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Python少兒編程
第四章 形形色色的數據容器
目錄
1.1
通用系列
1.2
百變字符串
1.3
會魔法的列表
1.4
被束縛了的元組
1.5
有身份的字典
1.6
獨一無二的集合
PART 01
通用序列
索引
1.1
序列中的所有元素都可以通過索引（下標）來獲取，從左往右，第一個元素的索引為0，第二個為1，依此類推到最后一位。索引還可以取負值，從右往左，最后一個元素的索引為 1，倒數第二個為 2，依此類推到左側第一位。
例如，創建字符串“str1='Python'”，其索引如表4-1所示。
表4-1 字符串str1的索引
由表4-1可知，str1[0]和str1[ 6]的值都是字符“P”。還可使用序列字面值直接使用索引，如'Python'[0]的值也是字符“P”。
分片
1.2
分片與索引類似，都可以獲取序列中的元素，區別是索引只能獲取單個元素，而分片可以獲取一定范圍內的元素。
分片通過冒號隔開的兩個索引來實現，其語法格式如下。
slice[start:end:step]
其中，slice表示序列；start表示起始索引，缺省時分片從序列中的第一個元素開始；end表示結束索引（不含），缺省時分片到序列的最后一個元素結束；step表示步長，缺省時為1，不能為0。
例如，創建字符串“str2='abcdefg'”，使用分片獲取字符串中元素的幾種情況如表4-2所示。
分片
1.2
表4-2 分片獲取字符串str2中元素
分片
1.2
Python中步長不能設置為0，但可以是負數。當步長為負數時，起始索引必須大于結束索引，即分片從右往左提取元素。例如：
str3 = str2[7:0:-1] #str3為'gfedcb'
str3 = str2[-1:-8:-1] #str3為'gfedcba'
str3 = str2[::-1] #str3為'gfedcba'
相加
1.3
使用加法運算符可對序列進行連接操作。例如：
str4 = 'Hello,' + 'World' #字符串連接，str4為'Hello,World'
list1 = [1,2,3] + [4,5,6] #列表連接，list1為[1, 2, 3, 4, 5, 6]
相乘
1.4
使用數字n乘以一個序列會生成新的序列，在新的序列中，原來的序列將重復n次。例如：
str5 = 'hello' * 3 #str5為'hellohellohello'
長度、最小值和最大值
1.5
序列常用的內置函數有len()、min()和max()，其參數都為序列名。其中，len()函數返回序列中元素的個數（即序列長度），min()函數和max()函數則分別返回序列中最小和最大的元素。
【例4-1】 輸入一個字符串，輸出字符串中的最大字符和最小字符，并將字符串輸出為如下格式（輸出的“ ”的個數會隨著字符串的長度而變化），如圖4-1所示。
圖4-1 輸出的文字格式
【問題分析】 本例題中，輸出連續相同的字符“ ”，可使用序列的乘法運算實現，它的個數等于輸入字符串的長度，可使用len()函數獲取。然后使用max()和min()函數獲取字符串中的最大字符和最小字符并輸出。
長度、最小值和最大值
1.5
【參考代碼】
strs = input('請輸入一個字符串：') #輸入字符串并賦給strs
str_len = len(strs) #獲取strs長度并賦給str_len
str_max = max(strs) #獲取strs中最大字符并賦給str_max
str_min = min(strs) #獲取strs中最小字符并賦給str_min
print('該字符串中最大字符為：', str_max) #輸出最大字符
print('該字符串中最小字符為：', str_min) #輸出最小字符
print('+ ' + '-' * str_len + ' +') #輸出“+ ”、str_len個“-”和“ +”
print('| ' + strs + ' |') #輸出“| ”、字符串和“ |”
print('+ ' + '-' * str_len + ' +') #輸出“+ ”、str_len個“-”和“ +”
長度、最小值和最大值
1.5
【運行結果】 程序運行結果如圖4-2所示。
圖4-2 例4-1程序運行結果
查找和計數
1.6
序列提供index()方法用于返回指定元素在序列中首次出現的位置，如果該元素不在序列中則拋出異常，其語法格式如下。
sequence.index(obj)
如果需要知道指定元素在序列中出現的次數，可以使用count()方法進行計數并返回，其語法格式如下。
其中，sequence表示序列，obj表示要查找的對象。
sequence.count(obj)
【例4-2】 查找輸入的人物是否在《三國演義》片段中，如果在，則統計出現的次數。
【問題分析】 首先使用“in”運算符判斷輸入的人物是否在《三國演義》片段中，如果在，則使用index()方法獲取首次出現的位置，然后使用count()方法統計出現的次數。
查找和計數
1.6
【參考代碼】
#創建字符串excerpts并賦值
excerpts = '''次日，于桃園中，備下烏牛白馬祭禮等項，三人焚香再拜而說誓曰：
“念劉備、關羽、張飛，雖然異姓，既結為兄弟，則同心協力，救困扶危；
上報國家，下安黎庶。不求同年同月同日生，只愿同年同月同日死。
皇天后土，實鑒此心，背義忘恩，天人共戮！”誓畢，拜玄德為兄，
關羽次之，張飛為弟。祭罷天地，復宰牛設酒，聚鄉中勇士，
得三百余人，就桃園中痛飲一醉。來日收拾軍器，但恨無馬匹可乘。
正思慮間，人報有兩個客人，引一伙伴當，趕一群馬，投莊上來。
玄德曰：“此天佑我也！”三人出莊迎接。原來二客乃中山大商：
一名張世平，一名蘇雙，每年往北販馬，近因寇發而回。
玄德請二人到莊，置酒管待，訴說欲討賊安民之意。二客大喜，
愿將良馬五十匹相送；又贈金銀五百兩，鑌鐵一千斤，以資器用。'''
查找和計數
1.6
【參考代碼】（續）
name = input('請輸入人物姓名：') #輸入人物姓名并賦給name
if name in excerpts: #如果name在此片段中
#使用index()方法獲取name首次出現的位置index
index = excerpts.index(name)
print(name, '首次出現的位置索引為：', index) #輸出index
#使用count()方法獲取name出現的次數并輸出
print(name, '在此片段中出現', excerpts.count(name), '次')
else:
print(name, '沒有出現在此片段中') #輸出name不在此片段中
查找和計數
1.6
【運行結果】 程序運行結果如圖4-3所示。
圖4-3 例4-2程序運行結果
PART 02
百變字符串
字符串格式化
2.1
Python提供了“%”符號進行字符串格式化，其語法格式如下。
1． “%”符號
其中，[]中的項為可選項，也可以表示為如下形式。
'%[標志][0][輸出最小寬度][.精度]格式字符' %變量
'%[±][0][m][.n]格式字符' %變量
（1）標志：標志字符為“+”或“ ”，指定輸出數據的對齊方式。
（2）輸出最小寬度：用十進制整數m表示輸出的最小位數。
（3）精度：精度格式符以“.”開頭，后跟十進制整數n。
（4）格式字符：用來表示輸出數據的類型，各種格式字符及其功能說明如表4-3所示。
字符串格式化
2.1
1． “%”符號
表4-3 格式字符
字符串格式化
2.1
1． “%”符號
【例4-3】 使用“%”符號格式化。
【參考代碼】
a = 15 #定義變量a并賦值
b = 12345678.1234567 #定義變量b并賦值
s = 'I love Python!' #定義字符串s并賦值
print('a = %05d' % a) #使用m控制輸出位數，空位補0
print('b = %8.3f' % b) #使用m.n控制輸出的長度和小數點位數
print('%17s' % s) #使用m控制輸出字符串長度
print('%-17.6s' % s) #使用-m.n左對齊、控制字符串長度和字符位數
字符串格式化
2.1
1． “%”符號
【運行結果】程序運行結果如圖4-4所示。
圖4-4 例4-3程序運行結果
【程序說明】 輸出變量a時，“%05d”表示輸出寬度為5并用“0”來補空位。輸出變量b時，“%8.3f”表示輸出寬度為8，精度為3，由于實際長度超過8位，故應按實際位數輸出，小數位數超過3位部分被截去。
輸出字符串s時，“%17s”表示輸出字符串寬度為17，如果字符串本身長度不足17，則用空格左補齊，可以看到“I love Python!”前存在3個空格。“% 17.6s”表示輸出寬度雖為17，但這里指定了精度“.6”，也就是說指定了輸出字符的個數為6，并且用“ ”指定了左對齊，所以輸出6個字符“I love”，后面還有11個空格。
字符串格式化
2.1
使用format()方法也可以格式化字符串，其基本語法格式如下。
2． format()方法
模板字符串是由一系列槽（用大括號表示）組成，用于控制字符串中嵌入值出現的位置，其基本思想是，將format()方法中逗號分隔的參數按照序號替換到模板字符串的槽中（序號從0開始）。例如：
模板字符串.format(逗號分隔的參數)
#s為'你好，張三，你這個月的工資是8500元！'
s = '你好，{1}，你這個月的工資是{0}元！'.format(8500, '張三')
如果大括號中沒有序號，則按照出現順序替換，例如：
#s為'你好，8500，你這個月的工資是張三元！'
s = '你好，{}，你這個月的工資是{}元！'.format(8500, '張三')
字符串格式化
2.1
format()方法中模板字符串的槽除了包括參數序號外，還可以包括格式控制信息，此時槽的內部格式如下。
2． format()方法
{參數序號:格式控制標記}
其中格式控制標記用于控制參數顯示時的格式，它包括“填充”“對齊”“寬度”“,”“.精度”“格式字符”6個可選字段，這些字段可以組合使用。具體的格式控制標記及其說明如表4-4所示。
字符串格式化
2.1
2． format()方法
表4-4 格式控制標記
字符串格式化
2.1
2． format()方法
【例4-4】 模擬輸出簡單的非刷新文本進度條。要求按照任務執行百分比將整個任務劃分為100個單位，每執行10%輸出一次進度條，每行輸出包含進度百分比、代表已完成部分（**）和未完成部分（..）的兩種字符，以及一個跟隨完成進度前進的小箭頭，風格如下：
%10 [**->..................]
【問題分析】 本例題的關鍵是輸出字符的格式，可使用format()方法進行格式化。采用for循環和print()函數構成程序的主體部分，使用格式字符“%”輸出百分比，為了使輸出整齊，可使用{:^4.0%}格式化百分比部分。
由于程序執行速度太快，不便于觀察，可使用time.sleep(t)函數將當前程序暫停t秒，其中，time是Python標準時間庫。
字符串格式化
2.1
2． format()方法
【參考代碼】
import time #導入time模塊
scale = 10 #變量scale表示輸出進度條的精度
print('-----------執行開始-----------') #輸出執行開始提示
for i in range(scale + 1): #循環變量從0到scale
done = '**' * i #用“*”表示已完成的部分
undone = '..' * (scale - i) #用“.”表示未完成的部分
percent = i / scale #計算完成百分比
#格式化輸出
print('{:>4.0%}[{}->{}]'.format(percent, done, undone))
time.sleep(0.1) #暫停0.1秒
print('-----------執行結束-----------') #輸出執行結束提示
字符串格式化
2.1
2． format()方法
【運行結果】 程序運行結果如圖4-5所示。
圖4-5 例4-4程序運行結果
字符串的常用操作
2.2
除了使用index()方法在字符串中查找指定元素，還可使用find()方法在一個較長的字符串中查找子串。如果找到子串，返回子串所在位置的最左端索引，否則返回 1，其語法格式如下。
str.find(sub[,start[,end]])
1． 查找字符串
其中，str表示被查找字符串；sub表示查找的子串；start表示開始索引，缺省時為0；end表示結束索引，缺省時為字符串的長度。
【例4-5】 使用find()方法實現例4-2，查找輸入的人物是否在《三國演義》片段中。
字符串的常用操作
2.2
1． 查找字符串
【參考代碼】
#創建字符串excerpts并賦值
excerpts = '''次日，于桃園中，備下烏牛白馬祭禮等項，三人焚香再拜而說誓曰：
“念劉備、關羽、張飛，雖然異姓，既結為兄弟，則同心協力，救困扶危；
上報國家，下安黎庶。不求同年同月同日生，只愿同年同月同日死。
皇天后土，實鑒此心，背義忘恩，天人共戮！”誓畢，拜玄德為兄，
關羽次之，張飛為弟。祭罷天地，復宰牛設酒，聚鄉中勇士，
得三百余人，就桃園中痛飲一醉。來日收拾軍器，但恨無馬匹可乘。
正思慮間，人報有兩個客人，引一伙伴當，趕一群馬，投莊上來。
玄德曰：“此天佑我也！”三人出莊迎接。原來二客乃中山大商：
一名張世平，一名蘇雙，每年往北販馬，近因寇發而回。
玄德請二人到莊，置酒管待，訴說欲討賊安民之意。二客大喜，
愿將良馬五十匹相送；又贈金銀五百兩，鑌鐵一千斤，以資器用。'''
字符串的常用操作
2.2
1． 查找字符串
【參考代碼】（續）
name = input('請輸入人物姓名：') #輸入人物姓名并賦給name
index = excerpts.find(name)#使用find()方法在excerpts中查找name
if index > -1: #如果返回值大于-1
#輸出index
print('{}首次出現的位置索引為：{}'.format(name, index))
#使用count()方法獲取name出現的次數并輸出
print('{}在此片段中出現{}次'.format(name, excerpts.count(name)))
else:
print('{}沒有出現在此片段中'.format(name)) #輸出不在此片段中
字符串的常用操作
2.2
1． 查找字符串
【運行結果】 程序運行結果如圖4-6所示。
圖4-6 例4-5程序運行結果
字符串的常用操作
2.2
split()方法以指定字符為分隔符，從字符串左端開始將字符串分隔成多個子串，并返回分割結果的列表，其語法格式如下。
str.split([delimiter, num])
2． 分割字符串
其中，str表示被分割的字符串；delimiter表示分隔符，可以是空格、換行（\n）、制表符（\t）等，缺省時為空格；num表示分割次數，缺省時全部分割。
例如，使用split()方法將字符串“This is an example of cutting”進行分割，可以用下面代碼實現。
strs = 'This is an example of cutting' #創建字符串
'''以空格為分隔符將字符串全部分割
結果為['This', 'is', 'an', 'example', 'of', 'cutting']'''
strs.split()
'''以空格為分隔符將字符串分割3次
結果為['This', 'is', 'an', 'example of cutting']'''
strs.split(' ', 3)
字符串的常用操作
2.2
join()方法用于將序列中的元素以指定的字符連接，生成一個新的字符串，其語法格式如下。
str.join(sequence)
3．連接字符串
其中，str表示連接符，可以為空；sequence表示要連接的序列。
例如，使用join()方法將字符串“Python!”中的字符用“ ”連接，可以用下面代碼實現。
#用“ ”連接字符，輸出結果為“P-y-t-h-o-n-!”
print('-'.join('Python!'))
字符串的常用操作
2.2
3．連接字符串
【例4-6】 將字符串“Rain falls on field and tree.”中的多余空格刪除，即如果有連續空格只保留一個。
【問題分析】 可使用split()方法以空格為分隔符將字符串分隔成多個子串，然后使用join()方法通過空格將多個子串進行連接。
【參考代碼】
strs = 'Rain falls on field and tree.‘ #創建字符串strs
print(strs) #輸出strs
split_strs = strs.split() #以空格為分隔符，將strs全部分割
print(split_strs) #輸出分割后結果
join_strs =' '.join(split_strs) #用空格連接分割后的子串
print(join_strs) #輸出連接后的字符串
字符串的常用操作
2.2
3．連接字符串
【運行結果】 程序運行結果如圖4-7所示。
圖4-7 例4-6程序運行結果
字符串的常用操作
2.2
replace()方法用于將字符串中的舊字符串替換成新字符串，其語法格式如下。
str.replace(old,new[,max])
4．替換字符串
其中，str表示字符串；old表示將被替換的舊字符串；new表示新字符串，用于替換old；max是可選參數，表示替換的最大次數，缺省時替換所有。
例如，使用replace()方法將字符串“Monday Tuesday Wednesday”中的“day”替換為“DAY”，可以用下面代碼實現。
strs = 'Monday Tuesday Wednesday'
#將strs中的day替換為DAY，輸出結果為“MonDAY TuesDAY WednesDAY”
print(strs.replace('day', 'DAY'))
#將strs中的day替換為DAY，只替換兩次，輸出結果為“MonDAY TuesDAY Wednesday”
print(strs.replace('day', 'DAY', 2))
字符串的常用操作
2.2
strip()方法用于移除字符串首尾連續的空白字符或指定字符，其語法格式如下。
str.strip([chars])
5．移除字符串的首尾字符
其中，str表示字符串；chars表示移除的字符串首尾指定的字符，缺省時為空格。
例如，使用strip()方法移除字符串“110This is an example0001”中的“0”和“1”，可以用下面代碼實現。
strs = '110This is an example0001' #創建字符串
#移除strs兩側的1，輸出結果為“0This is an example000”
print(strs.strip('1'))
#移除strs兩側的1和0，輸出結果為“This is an example”
print(strs.strip('10'))
字符串的常用操作
2.2
lower()方法用于將字符串中所有大寫字符轉換為小寫，而upper()方法則用于將字符串中所有小寫字符轉換為大寫，其語法格式如下。
str.lower()
str.upper()
6．轉換字符串的大小寫
其中，str表示字符串。例如，使用lower()方法將字符串“This is an EXAMPLE”轉換為小寫，再使用upper()方法將其轉換為大寫，可以使用下面代碼實現。
strs = 'This is an EXAMPLE' #創建字符串
#將strs中的大寫字符轉換為小寫，輸出結果為“this is an example”
print(strs.lower())
#將strs中的小寫字符轉換為大寫，輸出結果為“THIS IS AN EXAMPLE”
print(strs.upper())
字符串的常用操作
2.2
isalnum()方法用于檢測字符串是否由字母和數字，或兩種中的一種組成，如果是則返回True，否則返回False，其語法格式如下。
str.isalnum()
7．檢測字符串
其中，str表示要檢測的字符串。
例如，使用isalnum()方法判斷字符串“2021example”是否由字母和數字組成，可以用下面代碼實現。
strs = '2021example' #創建字符串
print(strs.isalnum()) #判斷strs中是否只有字母和數字，輸出結果為True
PART 03
會魔法的列表
列表的創建和訪問
3.1
創建列表只需將逗號分隔的不同元素使用方括號括起來即可。例如：
animal = ['elephant', 'monkey', 'snake', 'tiger'] #創建列表animal
number = [1, 2, 3, 4, 5] #創建列表number
與字符串一樣，可以通過下標索引的方式來訪問列表中的元素。列表的正索引也是從0開始的，同樣也可以是負索引。例如，使用animal[0]訪問上述列表animal中索引為0的元素，取值為“elephant”。
列表的創建和訪問
3.1
【例4-7】 創建書包列表，記錄書包里的物品。
【參考代碼】
#創建列表schoolbag并賦值
schoolbag = ['語文書', '數學書', '練習冊', '筆盒']
schoolbag1 = schoolbag #將schoolbag賦給schoolbag1
print(schoolbag, schoolbag1) #輸出schoolbag和schoolbag1
schoolbag[0] = '英語書' #將第一個元素的值修改為“英語書”
print(schoolbag, schoolbag1) #輸出schoolbag和schoolbag1
列表的創建和訪問
3.1
【運行結果】 程序運行結果如圖4-8所示。
圖4-8 例4-7程序運行結果
【程序說明】 schoolbag由實際數據賦值產生，為列表對象。將schoolbag賦值給列表schoolbag1只會對schoolbag列表生成一個新引用，此時，schoolbag和schoolbag1指向同一對象，即內存中真實數據只有一份。因此，修改了schoolbag后，schoolbag1也隨之改變。
列表的遍歷
3.2
使用while循環遍歷列表，首先須獲取列表的長度，將其作為while循環的判斷條件。
1．使用while循環遍歷列表
【例4-8】 使用while循環輸出書包中的每項物品。
【參考代碼】
#創建書包列表schoolbag并賦值
schoolbag = ['語文書', '數學書', '英語書', '漫畫書']
length = len(schoolbag) #獲取列表的長度賦給length
i = 0 #循環變量i初值為0
while i < length: #當i小于length時循環
print(schoolbag[i]) #輸出列表元素
i += 1 #循環變量加1
【問題分析】 使用len()函數獲取列表的長度，作為while循環的次數。
列表的遍歷
3.2
1．使用while循環遍歷列表
【運行結果】 程序運行結果如圖4-9所示。
圖4-9 例4-8程序運行結果
列表的遍歷
3.2
使用for循環遍歷列表，只需將要遍歷的列表作為for循環表達式中的序列即可。
2．使用for循環遍歷列表
【例4-9】 使用for循環輸出書包中的每項物品。
【參考代碼】
#創建書包列表schoolbag并賦值
schoolbag = ['語文書', '數學書', '英語書', '漫畫書']
for item in schoolbag: #將列表作為for循環表達式中的序列
print(item) #輸出item
【運行結果】 程序運行結果如圖4-10所示。
圖4-10 例4-9程序運行結果
列表的基本操作
3.3
列表可使用append()、extend()或insert()方法來添加元素。
（1）append()方法：在列表末尾添加新的元素，其語法格式如下。
list.append(obj)
1．添加元素
其中，list表示列表，obj表示添加到列表末尾的對象。例如：
number = [0, 1, 2, 3] #創建列表number并賦值
number.append(4) #使用append()方法給number末尾添加元素4
print(number) #輸出number，結果為[0, 1, 2, 3, 4]
（2）extend()方法：在列表末尾一次性添加另一個序列中的多個值（用新列表擴展原來的列表），其語法格式如下。
list.extend(seq)
其中，list表示列表，seq表示添加到列表末尾的序列。
列表的基本操作
3.3
1．添加元素
【例4-10】 在書包中再放入練習冊和筆盒。
【問題分析】 創建書包列表schoolbag、練習冊列表workbook和筆盒列表penbox，其中，workbook包含語文練習冊和數學練習冊，penbox包含鉛筆、油筆和橡皮。使用extend()方法將workbook列表添加到schoolbag中，使用append()方法將penbox添加到schoolbag中。
列表的基本操作
3.3
1．添加元素
【參考代碼】
#創建書包列表schoolbag并賦值
schoolbag = ['語文書', '數學書', '英語書', '漫畫書']
print(schoolbag) #輸出schoolbag
#創建練習冊列表workbook并賦值
workbook = ['語文練習冊', '數學練習冊']
penbox = [‘鉛筆’, ‘油筆’, ‘橡皮’] #創建筆盒列表penbox并賦值
#使用extend()方法將workbook添加到schoolbag中
schoolbag.extend(workbook)
print(schoolbag) #輸出schoolbag
#使用append()方法將penbox添加到schoolbag中
schoolbag.append(penbox)
print(schoolbag) #輸出schoolbag
列表的基本操作
3.3
1．添加元素
【運行結果】 程序運行結果如圖4-11所示。
圖4-11 例4-10程序運行結果
【程序說明】 使用extend()方法時，是將workbook看作一個序列，將這個序列和schoolbag序列合并，因此，添加元素后，schoolbag中包含了6個元素。使用append()方法時，是將penbox看作一個對象，整體打包添加到schoolbag列表中，因此，添加元素后schoolbag中包含了7個元素，其中第7個元素是一個列表。
列表的基本操作
3.3
2．刪除元素
number = [1, 2, 3, 4, 5] #創建列表number并賦值
del number[2] #使用del命令刪除number中索引為2的元素
print(number) #輸出number，結果為[1, 2, 4, 5]
（1）del命令：根據索引刪除列表中的元素。例如：
number = [1, 2, 3, 4, 5] #創建列表number并賦值
del number[1:3] #使用del命令刪除索引從1到3（不含）的元素
print(number) #輸出number，結果為[1, 4, 5]
del命令還可以使用分片的方式刪除列表中的元素。例如：
列表的基本操作
3.3
2．刪除元素
list.pop([index])
（2）pop()方法：根據索引刪除列表中的元素，并返回該元素的值，其語法格式如下。
number = [1, 2, 3, 4, 5] #創建列表number并賦值
number.pop() #使用pop()方法刪除number中的元素，返回值為5
print(number) #輸出number，結果為[1, 2, 3, 4]
number.pop(0) #使用pop()方法刪除number中索引為0的元素，返回值為1
print(number) #輸出number，結果為[2, 3, 4]
其中，list表示列表，index表示刪除列表元素的索引值，為可選參數，缺省時為 1，刪除列表中的最后一個元素。例如：
列表的基本操作
3.3
2．刪除元素
list.remove(obj)
（3）remove()方法：刪除列表中某個值的第一個匹配項，其語法格式如下。
其中，list表示列表，obj表示列表中要刪除的對象。
【例4-11】 從書包中拿走英語書和漫畫書。
【問題分析】 使用pop()方法刪除“英語書”，使用remove()方法刪除“漫畫書”。
列表的基本操作
3.3
2．刪除元素
【參考代碼】
#創建書包列表schoolbag并賦值
schoolbag = ['語文書', '數學書', '英語書', '漫畫書']
print(schoolbag) #輸出schoolbag
schoolbag.pop(2) #使用pop()方法刪除索引為2的元素“英語書”
print(schoolbag) #輸出schoolbag
schoolbag.remove('漫畫書') #使用remove()方法刪除元素“漫畫書”
print(schoolbag) #輸出schoolbag
【運行結果】 程序運行結果如圖4-12所示。
圖4-12 例4-11程序運行結果
列表的基本操作
3.3
3．分片賦值
number = [1, 2, 3, 4] #創建列表number并賦值
print(number) #輸出number，結果為[1, 2, 3, 4]
number[2:] = [5, 6, 7] #替換索引從2開始到最后的元素
print(number) #輸出number，結果為[1, 2, 5, 6, 7]
分片賦值就是以分片的形式給列表賦值，可以一次為多個元素賦值。例如：
number = [1,7] #創建列表number并賦值
#在number中索引為1的位置插入列表[2,3,4,5,6]中的元素
number[1:1] = [2,3,4,5,6]
print(number) #輸出number，結果為[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
分片賦值還可以在不替換任何原有元素的情況下插入新的元素。
列表的基本操作
3.3
3．分片賦值
number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7] #創建列表并賦值
number[1:6] = [] #用空列表替換number中索引1到索引6（不含）的元素
print(number) #輸出number，結果為[1, 7]
分片賦值也可以刪除元素。
列表的基本操作
3.3
4．列表排序
（1）reverse()方法：將列表中的元素反向存放，其語法格式如下。
list.reverse()
其中，list表示列表，該方法沒有參數，沒有返回值。例如：
number = [1,2,3,4] #創建列表number并賦值
number.reverse() #使用reverse()方法將number中的元素反向存放
print(number) #輸出number，結果為[4, 3, 2, 1]
（2）sort()方法：將列表中的元素進行排序（默認為升序排序），其語法格式如下。
list.sort([key=None][,reverse=False])
其中，list表示列表；key為可選參數，如果指定了該參數，會使用該參數的方法進行排序；reverse為可選參數，表示是否降序排序，缺省時為False。
列表的基本操作
3.3
4．列表排序
【例4-12】 將數字從大到小排序，將英文單詞從短到長排序。
【問題分析】 降序排序須指定參數reverse為True，要以序列內元素的長度來排序，須使用參數key指定排序依據為len()函數。
【參考代碼】
#創建數字列表number并賦值
number = [5, 6, 9, 3, 12, 15, 18, 20, 35, 62]
number.sort(reverse=True) #使用sort()方法對number降序排序
print(number) #輸出number
#創建英文單詞列表words并賦值
words = ['chicken', 'fox', 'duck', 'dog', 'rabbit', 'sheep']
words.sort(key=len) #使用sort()方法對words按長度升序排序
print(words) #輸出words
列表的基本操作
3.3
4．列表排序
【運行結果】 程序運行結果如圖4-13所示。
圖4-13 例4-12程序運行結果
列表的基本操作
3.3
4．列表排序
（3）sorted()函數：與sort()方法不同，內置函數sorted()返回新列表，并不對原列表進行任何修改，其語法格式如下。
sorted(iterable[,key=None][,reverse=False])
其中，iterable表示可迭代對象，如列表；參數key和reverse的用法與sort()方法中的相同。例如：
number = [1, 5, 2, 3, 4] #創建列表number并賦值
#將number中的元素升序排序后賦給變量number_new
number_new = sorted(number)
print(number) #輸出number，結果為[1, 5, 2, 3, 4]
print(number_new) #輸出number_new，結果為[1, 2, 3, 4, 5]
PART 04
被束縛了的元組
元組的創建和訪問
4.1
創建元組常用的方法是將逗號分隔的不同元素用圓括號括起來，也可省略圓括號，直接使用逗號分隔元素。例如：
x = ('a', 'b', 1, 2, 3) #創建元組x
print(x) #輸出x，結果為('a', 'b', 1, 2, 3)
y = 'a', 'b', 'c', 'd' #創建元組y時省略了圓括號
print(y) #輸出y，結果為('a', 'b', 'c', 'd')
如果要定義一個空元組，可以使用沒有元素的圓括號來表示。例如：
x = () #創建空元組x
print(x) #輸出x，結果為()
1．創建元組
元組的創建和訪問
4.1
與列表類似，可以使用下標索引來訪問元組中的元素。例如：
x = ('a', 1, 3.14) #創建元組x
print(x[0]) #輸出索引為0的元素，結果為“a”
print(x[1]) #輸出索引為1的元素，結果為1
print(x[-1]) #輸出索引為-1的元素，結果為3.14
2．訪問元組
元組的合并和遍歷
4.2
元組中的元素值是不允許修改的，但可以對元組進行連接組合。例如：
x = (1, 2, 3) #創建元組x
y = ('a', 'b') #創建元組y
z = x + y #將x和y進行連接組合后賦給z
print(z) #輸出z，結果為(1, 2, 3, 'a', 'b')
1．合并元組
元組的合并和遍歷
4.2
2．遍歷元組
【例4-13】 使用元組保存月份信息并輸出。
【參考代碼】
#創建元組months
months = ('January', 'February', 'March', 'April', 'May',
'June', 'July', 'August', 'September', 'October',
'November', 'December')
print('months索引為1的元素', months[1]) #輸出months索引為1的元素
print('months索引為7的元素', months[7]) #輸出months索引為7的元素
for month in months: #循環
print(month, end=' ') #輸出元素
元組的合并和遍歷
4.2
2．遍歷元組
【例4-13】 使用元組保存月份信息并輸出。
圖4-14 例4-13程序運行結果
PART 05
有身份的字典
字典的創建
5.1
直接賦值創建字典的語法格式如下。
變量名 = {鍵1: 值1, 鍵2: 值2, 鍵3: 值3,……}
字典的元素放在大括號中，元素之間用逗號分隔，“鍵”與“值”之間用冒號分隔。例如，創建一個學生信息字典，包括學生學號、姓名和年齡3個元素，可以用下面代碼實現。
#創建字典stu_info
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
1．直接賦值創建字典
字典是Python中常用的一種數據存儲結構，它由“鍵-值”對組成，表示一種映射關系，每個“鍵-值”對稱為一個元素。其中，“鍵”可以是Python中任意不可變數據類型，如數字、字符串、元組等，但不能是列表、集合、字典等可變數據類型；“值”可以是任意數據類型。
字典的創建
5.1
使用內置函數dict()可通過其他字典、“(鍵,值)”對的序列或關鍵字參數來創建字典。例如，通過下面5種方式使用dict()函數可創建相同的字典。
#直接賦值創建字典
stu_info1 = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
#通過其他字典創建
stu_info2 = dict(stu_info1)
#通過“(鍵,值)”對的列表創建
stu_info3 = dict([('num','20210101'),('name','小藍'),('age',10)])
#通過關鍵字參數創建
stu_info4 = dict(num = '20210101', name = '小藍', age = 10)
#通過dict和zip結合創建
stu_info5 =dict(zip(['num','name','age'],['20210101','小藍',10]))
2．使用內置函數dict()創建字典
字典的創建
5.1
3．使用fromkeys()方法創建字典
在Python中，當所有鍵對應同一個值時，可使用fromkeys()方法創建字典，其語法格式如下。
dict.fromkeys(seq[,value])
其中，seq為字典的“鍵”的列表；value為鍵對應的同一值，缺省時默認為None。例如：
#創建字典，“值”默認為None
stu_age1 = dict.fromkeys(['小藍', '小舞'])
#輸出stu_age1，結果為{'小藍': None, '小舞': None}
print(stu_age1)
#創建字典，“值”賦為10
stu_age2 = dict.fromkeys(['小藍', '小舞'], 10)
#輸出stu_age2，結果為{'小藍': 10, '小舞': 10}
print(stu_age2)
字典的訪問
5.2
1．根據鍵訪問值
字典中的“鍵”可作為下標訪問對應的“值”，如果字典中不存在這個“鍵”則會拋出異常，其語法格式如下。
dict[key]
其中，dict表示字典名，key表示要查找的鍵。例如：
#創建字典
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info['num'] #根據num獲取學號，結果為“20210101”
stu_info['name'] #根據name獲取姓名，結果為“小藍”
字典的訪問
5.2
2．使用get()方法訪問值
在訪問字典時，若不確定字典中是否有某個鍵，可通過get()方法獲取，若該鍵存在，則返回其對應的值，若不存在，則返回默認值，其語法格式如下。
dict.get(key[,default = None])
其中，dict表示字典名；key表示要查找的鍵；default表示默認值，如果指定鍵的值不存在，返回該默認值，當default缺省時，返回None。例如，使用get()方法訪問前面定義的stu_info字典，可以用下面代碼實現。
stu_info.get('name') #使用get()方法獲取學生姓名，結果為“小藍”
stu_info.get('sex') #使用get()方法獲取學生性別，返回值為None
stu_info.get('sex', '女') #設置返回默認值為“女”，返回值為“女”
字典的訪問
5.2
2．使用get()方法訪問值
【例4-14】 創建中英文字典，根據輸入的中文詞組輸出對應的英文單詞。
【參考代碼】
chinese = ['卷心菜', '午餐', '機器人', '天空', '花'] #創建中文詞組列表chinese
english = ['cabbage', 'lunch', 'robot', 'sky', 'flower'] #創建英文單詞列表english
dictionary = dict(zip(chinese, english)) #使用dict()和zip()方法生成字典
word = input('請輸入中文詞組：') #輸入中文詞組，并賦給word
print(dictionary.get(word)) #使用get()方法獲取word的值并輸出
【問題分析】 創建兩個列表分別保存中文詞組（鍵）和英文單詞（值），要求兩個列表一一對應；然后通過dict()和zip()函數創建字典；最后根據輸入的中文詞組，使用get()方法獲取對應的值并輸出。
字典的訪問
5.2
2．使用get()方法訪問值
【運行結果】 程序運行結果如圖4-15所示。
圖4-15 例4-14程序運行結果
字典的基本操作
5.3
1．修改和添加元素
當以指定“鍵”為下標給字典元素賦值時，有下面兩種含義。
（1）若該“鍵”在字典中存在，則表示修改該“鍵”對應的值。
（2）若該“鍵”不存在，則表示添加一個新的“鍵-值”對，即添加一個新元素到字典中。例如：
#創建字典
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info['age'] = 11 #修改age的值
print(stu_info['age']) #輸出修改后的age值，結果為11
stu_info['sex'] = '女' #添加學生性別
#輸出添加后的字典，結果為{'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 11, 'sex': '女'}
print(stu_info)
字典的基本操作
5.3
2．刪除元素
（1）del命令：根據“鍵”刪除字典中的元素，例如：
#創建字典
stu_info={'num': '20210101', 'name': '小藍','age': 10}
del stu_info['age'] #刪除age“鍵-值”對
#輸出刪除后的字典，結果為{'num': '20210101', 'name': '小藍'}
print(stu_info)
字典的基本操作
5.3
2．刪除元素
（2）clear()方法：刪除字典中的所有元素，其語法格式如下。
dict.clear()
其中，dict表示字典名。該方法不包含任何參數，也沒有返回值。例如：
#創建字典
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info.clear() #清空字典
print(stu_info) #輸出清空后的字典，結果為{}
字典的基本操作
5.3
2．刪除元素
（3）pop()方法：刪除指定的“鍵-值”對，并返回該“鍵”的值，其語法格式如下。
dict.pop(key[,default])
其中，dict表示字典名；key表示刪除的鍵；default是默認值，當字典中沒有要刪除的key時，該方法返回指定的默認值。例如：
#創建字典
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info.pop('age') #刪除age“鍵-值”對，并返回age的值10
stu_info.pop('age', 11) #無指定鍵，返回默認值11
字典的基本操作
5.3
2．刪除元素
（4）popitem()方法：隨機刪除并返回一個“鍵-值”對，其語法格式如下。
dict.popitem()
其中，dict表示字典名。該方法無參數，返回值為一個隨機的“鍵-值”對。例如：
#創建字典
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info.popitem() #隨機刪除并返回某“鍵-值”對，如('age', 10)
#輸出字典，結果為{'num': '20210101', 'name': '小藍'}
print(stu_info)
字典的基本操作
5.3
3．更新字典
update()方法用于將新字典的“鍵-值”對一次性全部添加到當前字典中，如果兩個字典中存在相同的“鍵”，則以新字典中的“值”更新當前字典，其語法格式如下。
dict.update(dict1)
其中，dict表示當前字典，dict1表示新字典。例如：
#創建字典stu_info
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
#修改age的值，同時添加新元素
stu_info.update({'age': 11, 'sex': '女'})
#輸出字典，結果為{'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 11, 'sex': '女'}
print(stu_info)
字典的基本操作
5.3
3．更新字典
【例4-15】 更新中英文字典。
【參考代碼】
dictionary = {
'卷心菜': 'cabbage',
'午餐': 'lunch',
'機器人': 'robot',
'天空': 'sky',
'花': 'flower'
} #創建字典dictionary并賦值
print(dictionary) #輸出dictionary
dictionary.pop('卷心菜') #刪除“卷心菜”鍵-值對
print(dictionary) #輸出dictionary
字典的基本操作
5.3
3．更新字典
【參考代碼】（續）
#添加新字典
dictionary.update({'公園': 'park', '橋': 'bridge'})
print(dictionary) #輸出dictionary
dictionary['午餐'] = ['lunch', 'nooning'] #修改“午餐”的值
print(dictionary) #輸出dictionary
【運行結果】 程序運行結果如圖4-16所示。
圖4-16 例4-15程序運行結果
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
復制字典可使用copy()方法，返回字典的淺復制，其語法格式如下。
dict.copy()
其中，dict表示需要復制的字典，該方法無參數，返回一個新字典。例如：
#創建字典stu_info
stu_info = {'num': '20210101', 'name': '小藍', 'age': 10}
stu_info1 = stu_info.copy() #復制stu_info，并賦給stu_info1
#輸出stu_info1，結果為{'num':'20210101','name':'小藍', 'age': 10}
print(stu_info1)
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
【例4-16】 使用直接賦值、淺復制和深復制3種方法復制中英文字典。
【參考代碼】
import copy #導入copy模塊
#創建字典dictionary并賦值
dictionary = {'卷心菜': 'cabbage', '午餐': ['lunch', 'nooning']}
dictionary1 = dictionary #直接復制
dictionary2 = dictionary.copy() #淺復制
dictionary3 = copy.deepcopy(dictionary) #深復制
#將dictionary中鍵為“卷心菜”的值改為“pamphrey”
dictionary['卷心菜'] = 'pamphrey'
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
【參考代碼】（續）
#移除dictionary中鍵為“午餐”的值列表中的“nooning”
dictionary['午餐'].remove('nooning')
print('dictionary = ', dictionary) #輸出dictionary
print('dictionary1 = ', dictionary1) #輸出dictionary1
print('dictionary2 = ', dictionary2) #輸出dictionary2
print('dictionary3 = ', dictionary3) #輸出dictionary3
【運行結果】 程序運行結果如圖4-17所示。
圖4-17 例4-16程序運行結果
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
【程序說明】 “dictionary1 = dictionary”是復制引用，dictionary和dictionary1都指向同一個對象，如圖4-18所示。因此，修改dictionary中的任何一個值，dictionary1中也會隨之改變。
圖4-18 賦值引用示意圖
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
【程序說明】（續） “dictionary2 = dictionary.copy()”是淺復制，dictionary和dictionary2分別是獨立的對象，但它們的子對象還是指向同一對象，如圖4-19所示。因此，修改“dictionary['卷心菜'] = 'pamphrey'”不會改變dictionary2中的值，但修改dictionary中的子對象“dictionary['午餐'].remove('nooning')”時，dictionary2也會隨之改變。
圖4-18 賦值引用示意圖
字典的基本操作
5.3
4．復制字典
【程序說明】（續） “dictionary3 = copy.deepcopy(dictionary)”是深復制，dictionary3完全復制了父對象及其子對象，它和dictionary是完全獨立的，如圖4-20所示。因此，修改dictionary中的任何一個值，dictionary3中的值都不會隨之改變。
圖4-20 深復制示意圖
字典的遍歷
5.4
1．遍歷字典中所有的“鍵-值”對
使用item()方法可遍歷字典中所有的“鍵-值”對，該方法以列表形式返回可遍歷的“(鍵,值)”元組，其語法格式如下。
dict.items()
其中，dict表示字典。
2．遍歷字典中所有的鍵
當不需要使用字典中的值時，可使用keys()方法只遍歷字典中的鍵，該方法以列表形式返回字典中所有的鍵，其語法格式如下。
dict.keys()
其中，dict表示字典。
字典的遍歷
5.4
3．遍歷字典中所有的值
當只需要使用字典中的值時，可使用values()方法，該方法以列表形式返回字典中所有的值，其語法格式如下。
dict.values()
其中，dict表示字典。
【例4-17】 輸出中英文字典中所有的中文詞組及其對應的英文單詞、中文詞組和英文單詞。
字典的遍歷
5.4
【參考代碼】
dictionary = {
'卷心菜': 'cabbage',
'午餐': 'lunch',
'機器人': 'robot',
'天空': 'sky',
'花': 'flower'
} #創建字典dictionary并賦值
print('中英文字典中所有中文詞組及其對應的英文單詞')
for item in dictionary.items(): #遍歷“鍵-值”對
print(item) #輸出每個“鍵-值”對
print('中英文字典中所有中文詞組')
for chinese in dictionary.keys(): #遍歷字典所有的鍵
print(chinese, end=' ') #輸出每個鍵
print('\n中英文字典中所有英文單詞')
for english in dictionary.values(): #遍歷字典所有的值
print(english, end=' ') #輸出每個值
字典的遍歷
5.4
【運行結果】 程序運行結果如圖4-21所示。
圖4-21 例4-17程序運行結果
PART 06
獨一無二的集合
集合的創建
6.1
a = {1, 2, 3, 4} #創建集合并賦值
print(a) #輸出集合a，結果為{1, 2, 3, 4}
b = {2, 1, 3, 4, 1, 2} #創建集合并賦值
print(b) #輸出集合b，結果為{1, 2, 3, 4}
由上述代碼可以看出，由于集合元素是無序的，所以集合的輸出結果與定義順序可能不一致。
創建集合只需將逗號分隔的不同元素使用大括號括起來即可。例如：
集合的基本操作
6.2
1．添加和刪除元素
與字典類似，Python也提供了多種函數和方法用于集合元素的添加和刪除，具體操作的函數和方法如表4-5所示。
表4-5 集合操作的函數和方法
集合的基本操作
6.2
1．添加和刪除元素
例如：
s = {1, 2, 3} #創建集合并賦值
s.add(4) #添加元素
print(s) #輸出集合，結果為{1, 2, 3, 4}
s.update({4, 5, 6}) #更新當前集合，自動去除重復元素
print(s) #輸出集合，結果為{1, 2, 3, 4, 5, 6}
s.discard(5) #刪除元素，不存在則忽略該操作
print(s) #輸出集合，結果為{1, 2, 3, 4, 6}
s.remove(3) #刪除元素，不存在則拋出異常
print(s) #輸出集合，結果為{1, 2, 4, 6}
s.pop() #刪除并返回一個元素，返回值為1
print(s) #輸出集合，結果為{2, 4, 6}
集合的基本操作
6.2
2．集合運算
內置函數len()、max()、min()、sorted()等也適用于集合，此外，Python中集合還支持數學意義上的交集、并集、差集、補集等運算，具體操作符如表4-6所示。
表4-6 集合類型的操作符
集合的基本操作
6.2
2．集合運算
例如：
a = {1, 2, 3, 4, 5} #創建集合并賦值
b = {1, 2, 6, 7, 8} #創建集合并賦值
print(a & b) #輸出交集，結果為{1, 2}
print(a | b) #輸出并集，結果為{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(a - b) #輸出差集，結果為{3, 4, 5}
print(a ^ b) #輸出補集，結果為{3, 4, 5, 6, 7, 8}
x = {1, 2, 3} #創建集合并賦值
y = {2, 3} #創建集合并賦值
z = {1, 2, 4} #創建集合并賦值
print(x >= y) #判斷y是否為x的子集并輸出，結果為True
print(x <= z) #判斷x是否為z的子集并輸出，結果為False
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