Python 入门第四天：列表、元组、字符串、集合与字典

程序通常需要同时处理多个数据。例如，保存一个班级的学生姓名、记录一件商品的信息，或者统计文章中出现过哪些单词。

如果为每个数据分别创建变量，代码会变得非常混乱。Python 提供了多种“数据容器”，可以把多个数据组织在一起。常用的数据容器包括列表、元组、字符串、集合和字典。

一、认识数据容器

数据容器就是可以存放多个数据的数据类型。例如：

students = ["小明", "小红", "小刚"]

变量 students 中同时保存了三个学生姓名。

Python 常用容器的特点如下：

不同容器适合不同的场景。学习时不必一次记住所有方法，先理解它们之间的区别，再通过练习熟悉常用操作。

二、列表的定义

列表可以保存多个数据，并且列表中的数据可以修改。

定义列表时使用中括号，元素之间使用英文逗号分隔：

names = ["小明", "小红", "小刚"]
numbers = [10, 20, 30]

列表可以保存不同类型的数据：

data = ["Python", 100, 3.14, True]

不过，实际开发中通常会让一个列表保存含义相近的数据，以便阅读和处理。

定义空列表有两种方式：

list1 = []
list2 = list()

列表中的每一个数据都叫作元素。

三、使用下标访问列表

列表中的每个元素都有自己的编号，这个编号叫作下标或索引。

Python 的下标从 0 开始：

names = ["小明", "小红", "小刚"]

print(names[0])
print(names[1])
print(names[2])

运行结果：

小明
小红
小刚

如果访问了不存在的下标，程序会出现 IndexError：

print(names[5])

Python 还支持负数下标。-1 表示最后一个元素，-2 表示倒数第二个元素：

print(names[-1]) # 小刚
print(names[-2]) # 小红

列表中还可以继续保存列表，这叫作嵌套列表：

students = [
["小明", 18],
["小红", 17]
]

print(students[0]) # ["小明", 18]
print(students[0][0]) # 小明
print(students[1][1]) # 17

第一个下标选择外层元素，第二个下标继续选择内层元素。

四、列表的常用操作

1. 查找元素下标

index() 可以查找元素第一次出现的位置：

names = ["小明", "小红", "小刚"]

position = names.index("小红")
print(position) # 1

如果元素不存在，程序会出现 ValueError。因此，可以先使用 in 判断：

if "小李" in names:
print(names.index("小李"))
else:
print("没有找到小李")

2. 修改元素

列表可以根据下标修改数据：

names = ["小明", "小红", "小刚"]
names[1] = "小李"

print(names)

结果为：

['小明', '小李', '小刚']

3. 添加元素

使用 append() 在列表末尾添加一个元素：

names.append("小王")

使用 insert() 在指定位置插入元素：

names.insert(1, "小美")

使用 extend() 把另一个容器中的元素逐个添加到列表末尾：

names.extend(["小张", "小赵"])

要注意 append() 和 extend() 的区别：

numbers = [1, 2]

numbers.append([3, 4])
print(numbers) # [1, 2, [3, 4]]

append() 会把整个列表当作一个元素。

numbers = [1, 2]

numbers.extend([3, 4])
print(numbers) # [1, 2, 3, 4]

extend() 会把元素逐个加入原列表。

4. 删除元素

根据下标删除：

names = ["小明", "小红", "小刚"]

del names[1]
print(names)

pop() 可以删除并返回指定下标的元素：

deleted_name = names.pop(0)
print(deleted_name)

remove() 根据元素内容删除第一次出现的数据：

names.remove("小刚")

清空整个列表可以使用 clear()：

names.clear()

5. 统计元素数量

len() 可以获取列表长度：

numbers = [10, 20, 30, 40]

print(len(numbers)) # 4

count() 可以统计某个元素出现的次数：

numbers = [10, 20, 10, 30, 10]

print(numbers.count(10)) # 3

五、遍历列表

使用 for 循环可以逐个处理列表中的元素：

names = ["小明", "小红", "小刚"]

for name in names:
print(name)

也可以配合条件判断进行统计：

scores = [88, 45, 92, 60, 55]
pass_count = 0

for score in scores:
if score >= 60:
pass_count += 1

print(f"一共有{pass_count}人成绩及格")

如果需要根据下标遍历，可以结合 range() 和 len()：

for index in range(len(names)):
print(index, names[index])

六、元组

元组和列表很相似，也可以保存多个不同类型的数据。最大的区别是：元组定义后不能修改。

元组使用小括号定义：

info = ("小明", 18, "北京")

也可以省略小括号：

info = "小明", 18, "北京"

定义空元组：

data = ()
data = tuple()

定义只有一个元素的元组时，必须在元素后面添加逗号：

number = (10,)

如果没有逗号：

number = (10)

它只是整数 10，不是元组。

元组支持下标、index()、count() 和 len()：

data = ("Python", "Java", "Python")

print(data[0])
print(data.index("Java"))
print(data.count("Python"))
print(len(data))

但不能直接修改元组元素：

data[0] = "C++" # 报错

元组适合保存不希望被意外修改的数据，例如坐标、日期或者固定配置。

七、字符串也是数据容器

字符串可以看作由多个字符组成的容器：

text = "Python"

print(text[0]) # P
print(text[-1]) # n

字符串和元组一样，内容不能直接修改：

text[0] = "J" # 报错

如果需要修改字符串，通常会创建一个新字符串。

常用字符串操作

查找字符串出现的位置：

text = "hello python"

print(text.index("python"))

替换内容：

new_text = text.replace("python", "world")
print(new_text)

replace() 不会修改原字符串，而是返回一个新字符串。

按照指定内容分割字符串：

data = "Python,Java,C++"

languages = data.split(",")
print(languages)

去除字符串两端的空格：

name = " 小明 "

print(name.strip())

去除两端指定字符：

text = "###Python###"

print(text.strip("#"))

统计内容出现的次数：

text = "banana"

print(text.count("a")) # 3
print(len(text)) # 6

八、序列切片

列表、元组和字符串都具有连续、有序、可以使用下标访问等特点，通常可以称为序列。

序列支持切片操作：

序列[开始下标:结束下标:步长]

切片遵循“左闭右开”原则，包含开始位置，但不包含结束位置。

例如：

numbers = [0, 1, 2, 3, 4, 5]

print(numbers[1:4]) # [1, 2, 3]
print(numbers[:3]) # [0, 1, 2]
print(numbers[3:]) # [3, 4, 5]
print(numbers[::2]) # [0, 2, 4]

切片也可以用于字符串和元组：

text = "Python"

print(text[0:3]) # Pyt

使用负数步长可以反转序列：

print(text[::-1]) # nohtyP

切片得到的通常是一个新的序列，不会直接修改原数据。

九、集合

集合使用大括号定义，主要特点是元素不能重复：

numbers = {1, 2, 3, 3, 2}

print(numbers)

重复数据会被自动去除。

定义空集合时不能使用 {}，因为 {} 表示空字典。正确写法是：

data = set()

集合不支持下标访问：

numbers[0] # 报错

常用操作包括：

numbers = {1, 2, 3}

numbers.add(4) # 添加元素
numbers.remove(2) # 删除指定元素
value = numbers.pop() # 取出一个元素
numbers.clear() # 清空集合

集合还可以进行数学中的集合运算：

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

print(set1.difference(set2)) # set1有、set2没有
print(set1.union(set2)) # 合并两个集合

difference() 不会修改原集合，而 difference_update() 会直接修改调用它的集合。

集合特别适合数据去重：

names = ["小明", "小红", "小明", "小刚"]

unique_names = set(names)
print(unique_names)

十、字典

字典使用“键值对”保存数据。每个键对应一个值：

student = {
"name": "小明",
"age": 18,
"score": 95
}

字典中的数据不是通过数字下标获取，而是通过键获取：

print(student["name"])
print(student["score"])

字典的键不能重复。如果重复定义同一个键，后面的值会覆盖前面的值：

data = {
"name": "小明",
"name": "小红"
}

print(data["name"]) # 小红

定义空字典有两种方式：

data1 = {}
data2 = dict()

字典的常用操作

新增或修改数据：

student["city"] = "北京"
student["score"] = 98

删除数据：

del student["age"]

安全获取数据：

print(student.get("name"))
print(student.get("phone", "暂无手机号"))

如果使用 student["phone"] 获取不存在的键，程序会出现 KeyError；使用 get() 时可以提供默认值。

获取所有键、值和键值对：

print(student.keys())
print(student.values())
print(student.items())

遍历字典：

for key, value in student.items():
print(f"{key}：{value}")

清空字典和统计键值对数量：

print(len(student))
student.clear()

字典适合保存具有明确属性的数据，例如学生信息、商品信息和用户资料。

十一、如何选择数据容器

面对不同需求时，可以按照下面的方式选择：

• 数据需要保持顺序，并且可能修改：使用列表；
• 数据需要保持顺序，但不允许修改：使用元组；
• 需要保存文本：使用字符串；
• 需要去除重复数据，或者进行集合运算：使用集合；
• 需要通过名称查找对应的数据：使用字典。

例如，一个班级的学生姓名可以使用列表：

students = ["小明", "小红", "小刚"]

一个学生的详细信息可以使用字典：

student = {
"name": "小明",
"age": 18,
"scores": [90, 88, 95]
}

不同容器还可以互相嵌套，从而表示更加复杂的数据结构。

十二、总结

数据容器是 Python 中非常重要的基础知识。列表有序、可重复并且可以修改；元组有序但不能修改；字符串用于保存文本；集合中的元素不能重复；字典通过键值对保存数据。