表末尾的数据，它可以是单个元素，也可以是列表、元组等。

请看下面的演示：

language = ['Python', 'C++', 'Java']
#追加元素
language.append('PHP')
print(l)

#追加元组，整个元组被当成一个元素
t = ('JavaScript', 'C#', 'Go')
language.append(t)
print(l)

#追加列表，整个列表也被当成一个元素
language.append(['Ruby', 'SQL'])
print(language)

运行结果：

['Python', 'C++', 'Java', 'PHP']
['Python', 'C++', 'Java', 'PHP', ('JavaScript', 'C#', 'Go')]
['Python', 'C++', 'Java', 'PHP', ('JavaScript', 'C#', 'Go'), ['Ruby', 'SQL']]

可以看到，当给 append() 方法传递列表或者元组时，此方法会将它们视为一个整体，作为一个元素添加到列表中，从而形成包含列表和元组的新列表。

3.使用extend()方法添加

extend() 和 append() 的不同之处在于：extend() 不会把列表或者元祖视为一个整体，而是把它们包含的元素逐个添加到列表中。

extend() 方法的语法格式如下：

listname.extend(obj)

其中，listname 指的是要添加元素的列表；obj 表示到添加到列表末尾的数据，它可以是单个元素，也可以是列表、元组等，但不能是单个的数字。

l = ['Python', 'C++', 'Java']
#追加元素
l.extend('C')
print(l)

#追加元组，元祖被拆分成多个元素
t = ('JavaScript', 'C#', 'Go')
l.extend(t)
print(l)

#追加列表，列表也被拆分成多个元素
l.extend(['Ruby', 'SQL'])
print(l)

运行结果：

['Python', 'C++', 'Java', 'C']
['Python', 'C++', 'Java', 'C', 'JavaScript', 'C#', 'Go']
['Python', 'C++', 'Java', 'C', 'JavaScript', 'C#', 'Go', 'Ruby', 'SQL']

使用insert()方法插入

append() 和 extend() 方法只能在列表末尾插入元素，如果希望在列表中间某个位置插入元素，那么可以使用 insert() 方法。

insert() 的语法格式如下：

listname.insert(index , obj)

其中，index 表示指定位置的索引值。insert() 会将 obj 插入到 listname 列表第 index 个元素的位置。

当插入列表或者元祖时，insert() 也会将它们视为一个整体，作为一个元素插入到列表中，这一点和 append() 是一样的。

请看下面的演示代码：

l = ['Python', 'C++', 'Java']
#插入元素
l.insert(1, 'C')
print(l)

#插入元组，整个元祖被当成一个元素
t = ('C#', 'Go')
l.insert(2, t)
print(l)

#插入列表，整个列表被当成一个元素
l.insert(3, ['Ruby', 'SQL'])
print(l)

#插入字符串，整个字符串被当成一个元素
l.insert(0, "https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
print(l)

输出结果：

['Python', 'C', 'C++', 'Java']
['Python', 'C', ('C#', 'Go'), 'C++', 'Java']
['Python', 'C', ('C#', 'Go'), ['Ruby', 'SQL'], 'C++', 'Java']
['https://os-guangchuang.gitee.io/note/', 'Python', 'C', ('C#', 'Go'), ['Ruby', 'SQL'], 'C++', 'Java']

提示，insert() 主要用来在列表的中间位置插入元素，如果你仅仅希望在列表的末尾追加元素，那我更建议使用 append() 和 extend()。

list列表删除元素

在 Python 列表中删除元素主要分为以下 3 种场景：

• 根据目标元素所在位置的索引进行删除，可以使用 del 关键字或者 pop() 方法；
• 根据元素本身的值进行删除，可使用列表（list类型）提供的 remove() 方法；
• 将列表中所有元素全部删除，可使用列表（list类型）提供的 clear() 方法。

1.del: 根据索引键删除元素

del 是 Python 中的关键字，专门用来执行删除操作，它不仅可以删除整个列表，还可以删除列表中的某些元素。

del 可以删除列表中的单个元素，格式为：

del listname[index]

其中，listname 表示列表名称，index 表示元素的索引值。

del 也可以删除中间一段连续的元素，格式为：

del listname[start : end]

其中，start 表示起始索引，end 表示结束索引。del 会删除从索引 start 到 end 之间的元素，不包括 end 位置的元素。

【示例】使用 del 删除单个列表元素：

lang = ["Python", "C++", "Java", "PHP", "Ruby", "MATLAB"]

#使用正数索引
del lang[2]
print(lang)

#使用负数索引
del lang[-2]
print(lang)

运行结果：
[‘Python’, ‘C++’, ‘PHP’, ‘Ruby’, ‘MATLAB’]
[‘Python’, ‘C++’, ‘PHP’, ‘MATLAB’]

【示例】使用 del 删除一段连续的元素：

lang = ["Python", "C++", "Java", "PHP", "Ruby", "MATLAB"]

del lang[1: 4]
print(lang)

lang.extend(["SQL", "C#", "Go"])
del lang[-5: -2]
print(lang)

运行结果：
[‘Python’, ‘Ruby’, ‘MATLAB’]
[‘Python’, ‘C#’, ‘Go’]

2.pop(): 根据索引键删除元素

Python pop() 方法用来删除列表中指定索引处的元素，具体格式如下：

listname.pop(index)

其中，listname 表示列表名称，index 表示索引值。如果不写 index 参数，默认会删除列表中的最后一个元素，类似于数据结构中的“出栈”操作。

pop() 用法举例：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
nums.pop(3)
print(nums)
nums.pop()
print(nums)

运行结果：
[40, 36, 89, 36, 100, 7]
[40, 36, 89, 36, 100]

大部分编程语言都会提供和 pop() 相对应的方法，就是 push()，该方法用来将元素添加到列表的尾部，类似于数据结构中的“入栈”操作。但是 Python 是个例外，Python 并没有提供 push() 方法，因为完全可以使用 append() 来代替 push() 的功能。

3.remove(): 根据元素值删除元素

除了 del 关键字，Python 还提供了 remove() 方法，该方法会根据元素本身的值来进行删除操作。

需要注意的是，remove() 方法只会删除第一个和指定值相同的元素，而且必须保证该元素是存在的，否则会引发 ValueError 错误。

remove() 方法使用示例：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
#第一次删除36
nums.remove(36)
print(nums)
#第二次删除36
nums.remove(36)
print(nums)
#删除78
nums.remove(78)
print(nums)

运行结果：

[40, 89, 2, 36, 100, 7]
 [40, 89, 2, 100, 7]
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 9, in <module>
         nums.remove(78)
 ValueError: list.remove(x): x not in list

最后一次删除，因为 78 不存在导致报错，所以我们在使用 remove() 删除元素时最好提前判断一下。

4.clear(): 清空列表

Python clear() 用来删除列表的所有元素，也即清空列表，请看下面的代码：

url = list("https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
url.clear()
print(url)

运行结果：

[]

list列表修改元素

Python 提供了两种修改列表（list）元素的方法，你可以每次修改单个元素，也可以每次修改一组元素（多个）。

1.修改单个元素

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
nums[2] = -26  #使用正数索引
nums[-3] = -66.2  #使用负数索引
print(nums)

运行结果：

[40, 36, -26, 2, -66.2, 100, 7]

2.修改一组元素

Python 支持通过切片语法给一组元素赋值。在进行这种操作时，如果不指定步长（step 参数），Python 就不要求新赋值的元素个数与原来的元素个数相同；这意味，该操作既可以为列表添加元素，也可以为列表删除元素。

下面的代码演示了如何修改一组元素的值：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]

#修改第 1~4 个元素的值（不包括第4个元素）
nums[1: 4] = [45.25, -77, -52.5]
print(nums)

运行结果：
[40, 45.25, -77, -52.5, 36, 100, 7]

如果对空切片（slice）赋值，就相当于插入一组新的元素：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
#在4个位置插入元素
nums[4: 4] = [-77, -52.5, 999]
print(nums)

运行结果：
[40, 36, 89, 2, -77, -52.5, 999, 36, 100, 7]

使用切片语法赋值时，Python 不支持单个值，例如下面的写法就是错误的：

nums[4: 4] = -77

但是如果使用字符串赋值，Python 会自动把字符串转换成序列，其中的每个字符都是一个元素，请看下面的代码：

s = list("Hello")
s[2:4] = "XYZ"
print(s)

运行结果：
[‘H’, ‘e’, ‘X’, ‘Y’, ‘Z’, ‘o’]

使用切片语法时也可以指定步长（step 参数），但这个时候就要求所赋值的新元素的个数与原有元素的个数相同，例如：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7]
#步长为2，为第1、3、5个元素赋值
nums[1: 6: 2] = [0.025, -99, 20.5]
print(nums)

运行结果：

[40, 0.025, 89, -99, 36, 20.5, 7]

list列表查找元素

Python 列表（list）提供了 index() 和 count() 方法，它们都可以用来查找元素。

1.index()方法

index() 方法用来查找某个元素在列表中出现的位置（也就是索引），如果该元素不存在，则会导致 ValueError 错误，所以在查找之前最好使用 count() 方法判断一下。

index() 的语法格式为：

listname.index(obj, start, end)

其中，listname 表示列表名称，obj 表示要查找的元素，start 表示起始位置，end 表示结束位置。

start 和 end 参数用来指定检索范围：

• start 和 end 可以都不写，此时会检索整个列表；
• 如果只写 start 不写 end，那么表示检索从 start 到末尾的元素；
• 如果 start 和 end 都写，那么表示检索 start 和 end 之间的元素。

index() 方法会返回元素所在列表中的索引值。

index() 方法使用举例：

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7, -20.5, -999]
#检索列表中的所有元素
print( nums.index(2) )
#检索3~7之间的元素
print( nums.index(100, 3, 7) )
#检索4之后的元素
print( nums.index(7, 4) )
#检索一个不存在的元素
print( nums.index(55) )

运行结果：

3
5
6
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 9, in <module>
         print( nums.index(55) )
 ValueError: 55 is not in list

2.count()方法

count() 方法用来统计某个元素在列表中出现的次数，基本语法格式为：

listname.count(obj)

其中，listname 代表列表名，obj 表示要统计的元素。

如果 count() 返回 0，就表示列表中不存在该元素，所以 count() 也可以用来判断列表中的某个元素是否存在。

count() 用法示例

nums = [40, 36, 89, 2, 36, 100, 7, -20.5, 36]
#统计元素出现的次数
print("36出现了%d次" % nums.count(36))
#判断一个元素是否存在
if nums.count(100):
    print("列表中存在100这个元素")
else:
    print("列表中不存在100这个元素")

运行结果：

36出现了3次

列表中存在100这个元素

元组Tuple

元组（tuple）是 Python 中另一个重要的序列结构，和列表类似，元组也是由一系列按特定顺序排序的元素组成。

元组和列表（list）的不同之处在于：

• 列表的元素是可以更改的，包括修改元素值，删除和插入元素，所以列表是可变序列；
• 而元组一旦被创建，它的元素就不可更改了，所以元组是不可变序列。

元组也可以看做是不可变的列表，通常情况下，元组用于保存无需修改的内容。

从形式上看，元组的所有元素都放在一对小括号( )中，相邻元素之间用逗号,分隔，如下所示：

(element1, element2, ... , elementn)

其中 element1~elementn 表示元组中的各个元素，个数没有限制，只要是 Python 支持的数据类型就可以。

从存储内容上看，元组可以存储整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的数据，并且在同一个元组中，元素的类型可以不同，例如：

("https://os-guangchuang.gitee.io/note/", 1, [2,'a'], ("abc",3.0))

在这个元组中，有多种类型的数据，包括整形、字符串、列表、元组。

另外，我们都知道，列表的数据类型是 list，那么元组的数据类型是什么呢？我们不妨通过 type() 函数来查看一下：

>>> type( ("https://os-guangchuang.gitee.io/note/",1,[2,'a'],("abc",3.0)) )
 <class 'tuple'>

可以看到，元组是 tuple 类型，这也是很多教程中用 tuple 指代元组的原因。

创建元组

1.使用小括号直接创建

通过( )创建元组后，一般使用=将它赋值给某个变量，具体格式为：

tuplename = (element1, element2, ..., elementn)

其中，tuplename 表示变量名，element1 ~ elementn 表示元组的元素。

例如，下面的元组都是合法的：

num = (7, 14, 21, 28, 35)
course = ("Python教程", "https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
abc = ( "Python", 19, [1,2], ('c',2.0) )

在 Python 中，元组通常都是使用一对小括号将所有元素包围起来的，但小括号不是必须的，只要将各元素用逗号隔开，Python 就会将其视为元组，请看下面的例子：

course = "Python教程", "https://os-guangchuang.gitee.io/note/"
print(course)

运行结果为：

('Python教程', 'https://os-guangchuang.gitee.io/note/')

需要注意的一点是，当创建的元组中只有一个字符串类型的元素时，该元素后面必须要加一个逗号,，否Python 解释器会将它视为字符串。请看下面的代码：

#最后加上逗号
a =("https://os-guangchuang.gitee.io/note/",)
print(type(a))
print(a)

#最后不加逗号
b = ("https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
print(type(b))
print(b)

运行结果：

<class 'tuple'>
 ('https://os-guangchuang.gitee.io/note/',)
 <class 'str'>
 https://os-guangchuang.gitee.io/note/

你看，只有变量 a 才是元组，后面的变量 b 是一个字符串。

2.使用tuple()函数创建

除了使用( )创建元组外，Python 还提供了一个内置的函数 tuple()，用来将其它数据类型转换为元组类型。

tuple() 的语法格式如下：

tuple(data)

其中，data 表示可以转化为元组的数据，包括字符串、元组、range 对象等。

tuple() 使用示例：

#将字符串转换成元组
tup1 = tuple("hello")
print(tup1)

#将列表转换成元组
list1 = ['Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript']
tup2 = tuple(list1)
print(tup2)

#将字典转换成元组
dict1 = {'a':100, 'b':42, 'c':9}
tup3 = tuple(dict1)
print(tup3)

#将区间转换成元组
range1 = range(1, 6)
tup4 = tuple(range1)
print(tup4)

#创建空元组
print(tuple())

运行结果为：

('h', 'e', 'l', 'l', 'o')
('Python', 'Java', 'C++', 'JavaScript')
('a', 'b', 'c')
(1, 2, 3, 4, 5)
()

访问元组元素

和列表一样，我们可以使用索引（Index）访问元组中的某个元素（得到的是一个元素的值），也可以使用切片访问元组中的一组元素（得到的是一个新的子元组）。

使用索引访问元组元素的格式为：

tuplename[i]

其中，tuplename 表示元组名字，i 表示索引值。元组的索引可以是正数，也可以是负数。

使用切片访问元组元素的格式为：

tuplename[start : end : step]

其中，start 表示起始索引，end 表示结束索引，step 表示步长。

以上两种方式我们已在《Python序列》中进行了讲解，这里就不再赘述了，仅作示例演示，请看下面代码：

url = tuple("https://os-guangchuang.gitee.io/note/")

#使用索引访问元组中的某个元素
print(url[3])  #使用正数索引
print(url[-4])  #使用负数索引

#使用切片访问元组中的一组元素
print(url[9: 18])  #使用正数切片
print(url[9: 18: 3])  #指定步长
print(url[-6: -1])  #使用负数切片

运行结果：

p
 e
('b', 'i', 'a', 'n', 'c', 'h', 'e', 'n', 'g')
('b', 'n', 'e')
('s', 'h', 'e', 'l', 'l')

修改元组

前面我们已经说过，元组是不可变序列，元组中的元素不能被修改，所以我们只能创建一个新的元组去替代旧的元组。

例如，对元组变量进行重新赋值：

tup = (100, 0.5, -36, 73)
print(tup)
#对元组进行重新赋值
tup = ('广创科技教育',"https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
print(tup)

运行结果：

(100, 0.5, -36, 73)
('广创科技教育', 'https://os-guangchuang.gitee.io/note/')

另外，还可以通过连接多个元组（使用+可以拼接元组）的方式向元组中添加新元素，例如：

tup1 = (100, 0.5, -36, 73)
tup2 = (3+12j, -54.6, 99)
print(tup1+tup2)
print(tup1)
print(tup2)

运行结果：

(100, 0.5, -36, 73, (3+12j), -54.6, 99)
(100, 0.5, -36, 73)
((3+12j), -54.6, 99)

使用+拼接元组以后，tup1 和 tup2 的内容没法发生改变，这说明生成的是一个新的元组。

删除元组

当创建的元组不再使用时，可以通过 del 关键字将其删除，例如：

tup = ('Java教程',"https://os-guangchuang.gitee.io/note/")
print(tup)
del tup
print(tup)

运行结果：

('Java教程', 'http://c.biancheng.net/java/')
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 4, in <module>
         print(tup)
 NameError: name 'tup' is not defined

Python 自带垃圾回收功能，会自动销毁不用的元组，所以一般不需要通过 del 来手动删除。

字典Dict

Python 字典（dict）是一种无序的、可变的序列，它的元素以“键值对（key-value）”的形式存储。相对地，列表（list）和元组（tuple）都是有序的序列，它们的元素在底层是挨着存放的。

字典类型是 Python 中唯一的映射类型。“映射”是数学中的术语，简单理解，它指的是元素之间相互对应的关系，即通过一个元素，可以唯一找到另一个元素。如图 1 所示。

字典中，习惯将各元素对应的索引称为键（key），各个键对应的元素称为值（value），键及其关联的值称为“键值对”。

字典类型很像学生时代常用的新华字典。我们知道，通过新华字典中的音节表，可以快速找到想要查找的汉字。其中，字典里的音节表就相当于字典类型中的键，而键对应的汉字则相当于值。

总的来说，字典类型所具有的主要特征如表 1 所示。

​ Python 中的字典类型相当于 Java 或者 C++ 中的 Map 对象。

和列表、元组一样，字典也有它自己的类型。Python 中，字典的数据类型为 dict，通过 type() 函数即可查看：

>>> a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': 3}  #a是一个字典类型
>>> type(a)
<class 'dict'>

创建字典

1.使用{}创建字典

由于字典中每个元素都包含两部分，分别是键（key）和值（value），因此在创建字典时，键和值之间使用冒号:分隔，相邻元素之间使用逗号,分隔，所有元素放在大括号{ }中。

使用{ }创建字典的语法格式如下：

dictname = {'key':'value1', 'key2':'value2', ..., 'keyn':valuen}

其中 dictname 表示字典变量名，keyn : valuen 表示各个元素的键值对。需要注意的是，同一字典中的各个键必须唯一，不能重复。

如下代码示范了使用花括号语法创建字典：

#使用字符串作为key
scores = {'数学': 95, '英语': 92, '语文': 84}
print(scores)

#使用元组和数字作为key
dict1 = {(20, 30): 'great', 30: [1,2,3]}
print(dict1)

#创建空元组
dict2 = {}
print(dict2)

运行结果：

{'数学': 95, '英语': 92, '语文': 84}
{(20, 30): 'great', 30: [1, 2, 3]}
{}

可以看到，字典的键可以是整数、字符串或者元组，只要符合唯一和不可变的特性就行；字典的值可以是 Python 支持的任意数据类型。

2.使用fromkeys()方法创建字典

Python 中，还可以使用 dict 字典类型提供的 fromkeys() 方法创建带有默认值的字典，具体格式为：

dictname = dict.fromkeys(list，value=None)

其中，list 参数表示字典中所有键的列表（list）；value 参数表示默认值，如果不写，则为空值 None。

请看下面的例子：

knowledge = ['语文', '数学', '英语']
scores = dict.fromkeys(knowledge, 60)
print(scores)

运行结果：

{'语文': 60, '英语': 60, '数学': 60}

可以看到，knowledge 列表中的元素全部作为了 scores 字典的键，而各个键对应的值都是 60。这种创建方式通常用于初始化字典，设置 value 的默认值。

3.通过dict()映射函数创建字典

通过 dict() 函数创建字典的写法有多种，表 2 罗列出了常用的几种方式，它们创建的都是同一个字典 a。

​ 注意，无论采用以上哪种方式创建字典，字典中各元素的键都只能是字符串、元组或数字，不能是列表。列表是可变的，不能作为键。

如果不为 dict() 函数传入任何参数，则代表创建一个空的字典，例如：

# 创建空的字典
d = dict()
print(d)

运行结果为：

{}

访问字典

列表和元组是通过下标来访问元素的，而字典不同，它通过键来访问对应的值。因为字典中的元素是无序的，每个元素的位置都不固定，所以字典也不能像列表和元组那样，采用切片的方式一次性访问多个元素。

Python 访问字典元素的具体格式为：

dictname[key]

其中，dictname 表示字典变量的名字，key 表示键名。注意，键必须是存在的，否则会抛出异常。

请看下面的例子：

tup = (['two',26], ['one',88], ['three',100], ['four',-59])
dic = dict(tup)
print(dic['one'])  #键存在
print(dic['five'])  #键不存在

运行结果：

88
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 4, in <module>
         print(dic['five'])  #键不存在
KeyError: 'five'

除了上面这种方式外，Python 更推荐使用 dict 类型提供的 get() 方法来获取指定键对应的值。当指定的键不存在时，get() 方法不会抛出异常。

get() 方法的语法格式为：

dictname.get(key[,default])

其中，dictname 表示字典变量的名字；key 表示指定的键；default 用于指定要查询的键不存在时，此方法返回的默认值，如果不手动指定，会返回 None。

get() 使用示例：

a = dict(two=0.65, one=88, three=100, four=-59)
print( a.get('one') )

运行结果：

该键不存在

删除字典

和删除列表、元组一样，手动删除字典也可以使用 del 关键字，例如：

a = dict(two=0.65, one=88, three=100, four=-59)
print(a)
del a
print(a)

运行结果：

{'two': 0.65, 'one': 88, 'three': 100, 'four': -59}
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 4, in <module>
         print(a)
 NameError: name 'a' is not defined

字典基本操作

1.添加键值对

为字典添加新的键值对很简单，直接给不存在的 key 赋值即可，具体语法格式如下：

dictname[key] = value

对各个部分的说明：

• dictname 表示字典名称。
• key 表示新的键。
• value 表示新的值，只要是 Python 支持的数据类型都可以。

下面代码演示了在现有字典基础上添加新元素的过程：

a = {'数学':95}
print(a)
#添加新键值对
a['语文'] = 89
print(a)
#再次添加新键值对
a['英语'] = 90
print(a)

运行结果：

{'数学': 95}
{'数学': 95, '语文': 89}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}

2.修改键值对

Python 字典中键（key）的名字不能被修改，我们只能修改值（value）。

字典中各元素的键必须是唯一的，因此，如果新添加元素的键与已存在元素的键相同，那么键所对应的值就会被新的值替换掉，以此达到修改元素值的目的。请看下面的代码：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
print(a)
a['语文'] = 100
print(a)

运行结果：

{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
{'数学': 95, '语文': 100, '英语': 90}

可以看到，字典中没有再添加一个{'语文':100}键值对，而是对原有键值对{'语文': 89}中的 value 做了修改。

3.删除键值对

如果要删除字典中的键值对，还是可以使用 del 语句。例如：

# 使用del语句删除键值对
a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
del a['语文']
del a['数学']
print(a)

运行结果：

{'英语': 90}

4.判断是否存在指定键值对

如果要判断字典中是否存在指定键值对，首先应判断字典中是否有对应的键。判断字典是否包含指定键值对的键，可以使用 in 或 not in 运算符。

​ 需要指出的是，对于 dict 而言，in 或 not in 运算符都是基于 key 来判断的。

例如如下代码：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
# 判断 a 中是否包含名为'数学'的key
print('数学' in a) # True
# 判断 a 是否包含名为'物理'的key
print('物理' in a) # False

运行结果：

True
False

通过 in（或 not in）运算符，我们可以很轻易地判断出现有字典中是否包含某个键，如果存在，由于通过键可以很轻易的获取对应的值，因此很容易就能判断出字典中是否有指定的键值对。

字典其它操作

1.keys()、values()和items()方法

将这三个方法放在一起介绍，是因为它们都用来获取字典中的特定数据：

• keys() 方法用于返回字典中的所有键（key）；
• values() 方法用于返回字典中所有键对应的值（value）；
• items() 用于返回字典中所有的键值对（key-value）。

请看下面的例子：

scores = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
print(scores.keys())
print(scores.values())
print(scores.items())

运行结果：

dict_keys(['数学', '语文', '英语'])
dict_values([95, 89, 90])
dict_items([('数学', 95), ('语文', 89), ('英语', 90)])

可以发现，keys()、values() 和 items() 返回值的类型分别为 dict_keys、dict_values 和 dict_items。

在 Python 3.x 中如果想使用这三个方法返回的数据，一般有下面两种方案：

1.使用 list() 函数，将它们返回的数据转换成列表，例如：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
b = list(a.keys())
print(b)

运行结果：

['数学', '语文', '英语']

2.使用 for in 循环遍历它们的返回值，例如：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
for k in a.keys():
    print(k,end=' ')
print("\n---------------")
for v in a.values():
    print(v,end=' ')
print("\n---------------")
for k,v in a.items():
    print("key:",k," value:",v)

运行结果：

数学 语文 英语
---------------
95 89 90
 ---------------
 key: 数学  value: 95
 key: 语文  value: 89
 key: 英语  value: 90

2.copy()方法

copy() 方法返回一个字典的拷贝，也即返回一个具有相同键值对的新字典，例如：

a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': [1,2,3]}
b = a.copy()
print(b)

运行结果：

{'one': 1, 'two': 2, 'three': [1, 2, 3]}

可以看到，copy() 方法将字典 a 的数据全部拷贝给了字典 b。

注意，copy() 方法所遵循的拷贝原理，既有深拷贝，也有浅拷贝。拿拷贝字典 a 为例，copy() 方法只会对最表层的键值对进行深拷贝，也就是说，它会再申请一块内存用来存放 {‘one’: 1, ‘two’: 2, ‘three’: []}；而对于某些列表类型的值来说，此方法对其做的是浅拷贝，也就是说，b 中的 [1,2,3] 的值不是自己独有，而是和 a 共有。

请看下面的例子：

a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': [1,2,3]}
b = a.copy()
#向 a 中添加新键值对，由于b已经提前将 a 所有键值对都深拷贝过来，因此 a 添加新键值对，不会影响 b。
a['four']=100
print(a)
print(b)
#由于 b 和 a 共享[1,2,3]（浅拷贝），因此移除 a 中列表中的元素，也会影响 b。
a['three'].remove(1)
print(a)
print(b)

运行结果：

{'one': 1, 'two': 2, 'three': [1, 2, 3], 'four': 100}
{'one': 1, 'two': 2, 'three': [1, 2, 3]}
{'one': 1, 'two': 2, 'three': [2, 3], 'four': 100}
{'one': 1, 'two': 2, 'three': [2, 3]}

3.update()方法

update() 方法可以使用一个字典所包含的键值对来更新己有的字典。

在执行 update() 方法时，如果被更新的字典中己包含对应的键值对，那么原 value 会被覆盖；如果被更新的字典中不包含对应的键值对，则该键值对被添加进去。

请看下面的代码：

a = {'one': 1, 'two': 2, 'three': 3}
a.update({'one':4.5, 'four': 9.3})
print(a)

运行结果：

{'one': 4.5, 'two': 2, 'three': 3, 'four': 9.3}

从运行结果可以看出，由于被更新的字典中已包含 key 为“one”的键值对，因此更新时该键值对的 value 将被改写；而被更新的字典中不包含 key 为“four”的键值对，所以更新时会为原字典增加一个新的键值对。

4.pop()和popitem()方法

pop() 和 popitem() 都用来删除字典中的键值对，不同的是，pop() 用来删除指定的键值对，而 popitem() 用来随机删除一个键值对，它们的语法格式如下：

dictname.pop(key)
dictname.popitem()

其中，dictname 表示字典名称，key 表示键。

下面的代码演示了两个函数的用法：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '化学': 83, '生物': 98, '物理': 89}
print(a)
a.pop('化学')
print(a)
a.popitem()
print(a)

运行结果：

{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '化学': 83, '生物': 98, '物理': 89}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '生物': 98, '物理': 89}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '生物': 98}

其实，说 popitem() 随机删除字典中的一个键值对是不准确的，虽然字典是一种无须的列表，但键值对在底层也是有存储顺序的，popitem() 总是弹出底层中的最后一个 key-value，这和列表的 pop() 方法类似，都实现了数据结构中“出栈”的操作。

5.setdefault()方法

setdefault() 方法用来返回某个 key 对应的 value，其语法格式如下：

dictname.setdefault(key, defaultvalue)

说明，dictname 表示字典名称，key 表示键，defaultvalue 表示默认值（可以不写，不写的话是 None）。

当指定的 key 不存在时，setdefault() 会先为这个不存在的 key 设置一个默认的 defaultvalue，然后再返回 defaultvalue。

也就是说，setdefault() 方法总能返回指定 key 对应的 value：

• 如果该 key 存在，那么直接返回该 key 对应的 value；
• 如果该 key 不存在，那么先为该 key 设置默认的 defaultvalue，然后再返回该 key 对应的 defaultvalue。

请看下面的代码：

a = {'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
print(a)
#key不存在，指定默认值
a.setdefault('物理', 94)
print(a)
#key不存在，不指定默认值
a.setdefault('化学')
print(a)
#key存在，指定默认值
a.setdefault('数学', 100)
print(a)

运行结果：

{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '物理': 94}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '物理': 94, '化学': None}
{'数学': 95, '语文': 89, '英语': 90, '物理': 94, '化学': None}

集合Set

Python 中的集合，和数学中的集合概念一样，用来保存不重复的元素，即集合中的元素都是唯一的，互不相同。

从形式上看，和字典类似，Python 集合会将所有元素放在一对大括号 {} 中，相邻元素之间用“,”分隔，如下所示：

{element1,element2,...,elementn}

其中，elementn 表示集合中的元素，个数没有限制。

从内容上看，同一集合中，只能存储不可变的数据类型，包括整形、浮点型、字符串、元组，无法存储列表、字典、集合这些可变的数据类型，否则 Python 解释器会抛出 TypeError 错误。比如说：

>>> {{'a':1}}
 Traceback (most recent call last):
   File "<pyshell#8>", line 1, in <module>
     {{'a':1}}
 TypeError: unhashable type: 'dict'
 >>> {[1,2,3]}
 Traceback (most recent call last):
   File "<pyshell#9>", line 1, in <module>
     {[1,2,3]}
 TypeError: unhashable type: 'list'
 >>> {{1,2,3}}
 Traceback (most recent call last):
   File "<pyshell#10>", line 1, in <module>
     {{1,2,3}}
 TypeError: unhashable type: 'set'

并且需要注意的是，数据必须保证是唯一的，因为集合对于每种数据元素，只会保留一份。例如：

>>> {1,2,1,(1,2,3),'c','c'}
 {1, 2, 'c', (1, 2, 3)}

由于 Python 中的 set 集合是无序的，所以每次输出时元素的排序顺序可能都不相同。

创建set集合

1.使用{}创建

在 Python 中，创建 set 集合可以像列表、元素和字典一样，直接将集合赋值给变量，从而实现创建集合的目的，其语法格式如下：

setname = {element1,element2,...,elementn}

其中，setname 表示集合的名称，起名时既要符合 Python 命名规范，也要避免与 Python 内置函数重名。

如下例所示：

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
print(a)

运行结果：

{1, 'c', (1, 2, 3)}

2.使用set()函数创建

set() 函数为 Python 的内置函数，其功能是将字符串、列表、元组、range 对象等可迭代对象转换成集合。该函数的语法格式如下：

setname = set(iteration)

其中，iteration 就表示字符串、列表、元组、range 对象等数据。

例如：

set1 = set("c.biancheng.net")
set2 = set([1,2,3,4,5])
set3 = set((1,2,3,4,5))
print("set1:",set1)
print("set2:",set2)
print("set3:",set3)

运行结果：

set1: {'a', 'g', 'b', 'c', 'n', 'h', '.', 't', 'i', 'e'}
set2: {1, 2, 3, 4, 5}
set3: {1, 2, 3, 4, 5}

注意，如果要创建空集合，只能使用 set() 函数实现。因为直接使用一对 {}，Python 解释器会将其视为一个空字典。

访问set集合

由于集合中的元素是无序的，因此无法向列表那样使用下标访问元素。Python 中，访问集合元素最常用的方法是使用循环结构，将集合中的数据逐一读取出来。

例如：

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
for ele in a:
    print(ele,end=' ')

运行结果：

1 c (1, 2, 3)

由于目前尚未学习循环结构，以上代码初学者只需初步了解，后续学习循环结构后自然会明白。

删除set集合

和其他序列类型一样，手动函数集合类型，也可以使用 del() 语句，例如：

a = {1,'c',1,(1,2,3),'c'}
print(a)
del(a)
print(a)

运行结果：

{1, 'c', (1, 2, 3)}
 Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 4, in <module>
     print(a)
 NameError: name 'a' is not defined

set集合基本操作

1.向set集合添加元素

set 集合中添加元素，可以使用 set 类型提供的 add() 方法实现，该方法的语法格式为：

setname.add(element)

其中，setname 表示要添加元素的集合，element 表示要添加的元素内容。

需要注意的是，使用 add() 方法添加的元素，只能是数字、字符串、元组或者布尔类型（True 和 False）值，不能添加列表、字典、集合这类可变的数据，否则 Python 解释器会报 TypeError 错误。例如：

a = {1,2,3}
a.add((1,2))
print(a)
a.add([1,2])
print(a)

运行结果：

{(1, 2), 1, 2, 3}
 Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 4, in <module>
     a.add([1,2])
 TypeError: unhashable type: 'list'

2.从set集合中删除元素

删除现有 set 集合中的指定元素，可以使用 remove() 方法，该方法的语法格式如下：

setname.remove(element)

使用此方法删除集合中元素，需要注意的是，如果被删除元素本就不包含在集合中，则此方法会抛出 KeyError 错误，例如：

a = {1,2,3}
a.remove(1)
print(a)
a.remove(1)
print(a)

运行结果：

{2, 3}
 Traceback (most recent call last):
   File "C:\Users\mengma\Desktop\1.py", line 4, in <module>
     a.remove(1)
 KeyError: 1

上面程序中，由于集合中的元素 1 已被删除，因此当再次尝试使用 remove() 方法删除时，会引发 KeyError 错误。

如果我们不想在删除失败时令解释器提示 KeyError 错误，还可以使用 discard() 方法，此方法和 remove() 方法的用法完全相同，唯一的区别就是，当删除集合中元素失败时，此方法不会抛出任何错误。

例如：

a = {1,2,3}
a.remove(1)
print(a)
a.discard(1)
print(a)

运行结果：

{2, 3}
{2, 3}

3.set集合做交集、并集、差集运算

集合最常做的操作就是进行交集、并集、差集以及对称差集运算，首先有必要给大家普及一下各个运算的含义。

图 1 中，有 2 个集合，分别为 set1={1,2,3} 和 set2={3,4,5}，它们既有相同的元素，也有不同的元素。以这两个集合为例，分别做不同运算的结果如表 1 所示。

set集合其它操作

前面学习了 set 集合，本节来一一学习 set 类型提供的方法。首先，通过 dir(set) 命令可以查看它有哪些方法：

>>> dir(set)
 ['add', 'clear', 'copy', 'difference', 'difference_update', 'discard', 'intersection', 'intersection_update', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'pop', 'remove', 'symmetric_difference', 'symmetric_difference_update', 'union', 'update']

各个方法的具体语法结构及功能如表 1 所示。

frozenset集合

set 集合是可变序列，程序可以改变序列中的元素；frozenset 集合是不可变序列，程序不能改变序列中的元素。set 集合中所有能改变集合本身的方法，比如 remove()、discard()、add() 等，frozenset 都不支持；set 集合中不改变集合本身的方法，fronzenset 都支持。

我们可以在交互式编程环境中输入dir(frozenset)来查看 frozenset 集合支持的方法：

>>> dir(frozenset)
 ['copy', 'difference', 'intersection', 'isdisjoint', 'issubset', 'issuperset', 'symmetric_difference', 'union']

frozenset 集合的这些方法和 set 集合中同名方法的功能是一样的。

两种情况下可以使用 fronzenset：

• 当集合的元素不需要改变时，我们可以使用 fronzenset 替代 set，这样更加安全。
• 有时候程序要求必须是不可变对象，这个时候也要使用 fronzenset 替代 set。比如，字典（dict）的键（key）就要求是不可变对象。

​

下面程序演示了 frozenset 的用法：

s = {'Python', 'C', 'C++'}
fs = frozenset(['Java', 'Shell'])
s_sub = {'PHP', 'C#'}

#向set集合中添加frozenset
s.add(fs)
print('s =', s)


#向为set集合添加子set集合
s.add(s_sub)
print('s =', s)

运行结果：

s = {'Python', frozenset({'Java', 'Shell'}), 'C', 'C++'}
 Traceback (most recent call last):
     File "C:\Users\mozhiyan\Desktop\demo.py", line 11, in <module>
         s.add(s_sub)
 TypeError: unhashable type: 'set'

需要注意的是，set 集合本身的元素必须是不可变的， 所以 set 的元素不能是 set，只能是 frozenset。第 6 行代码向 set 中添加 frozenset 是没问题的，因为 frozenset 是不可变的；但是，第 10 行代码中尝试向 set 中添加子 set，这是不允许的，因为 set 是可变的。

课后作业

1.略