《Python程序設(shè)計基礎(chǔ)》-課件 目四　組合數(shù)據(jù)類型

任務(wù)1序列的使用01任務(wù)2列表的使用02任務(wù)3元組的使用03111任務(wù)4字典的使用04任務(wù)5集合的使用05任務(wù)1序列的使用1121.熟悉序列的概念。2.掌握序列的基本使用方法。3.掌握檢查元素是否包含在序列中的方法。4.了解和序列相關(guān)的內(nèi)置函數(shù)。任務(wù)目標(biāo)113一、序列索引在序列中，每個元素都有屬于自己的編號（索引）。例如，一個含有n個元素的序列從起始元素開始，索引值從0開始遞增至n-1，如圖所示。相關(guān)知識114序列索引方法1除此之外，Python還支持索引值是負(fù)數(shù)，此類索引是從右向左計數(shù)的，從最后一個元素開始計數(shù)，從索引值-1開始，如圖所示。無論是采用正索引值，還是負(fù)索引值，都可以訪問序列中的任何元素。115序列索引方法2二、序列切片切片操作是訪問序列中元素的另一種方法，它可以訪問一定范圍內(nèi)的元素，通過切片操作，可以生成一個新的序列。序列實現(xiàn)切片操作的語法格式如下。sname[start:end:step]116各參數(shù)的含義如下。●sname：序列的名稱?！駍tart：切片開始位置對應(yīng)的索引值（包括該位置），此參數(shù)也可以不指定，會默認(rèn)為0，也就是從序列的開頭進行切片?！馿nd：切片結(jié)束位置對應(yīng)的索引值（不包括該位置），如果不指定，則默認(rèn)為序列的長度?！駍tep：在切片過程中，隔幾個存儲位置（包含當(dāng)前位置）取一次元素，也就是說，如果step的值大于1，則在進行切片取序列元素時，會“跳躍式”地取元素，如果省略設(shè)置step的值，則最后一個冒號就可以省略。117三、序列相加、相乘序列的相加、相乘與前面字符串的相加、相乘的調(diào)用格式和作用相同，故不在此詳細(xì)說明。序列相加、相乘示例如下。str1="Python"print(str1+"編程語言")print(str1*3)程序運行結(jié)果如下。Python編程語言PythonPythonPython118四、檢查元素是否包含在序列中在Python中，可以使用in關(guān)鍵字檢查某元素是否為序列的成員，其語法格式如下。valueinsequence其中，value表示要檢查的元素，sequence表示指定的序列。和in關(guān)鍵字用法相同但功能相反的是notin關(guān)鍵字，它用來檢查某個元素是否不包含在指定的序列中。119五、和序列相關(guān)的內(nèi)置函數(shù)除了上面的用法，Python還提供了一些和序列相關(guān)的內(nèi)置函數(shù)，可用于實現(xiàn)與序列相關(guān)的一些常用操作。120和序列相關(guān)的內(nèi)置函數(shù)任務(wù)2列表的使用1211.熟悉列表的概念。2.掌握列表的創(chuàng)建和刪除方法。3.掌握對列表中元素的操作方法。4.能進行列表的整體操作。5.能進行列表中元素的基本操作。任務(wù)目標(biāo)122列表是一組有序項目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在創(chuàng)建一個列表后，用戶可以訪問、修改、添加或刪除列表中的項目，即列表是可變的數(shù)據(jù)類型。在Python中沒有數(shù)組，而是使用功能更強大的列表代替。列表將所有元素都放在一對中括號中，相鄰元素之間用逗號分隔。列表的格式如下。[element1,element2,element3,…,elementn]其中，element1～elementn表示列表中的元素，個數(shù)沒有限制，只要是Python支持的數(shù)據(jù)類型都可以，因此，列表可以存儲整數(shù)、小數(shù)、字符串、列表、元組等任何類型的數(shù)據(jù)，并且同一個列表中元素的類型也可以不同。相關(guān)知識123124一、列表的創(chuàng)建在Python中，創(chuàng)建列表的方法可以分為使用中括號“[]”直接創(chuàng)建列表和使用list函數(shù)創(chuàng)建列表兩種。1.使用中括號“[]”直接創(chuàng)建列表使用中括號“[]”創(chuàng)建列表后，一般使用等號“=”將它賦給某個變量，具體格式如下。listname=[element1,element2,element3,…,elementn]其中，listname表示變量名，element1～elementn表示列表元素。另外，使用此方式創(chuàng)建列表時，列表中元素可以有多個，也可以一個都沒有。2.使用list函數(shù)創(chuàng)建列表除了使用中括號“[]”創(chuàng)建列表，Python還提供了一個內(nèi)置的函數(shù)list，使用它可以將可迭代對象（字符串、元組、字典、集合等）轉(zhuǎn)換為列表類型。125126二、列表的刪除對于已經(jīng)創(chuàng)建的列表，如果不再需要使用，可以使用del關(guān)鍵字將其刪除。然而，在實際的開發(fā)中，通常不使用del來手動刪除列表。這是因為Python具備自帶的垃圾回收機制，它會自動檢測和銷毀不再被引用的對象，包括列表。因此，即使開發(fā)者不手動使用del刪除列表，Python也會在適當(dāng)?shù)臅r候自動回收這些無用的列表，從而釋放內(nèi)存空間，確保程序運行的高效性和穩(wěn)定性。del關(guān)鍵字的語法格式如下。dellistname其中，listname表示要刪除列表的名稱。127三、列表中元素的訪問列表是Python序列的一種，可以使用索引訪問列表中的某個元素（得到的是一個元素的值），也可以使用切片訪問列表中的一組元素（得到的是一個新的子列表）。使用索引訪問列表元素的格式如下。listname[i]其中，listname表示列表的名稱，i表示索引值。列表的索引可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)。索引訪問示意圖如圖所示。128索引訪問示意圖使用切片訪問列表元素的格式如下。listname[start:end:step]步長為1的切片訪問示意圖如圖所示。129步長為1的切片訪問示意圖130四、向列表中添加元素1.使用append方法添加元素append方法用于在列表的末尾追加元素，其語法格式如下。listname.append(obj)其中，listname表示要添加元素的列表；obj表示要添加到列表末尾的數(shù)據(jù)，它可以是單個元素，也可以是列表、元組等，但不能是單個的數(shù)字，因為int類型的對象不可迭代，下同。注意：當(dāng)給append方法傳遞列表或者元組時，該方法會將它們視為一個整體，作為一個元素添加到列表中，從而形成包含列表和元組的新列表。2.使用extend方法添加元素extend方法和append方法的不同之處在于，extend方法不會把列表或元組視為一個整體，而是把它們包含的元素逐個添加到列表中。extend方法的語法格式如下。listname.extend(obj)其中，listname表示要添加元素的列表；obj表示要添加到列表末尾的數(shù)據(jù)，需要是一個可迭代對象，它可以是單個元素，也可以是列表、元組等，但不能是單個的數(shù)字。1313.使用insert方法添加元素append方法和extend方法只能在列表末尾添加元素，如果希望在列表中間某個位置添加元素，可以使用insert方法。insert方法的語法格式如下。listname.insert(index,obj)其中，index表示指定位置的索引值。insert方法會將obj添加到listname列表第index個元素的位置。當(dāng)添加列表或者元組時，insert方法會將它們視為一個整體，作為一個元素添加到列表中，這一點和append方法是一樣的。132133五、從列表中刪除元素從Python列表中刪除元素一共有四種方法，按照不同的使用場景可以分為以下三類?！窀鶕?jù)目標(biāo)元素所在位置的索引進行刪除，可以使用del關(guān)鍵字或者pop方法?！窀鶕?jù)元素本身的值進行刪除，可以使用列表（list類型）提供的remove方法。●將列表中所有元素都刪除，可以使用列表（list類型）提供的clear方法。1.del關(guān)鍵字del是Python中的關(guān)鍵字，專門用來執(zhí)行刪除操作，它不僅可以刪除整個列表，還可以刪除列表中的某些元素。因為前面已經(jīng)詳細(xì)介紹過如何刪除列表變量，所以這里只講解如何刪除列表元素。del可以刪除列表中的單個元素（通過索引值），其格式如下。dellistname[index]其中，listname表示列表的名稱，index表示元素的索引值。134del也可以刪除中間一段連續(xù)的元素，其格式如下。dellistname[start:end]其中，start表示起始索引值，end表示結(jié)束索引值。del會刪除從索引值start到end之間的元素，不包括end位置的元素。1351362.pop方法pop方法用來刪除列表中指定索引處的元素，其字面意思為彈出，類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的“出?！辈僮?。其格式如下。listname.pop(index)其中，listname表示列表的名稱，index表示索引值。如果不寫index參數(shù)，默認(rèn)會刪除列表中的最后一個元素。大部分編程語言都會提供和pop方法相對應(yīng)的方法，即push方法，字面意思為壓入，該方法用來將元素添加到列表的尾部，類似于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的“入?！辈僮?。但是Python是個例外，Python并沒有提供push方法，因為完全可以使用append方法代替push方法實現(xiàn)其功能。1373.remove方法除了del關(guān)鍵字，Python還提供了remove方法，該方法會根據(jù)元素本身的值進行刪除操作。注意：remove方法只會刪除第一個和指定值相同的元素，而且必須保證該元素是存在的，否則會引發(fā)ValueError錯誤。4.clear方法clear方法用來刪除列表中的所有元素，即清空列表。138六、列表中元素的修改Python提供了兩種修改列表元素的方法，可以每次修改單個元素，也可以每次修改一組元素。1.修改單個元素修改單個元素非常簡單，直接對元素賦值即可。2.修改一組元素Python支持通過切片語法給一組元素賦值。在進行這種操作時，如果不指定步長（step參數(shù)），Python就不會要求新賦值的元素個數(shù)與原來的元素個數(shù)相同，這意味著，該操作既可以為列表添加元素，又可以為列表刪除元素。139七、列表中元素的查找Python列表提供了index方法和count方法，它們都可以用來查找元素，一個主要用于定位，另一個則用于統(tǒng)計數(shù)量。1.index方法index方法用來查找某個元素在列表中出現(xiàn)的位置（也就是索引），如果該元素不存在，則會導(dǎo)致ValueError錯誤。index方法的語法格式如下。listname.index(obj,start,end)其中，listname表示列表的名稱，obj表示要查找的元素，start表示起始位置，end表示結(jié)束位置。140start和end參數(shù)用來指定檢索范圍?！駍tart和end可以都不寫，此時會檢索整個列表?！袢绻粚憇tart不寫end，那么表示檢索從start到末尾的元素?！袢绻鹲tart和end都寫，那么表示檢索start和end之間的元素。index方法會返回元素所在列表中的索引值。1412.?count方法count方法用來統(tǒng)計某個元素在列表中出現(xiàn)的次數(shù)，其語法格式如下。listname.count(obj)其中，listname表示列表名稱，obj表示目標(biāo)元素。如果count返回0，表示列表中不存在該元素，所以count也可以用來判斷列表中的某個元素是否存在。任務(wù)3元組的使用1421.掌握元組的創(chuàng)建、刪除與修改方法。2.掌握對元組內(nèi)部元素進行訪問的方法。3.能進行元組創(chuàng)建、元組元素訪問、元組數(shù)據(jù)替換等操作。任務(wù)目標(biāo)143元組是一組有序序列，包含零個或多個對象引用。元組和列表十分相似，但元組是不可變的對象，即用戶不能修改、添加或刪除元組中的元素（但可以訪問元組中的元素）。元組的所有元素都放在一對小括號中，相鄰元素之間用逗號分隔。相關(guān)知識144元組的格式如下。(element1,element2,…,elementn)其中，element1～elementn表示元組中的元素，個數(shù)沒有限制，只要是Python支持的數(shù)據(jù)類型都可以，所以元組可以存儲整數(shù)、實數(shù)、字符串、列表、元組等任何類型的數(shù)據(jù)，并且在同一個元組中，元素的類型可以不同。145146一、元組的創(chuàng)建1.使用小括號“()”創(chuàng)建元組使用小括號“()”創(chuàng)建元組后，一般使用等號“=”將它賦給某個變量，具體格式如下。tuplename=(element1,element2,…,elementn)其中，tuplename表示變量名，element1～elementn表示元組的元素。147注意：（1）在Python中，元組通常都是使用一對小括號將所有元素括起來，但小括號不是必需的，只要將各元素用逗號隔開，Python就會將其視為元組。（2）當(dāng)創(chuàng)建的元組中只有一個字符串類型的元素時，該元素后面必須加一個逗號，否則Python解釋器會將它視為字符串。1482.使用tuple函數(shù)創(chuàng)建元組除了使用小括號“()”創(chuàng)建元組，Python還提供了一個內(nèi)置的函數(shù)tuple，用來將其他數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換為元組類型。tuple函數(shù)的語法格式如下。tuple(data)其中，data表示可以轉(zhuǎn)換為元組的數(shù)據(jù)（可迭代對象），包括字符串、元組、range對象等。149二、元組的刪除當(dāng)創(chuàng)建的元組不再使用時，可以通過del關(guān)鍵字將其刪除，例如以下程序。tup1=('Python','C++')print(tup1)deltup1print(tup1)150程序運行結(jié)果如下。('Python','C++')Traceback(mostrecentcalllast):File"d:\VSCode\code\4-3.py",line4,in<module>print(tup1)NameError:name'tup1'isnotdefined151三、元組元素的訪問和列表一樣，可以使用索引訪問元組中的某個元素（得到的是一個元素的值），也可以使用切片訪問元組中的一組元素（得到的是一個新的子元組）。使用索引訪問元組元素的格式如下。tuplename[i]其中，tuplename表示元組的名稱，i表示索引值。元組的索引可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)。152使用切片訪問元組元素的格式如下。tuplename[start:end:step]其中，start表示起始索引，end表示結(jié)束索引，step表示步長。以上兩種方式已在序列的使用任務(wù)中進行了詳細(xì)講解，這里不再贅述。153四、元組的修改前面提到，元組是不可變序列，元組中的元素不能被修改，所以只能將元組變量引用到一個新創(chuàng)建的元組對象中。另外，還可以通過元組拼接（使用加號“+”拼接元組）的方式生成一個拼接過后的元組。任務(wù)4字典的使用1541.掌握字典的創(chuàng)建、刪除與訪問方法。2.掌握對字典鍵值對的操作方法。3.能創(chuàng)建字典，并進行鍵值對的添加、修改和刪除等操作。任務(wù)目標(biāo)155字典是一種可變?nèi)萜髂Ｐ?，可存儲任意類型的對象。因為字典是無序的，所以不支持索引和切片。字典類型是Python中唯一的映射類型?！坝成洹笔菙?shù)學(xué)中的術(shù)語，指元素之間相互對應(yīng)的關(guān)系，即通過一個元素可以唯一找到另一個元素。字典映射示意圖如圖所示。相關(guān)知識156157字典映射示意圖158在字典中，習(xí)慣將各元素對應(yīng)的索引稱為鍵（key），各個鍵對應(yīng)的元素稱為值（value），鍵及其關(guān)聯(lián)的值稱為“鍵值對”。字典類型類似電話簿，如可通過電話簿中的姓名找到對應(yīng)的電話號碼。字典類型中的鍵就好比電話簿中的姓名，而這些鍵所對應(yīng)的值則相當(dāng)于對應(yīng)的電話號碼。通過字典的鍵，能夠迅速地檢索和獲取對應(yīng)的值，實現(xiàn)了高效的數(shù)據(jù)存儲和檢索。159字典類型所具有的主要特征見下表。字典類型所具有的主要特征160一、字典的創(chuàng)建1.使用大括號“{}”創(chuàng)建字典由于字典中每個元素都包含兩部分，分別是鍵（key）和值（value），因此，在創(chuàng)建字典時，鍵和值之間使用冒號分隔，相鄰元素之間使用逗號分隔，所有元素放在大括號中。使用大括號“{}”創(chuàng)建字典的語法格式如下。dictname={'key1':'value1','key2':'value2',…,'keyn':'valuen'}其中，dictname表示字典變量名，key1:value1~keyn:valuen表示各個元素的鍵值對。161使用type函數(shù)可以查看字典的數(shù)據(jù)類型名稱，具體如下。a={'Python版本':'3.9.2'}print(type(a))程序運行結(jié)果如下。<class'dict'>1622.使用fromkeys方法創(chuàng)建字典在Python中，可以使用字典類型提供的fromkeys方法創(chuàng)建帶有默認(rèn)值的字典，具體格式如下。dictname=dict.fromkeys(list,value=None)其中，list表示字典中所有鍵的列表；value表示默認(rèn)值，如果不寫，則為空值None。1633.使用dict函數(shù)創(chuàng)建字典通過dict函數(shù)創(chuàng)建字典的方法有多種，下表列出了常用的幾種方法，它們創(chuàng)建的都是同一個字典a。通過dict函數(shù)創(chuàng)建字典的方法164二、字典的刪除和列表、元組一樣，字典的刪除也是使用del關(guān)鍵字。字典的刪除示例如下。mark={'a':100,'b':200,'c':300}print(mark)delmarkprint(mark)165程序運行結(jié)果如下。{'a':100,'b':200,'c':300}Traceback(mostrecentcalllast):File"d:\VSCode\code\4-4.py",line4,in<module>print(mark)NameError:name'mark'isnotdefined166三、字典的訪問列表和元組可以通過索引來訪問元素，而字典不同，它通過鍵來訪問對應(yīng)的值。因為字典中的元素是無序的，每個元素的位置都不固定，所以字典不能像列表和元組那樣，采用切片的方式一次性訪問多個元素。字典訪問元素的具體格式如下。dictname[key]其中，dictname表示字典變量名，key表示鍵名。注意：鍵必須是存在的，否則會報錯。167除了上面這種方式，更推薦使用dict類型提供的get方法來獲取指定鍵對應(yīng)的值。當(dāng)指定的鍵不存在時，get方法不會拋出異常。get方法的語法格式如下。dictname.get(key,default=None)其中，dictname表示字典變量的名稱；key表示指定的鍵；default用于指定要查詢的鍵不存在時此方法返回的默認(rèn)值，如果不手動指定，則返回None。注意：當(dāng)鍵不存在時，get方法返回空值None，如果想明確地提示用戶該鍵不存在，可以手動設(shè)置get方法的第二個參數(shù)。168四、字典鍵值對的添加為字典添加新的鍵值對很簡單，直接給不存在的key賦值即可，具體語法格式如下。dictname[key]=value其中，dictname表示字典變量名；key表示新的鍵；value表示新的值，只要是Python支持的數(shù)據(jù)類型都可以。169下面的代碼演示了在現(xiàn)有字典上添加新元素的過程。mark={'a':100,'b':200,'c':300}mark['d']=400print(mark)程序運行結(jié)果如下。{'a':100,'b':200,'c':300,'d':400}170五、字典鍵值對的修改Python字典中鍵的名稱不能被修改，只能修改值。字典中各元素的鍵必須是唯一的，因此，如果新添加元素的鍵與已存在元素的鍵相同，那么已存在元素的鍵所對應(yīng)的值就會被新的值替換掉，以此達到修改元素值的目的。171六、字典鍵值對的刪除如果要刪除字典中的鍵值對，依然可以使用del關(guān)鍵字。使用del關(guān)鍵字刪除鍵值對的程序示例如下。mark={'a':100,'b':200,'c':300}delmark['a']print(mark)程序運行結(jié)果如下。{'b':200,'c':300}172七、字典是否存在指定鍵值對的判斷如果要判斷字典中是否存在指定鍵值對，首先應(yīng)判斷字典中是否有對應(yīng)的鍵。判斷字典中是否存在指定鍵值對的鍵，可以使用in或notin運算符。例如以下程序。mark={'a':100,'b':200,'c':300}print('a'inmark)程序運行結(jié)果如下。True任務(wù)5集合的使用1731.掌握集合的創(chuàng)建與刪除操作。2.掌握對集合內(nèi)元素的操作方法。3.掌握集合的交集、并集、差集及對稱差集運算方法。4.能進行集合創(chuàng)建、刪除與添加元素、交集和并集運算等操作。任務(wù)目標(biāo)174Python中的集合和數(shù)學(xué)中的集合概念一樣，都是用來保存不重復(fù)的元素，即集合中的元素都是唯一的，互不相同。集合中的所有元素都放在一對大括號“{}”中，相鄰元素之間用逗號分隔。集合的語法格式如下。{element1,element2,…,elementn}相關(guān)知識175176其中，element表示集合中的元素，其個數(shù)沒有限制。同一集合中，只能存儲不可變的數(shù)據(jù)類型，包括整數(shù)型、浮點型、字符串型、元組，無法存儲列表、字典、集合這些可變的數(shù)據(jù)類型，否則Python解釋器會報TypeError錯誤。注意：數(shù)據(jù)必須是唯一的，因為集合對于每種數(shù)據(jù)元素只保留一份。另外，由于Python中的集合是無序的，所以每次輸出元素的排列順序可能都不相同。177一、集合的創(chuàng)建Python提供了兩種創(chuàng)建集合的方法，分別是使用大括號“{}”創(chuàng)建集合和使用set函數(shù)將列表、元組等類型的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為集合。1.使用大括號“{}”創(chuàng)建集合在Python中，創(chuàng)建集合可以像列表、元組和字典一樣，直接將集合賦給變量，從而達到創(chuàng)建集合的目的，其語法