《Python程序设计基础(第2版)》课件 03Python容器数据类型

Python程序设计基础第3章Python容器数据类型教师：xxx第3章Python容器数据类型3.1列表list3.2元组tuple3.3字典dict3.4集合set3.5可变类型和不可变类型第3章Python容器数据类型除基本类型外，Python还提供了容器数据类型，可容纳批量数据。容器类型主要分为:序列类型、映射类型和集合类型。序列类型的元素都有索引序号，有序排列，可通过索引访问元素。序列类型包括：字符串、列表和元组。s='abc';s[0];s[1];lst=[10,20,15];lst[0];lst[2];映射类型的元素由键（key）和值（value）组成，称为“键值对”，键必须唯一。字典属于映射类型。s={'name':'张杰','age':20};s['name'];s['age']=21集合类型中的元素无序(不能用索引访问)且不允许重复，类似数学中的集合。s=set((1,3,8,7))3.1列表list列表：Python中最常用的序列类型。它由一系列包含在方括号“[]”中的元素组成，元素之间用逗号分隔。lst=[10,20,30,40,50]列表具有如下特性：(1)列表中元素类型可以相同，也可以不同；(2)每个元素都有索引和值两个属性，索引用于标识元素在列表中的位置，值指的是元素对应的值。例如lst[0],lst[-1]索引可用正索引和负索引。正索引从0开始，-1则对应最后一个元素。从左向右递增从右向左递减3.1列表list3.1.1创建列表和存取列表元素创建格式：x=[元素1,元素2,…]或

x=list(对象)In:lst=[] #创建空列表

或lst=list()In:

[12,3.0,'python'] #列表元素的数据类型可以不同In:list('python') #字符串的每个字符为列表的一个元素Out:['p','y','t','h','o','n']In:lst=list(range(5))#[0,1,2,3,4]In:lst=list(range(1,10,2))#[1,3,5,7,9]3.1列表list3.1.2列表基本操作1.访问列表元素可以使用索引访问列表中的元素，其格式为：列表对象[index]index：元素索引例：访问列表中元素（1）获取lst列表中索引为1,-1的元素(序号从0开始)In:lst=[1,2,3]In:lst[1],lst[-1]Out:(2,3)注意:该列表3个元素，对应索引0，1，2。lst[3]将报错，下标越界。3.1列表list（2）修改lst列表中索引为1的元素的值In:lst=[1,2,3]In:lst[1]=5 #将索引为1的元素的值修改为5Out:[1,5,3]2.列表合并可以使用运算符“+”将两个列表合并在一起。In:[1,2]+[3,'abc']Out:[1,2,3,'abc']3.重复可以使用运算符“*”创建具有重复元素的列表。In:[1,2]*3#创建元素“1,2”重复3次的列表Out:[1,2,1,2,1,2]3.1列表list4.迭代迭代操作用于遍历列表中的元素。lst=[1,2,3,4]forxinlst:print(x)#将输出1，2，3，4，分4行5.成员判断使用“in”操作符判断对象是否属于列表，返回逻辑值。In:2in[1,2,3]Out:TrueIn:5in[1,2,3]Out:False3.1列表list3.1.3列表常用函数表3.1列表对象lst的常用函数

函数名说明lst.append(x)在尾部添加新元素xlst.index(x)返回x在列表中的索引位置，不含x将返回一个运行时错误lst.count(x)统计指定元素值x的出现次数dellst[index]删除列表对象中索引为index的元素lst.extend(lst2)将lst2的元素添加到lst中lst.insert(index,x)在index位置插入新元素xlen(lst)列表长度(注意：不能写为lst.len)lst.pop()删除尾部元素，并返回删除对象lst.remove(x)删除元素xlst.reverse()将列表元素前后颠倒lst.sort()默认从小到大排序3.1列表list【例】列表常用函数的应用（1）在lst列表末尾添加元素,定位元素In:lst=[1,2,3]In:lst.append(5)#末尾插入In:lstOut:[1,2,3,5]In:lst.index(1) #数据1在列表的第0个位置Out:0In:lst.index(4) #将报错，列表中不包含数据4ValueError:4isnotinlist（2）统计lst列表中元素值2出现的次数In:lst=[1,2,2,2,3]In:lst.count(2)Out:3#2出现了3次In:lst.count(4) #不含4，返回0次Out:03.1列表list（3）删除lst列表索引为1的元素In:lst=[1,2,3]In:dellst[1] #del方法是独立的，可删除所有变量

In:lstOut:[1,3]（4）将列表x中元素添加到lst列表中去In:lst=[1,2,3]In:x=[4,5]In:lst.extend(x)In:lstOut:[1,2,3,4,5]lst.extend(4)#错误,extend方法要求括号内应为列表。lst.extend和lst.append效果不同，对比如下：lst2=[1,2,3]lst2.append(x)Out:[1,2,3,[4,5]]#x作为一个整体append添加到lst2的末尾3.1列表list（5）在lst列表索引为1的位置插入值5lst=[1,2,3]lst.insert(1,5)#1是索引位置Out:[1,5,2,3]lst.insert(0,8)Out:[8,1,5,2,3]（6）获取lst列表的长度，即列表元素的个数lst=[1,2,3]len(lst)Out:3sum(lst) #求和6sum(lst)/len(lst) #求平均值23.1列表list（7）pop删除lst列表指定索引位置的元素，并返回该删除元素lst=[1,2,3]x=lst.pop(1)In:xOut:2In:lstOut:[1,3]（8）remove删除列表元素，如有多个，只删第一个lst=[1,2,3,2,2,2,4]lst.remove(2) lstOut:[1,3,2,2,2,4]while2inlst:#循环,删除所有的2lst.remove(2)3.1列表list（9）将lst列表中元素反转lst=[1,2,5,4]lst.reverse()lstOut:[4,5,2,1]（10）对lst列表中元素排序，参数reverse=True为逆序从大到小排序，默认reverse=False升序。lst=[1,4,3,5,2]lst.sort()#改变列表自身lstOut:[1,2,3,4,5]如果排序时不想改变旧列表，可写为lst2=sorted(lst)。sorted()函数排序后返回新的有序列表，原列表不变。3.1列表list列表逆序排序lst=[1,4,3,5,2]lst.sort(reverse=True)#参数reverse=True表示逆序从大到小lstOut:[5,4,3,2,1]注意:列表涉及数据变动的方法一般都直接改变列表本身，没有返回值(可视为返回空值None)，应写为"lst.方法(),不要写为lst=lst.方法()"例如"

lst=lst.sort()，lst=lst.append(5)"的写法都是错误的，因为没有返回值，则返回None,lst=None将丢失原有的列表。3.1列表list3.1.4切片列表的切片操作是从列表中获得多个元素的操作。切片格式：

列表对象[start:end:step]start：切片的开始索引位置，可省略，默认为0；end：切片的终止索引位置（不包括），可省略，默认为列表长度；step：步长，表示截取数据的步长，正数表示从左向右截取，负数表示从右向左截取，可省略但不能为0，默认为1。lst=[1,2,3,5,6,7]lst[1:4]Out:[2,3,5] 3.1列表list【例】列表切片应用In:lst=[1,2,3,4,5]#从左向右截取列表lst从索引1到索引3的元素In:lst[1:4] Out:[2,3,4]In:lst[1:] #截取列表lst从索引为1到末尾的元素Out:[2,3,4,5]In:lst[:4] #截取列表lst从索引0到索引3的元素Out:[1,2,3,4]#截取列表lst从索引为1到索引为3，步长为2的元素In:lst[1:4:2] Out:[2,4]3.1列表list【例】列表切片应用In:lst=[1,2,3,4,5]In:lst[-4:-1] #截取列表lst从索引为-4到索引为-2Out:[2,3,4]#步长为负,从右向左截取列表lst从索引为3到索引为1的元素#步长为负时要求起始索引>结束索引，否则切片将为空In:lst[3:0:-1] Out:[4,3,2]#步长为负,从右向左截取列表lst从索引为-2到索引为-4的元素In:lst[-2:-5:-1] Out:[4,3,2]3.1列表list3.1.5列表生成方式1.产生一个数值递增列表range()函数可以产生一个数值递增的可迭代对象，基本格式为：range(start,end,step)start：起始元素值，可以省略，默认为0；end：结束元素值（不包括end），不能省略；step：整数步长，正数表示数值递增，负数表示数值递减，可以省略但不能为0，默认为1。

注意：range函数不直接生成所有数据，一般配合for或list使用。#产生一个数值从1到4的迭代对象itit=range(1,5) lst=list(it)

#由迭代对象创建列表lstOut:[1,2,3,4]list(range(2,10,2))#步长2，得到[2,4,6,8]3.1列表list2.产生多维列表多维列表可视为列表中嵌套列表。例如，二维列表可以看作是每一个元素都是一维列表的列表，三维列表可以看作是每一个元素都是二维列表的列表。例：创建一个二维列表lst=[[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]lst[0]#输出[1,2,3,4]lst[0][1]#输出2,不能写为lst[0,1]1234567891011123.1列表list例：多维列表的访问。lst=[[1,2,3,4],[5,6,7,8],[9,10,11,12]]#获取第0维索引为1，第1维索引为2的数据lst[1][2] Out:7#获取第0维索引为1的数据，是一个一维列表lst[1] Out:[5,6,7,8]在访问多维列表中的元素时，使用如下格式：列表对象[索引][索引]其中第一个“[]”为列表的第0维，第二个为第1维，以此类推。3.1列表list3列表生成式列表还可用列表生成式语法产生。新列表对象=[表达式for变量in可迭代对象<if条件>] 它表示从可迭代对象中取得变量的值，代入表达式计算得到新值，由这些新值构成新的列表。<if条件>是可选的，如果有筛选条件，那么满足条件的值才能加入新列表。lst=[0,1,2,3,4,5]#列表生成式，将lst列表中的每个元素平方，得到列表lst2lst2=[x**2forxinlst] lst2Out:[0,1,4,9,16]#抽取在lst2中但不在lst中的元素得到列表lst3lst3=[xforxinlst2ifxnotinlst]lst3Out:[9,16][xforxinrange(20)ifx%3==0]#[0,20)内的3的倍数Out:[0,3,6,9,12,15,18]3.1列表list编程：生成100个0-9的随机整数，计算平均值，统计每个数的出现次数。importrandomlst=[random.randint(0,9)for_inrange(100)]print('平均值为:',sum(lst)/len(lst))forxinrange(10):print(f'{x}的个数为{lst.count(x)}')3.2元组tuple元组是用一对圆括号“()”定义的序列，元素间逗号分隔。例如:yz=(3,4,5,3);yz[1]元组创建后，元组中的值不能修改(增/删/改)。3.2.1创建元组和存取元组元素1.元组创建可以用圆括号“yz=(值1，值2...)”创建，也可用

yz=tuple(可迭代对象)来创建。可迭代对象：字符串、列表、元组、字典、集合等yz=(3,4,5)yz=3,4,5#可以省略()yz=3,#如果创建只含一个元素的元组，必须有,yz=tuple('python')#('p','y','t','h','o','n')3.2元组tuple例：创建三个元素的元组tpl=(1,2,3) #使用“()”创建元组tplOut:(1,2,3)#使用tuple()函数创建元组，将列表转为元组tpl2=tuple([1,2,3]) tpl2Out:(1,2,3)

it=range(1,5) #产生可迭代对象#使用tuple()函数创建元组，参数为可迭代对象tpl=tuple(it) tplOut:(1,2,3,4)3.2元组tuple2.索引和切片【例】元组的索引操作和切片操作（1）访问元组tpl中索引为1的元素tpl=(1,2,3)tpl[1]Out:2tpl[1]=10 #报错,元组不允许修改tpl.append(20) #报错,元组不能增加元素（2）截取元组tpl从索引位置为1到索引位置为3的元素tpl=(1,2,3,4,5)tpl[1:4]Out:(2,3,4)3.2元组tuple3.其他操作（1）元组求长度tpl=(1,2,3)len(tpl)Out:3（2）合并两个元组y1=(1,2,3);y2=(4,5)y3=y1+y2Out:(1,2,3,4,5)注意，由于元组不能修改，因此合并元组不是在已有的元组中添加元素，而是产生一个新元组。id(y1)#显示y1的内存地址y1=y1+y2 #算不算在y1元组增加数据？id(y1)#可观察到前后两个id()返回的地址不同，说明不是旧的y13.2元组tuple（4）迭代元组中所有元素tpl=(1,2,3)forxintpl:print(x)（3）重复，创建一个元素“1,2”重复3次的元组(1,2)*3#(1,2,1,2,1,2)（5）判断对象是否为元组中的元素2in(1,2,3) #True5in(1,2,3) #False（6）统计tpl元组中元素值2出现的次数tpl=(1,2,2,2,3)tpl.count(2) #33.2元组tuple3.2.2元组和列表的差异元组不能修改，元组更节省内存，适合作为函数参数或返回值传递。

观察列表和元组对象支持的方法:dir([1,2])#列表对象支持11个方法dir((1,2))#元组对象仅支持count,index两个方法列表和元组相互转换的函数为tuple(lst)和list(tpl)。例：将tpl元组中索引位置1的值改为5。tpl=(1,2,3)lst=list(tpl) #先将元组转为列表lst[1]=5tpl=tuple(lst) #再将列表转为元组tplOut:(1,5,3)3.2元组tuple3.2.3序列操作函数表3.2常用的序列操作函数函数名功能all()判断序列对象的每个元素是否都为Trueany()判断序列对象是否有为True值的元素range(start,stop[,step])产生一个从start开始，到stop结束（不包括stop）的序列，step为步长，start默认值为0，step默认值为1reversed()反转序列,生成新的可迭代对象sorted(iter)对序列对象iter进行排序，返回一个新的有序列表zip(iter1[,iter2,…])将多个迭代对象相同位置的元素聚合成元组，返回一个以元组为元素的可迭代对象enumerate(iter)返回由(序号,值)构成的元组对3.2元组tuple【例】常用的序列操作函数score=[90,61,70]lst=[x>60forxinscore]#[True,True,True]all(lst) #判断lst是否所有元素都可视为TrueOut:Trueall([0,1,2,'Python']) #0对应的布尔值为FalseOut:Falseany([0,1,2,'Python']) #是否有元素为真Out:Truelst=[3,2,5,4]sorted(lst) #排序返回新列表，旧的不变Out:[2,3,4,5]3.2元组tuplelst=[3,2,5,4]r=reversed(lst) #反转，生成可迭代对象rlist(r) #由可迭代对象创建列表Out:[4,5,2,3]#zip产生一个以两个列表元素聚合成元组的新迭代对象z=zip(['a','b','c'],[1,2,3])list(z) #由可迭代对象创建列表Out:[('a',1),('b',2),('c',3)]fori,vinenumerate(['x','y','z']): #返回(序号,值)元组对

print(i,v) #i是序号,v是数据Out:0x1y2z3.2元组tuple编程：构造10个学生元组对(姓名,分数),存入学生列表stu，输出列表及平均分和不及格人数。姓名用'A','B',.....'J'对应，分数为(40,100)之间随机整数。importrandomstu=[] #先创建空列表forcin'ABCDEFGHIJ':yz=(c,random.randint(40,100))stu.append(yz) #学生元组加入列表print(stu)score=sum([s[1]forsinstu]) #用列表生成式计算总分print('平均分:',score/len(stu))stu2=[sforsinstuifs[1]<60] #抽取不及格，得到stu2print('不及格人数:',len(stu2))3.3字典dict字典(dict)是映射(Map)类数据(非序列)，是由键值对构成的数据容器。搜索字典中的元素，首先查找键，根据键获取对应的值。这是一种高效、快速的查找方法。字典中键必须唯一，不能重复，值可以重复。键必须是不可变数据(不能是列表/字典/集合等可变数据)，值可以是任何数据。role={'life':100,'武力':200,

1:12,2:20}stu={'id':'1','name':'john','age':20,'score':[89,90]}type(role)Out:dict#字典类型3.3字典dict3.3.1创建字典和存取键值对1.创建字典di={} #空字典di={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}di=dict(学号='001',姓名='zhangsan',年龄=19)#di2错误，键不能是可变类型(如列表或集合)di2={[1,2]:"A",{3}:"A"}字典中的每个元素都包含键和值两部分。键和值用冒号“:”隔开，键值对之间用逗号“,”分开。创建格式为：{键1:值1,键2:值2,…}或dict(键1=值1,键2=值2,…)3.3字典dict2.字典的访问访问字典元素的格式为:字典对象[key]key：字典中元素的键,返回该键对应的值注：只能通过键访问值，不能通过值取得键。例：访问字典中元素dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct['姓名']Out:'zhangsan'dct['001']#错误，没有'001'键KeyError:'001'dct[1]#错误，字典不是序列类，没有索引序号3.3字典dict3.添加和修改字典元素

字典元素的添加和修改格式为：字典对象[key]=valuekey：元素的键；value：元素的值注：当key存在就是修改，key不存在则是添加例dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}#添加键为“性别”，值为“男”的数据dct['性别']='男' dctOut:{'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19,'性别':'男'}dct['年龄']=20 #修改“年龄”的值为20dctOut:{'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':20,'性别':'男'}3.3字典dict3.3.2字典对象dct的常用方法

函数名说明dct.clear

()清除字典中所有元素dct.copy()复制整个字典deldct[key]删除字典对象中键为key的元素dct.get(key,default)返回键key对应的值，如不存在key键则返回defaultdct.items()返回所有键值对dct.keys()返回所有键dct.values()返回所有值dct.update(dct2)用字典dct2的数据更新字典dctdct.pop(key,default)返回键key对应的值，并删除该元素，如不存在key键则返回default3.3字典【例】字典常用函数的应用（1）clear清除字典对象中所有元素dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct.clear()dctOut:{}（2）复制字典对象dctdct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}d=dct.copy()dOut:{'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}d==dctOut:True3.3字典（3）删除字典对象中的元素dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}deldct['年龄']dctOut:{'学号':'001','姓名':'zhangsan'}（4）获得字典对象中键对应的值dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct.get('年龄')#获取字典中键为“年龄”的值Out:19dct['性别']#将报错dct.get('性别')#字典中无“性别”键则返回空值Nonedct.get('性别','男')

#字典中无"性别"键，默认返回"男"Out:'男'3.3字典（5）获得字典对象中键对应的值，并删除该元素dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}#返回字典中键为“年龄”的值，并删除该元素x=dct.pop('年龄') xOut:19dctOut:{'学号':'001','姓名':'zhangsan'}（6）获得字典对象中所有键dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct.keys() #获取字典中所有的键Out:dict_keys(['学号','姓名','年龄'])forkeyindct:#默认遍历所有的键print(key)3.3字典（7）获得字典对象中所有值dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct.values() #获取字典中所有的值Out:dict_values(['001','zhangsan',19])（8）获得字典对象中所有键值对dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}dct.items() #获取字典中所有的键值对Out:dict_items([('学号','001'),('姓名','zhangsan'),('年龄',19)])#遍历字典fork,vindct.items():print(k,v)3.3字典（9）利用其它字典数据更新字典dct中元素dct={'学号':'001','姓名':'zhangsan','年龄':19}d={'学号':'002','年龄':20,

'性别':'女'}#根据字典d中数据修改字典dctdct.update(d) dctOut:{'学号':'002','姓名':'zhangsan','年龄':20

,'性别':'女'}3.3字典s='Pythonisaneasytolearn,powerfulprogramminglanguage.Ithasefficienthigh-leveldatastructuresandasimplebuteffectiveapproachtoobject-orientedprogramming.'dct={}#统计结果类似{'p':7,'y':2,...}forcins.lower():#字符c初始次数为0，逐次累加dct[c]=dct.get(c,0)+1#此处不能写为dct[c]=dct[c]+1print(dct)#输出统计结果#排序：items()得到键值对元组，x[1]是次数，从大到小排lst=sorted(dct.items(),key=lambdax:x[1],reverse=True)print(lst)#输出有序的统计列表,lambda见第5章编程：练习字典应用,统计下面一句英文中每个字母的出现次数。3.4集合set集合是由0个或多个元素构成的无序数据集，集合中的元素不允许重复，可利用集合快速自动去重。集合是可变数据，可以向集合中添加或删除元素集合是无序的(无索引序号的概念)，不支持索引操作。3.4.1创建集合集合可用标记“{}”创建，各元素用逗号分开。创建格式为：{元素1,元素2,…}或

set(可迭代对象)s={1,3,4}#s={1,1,3,3,3,4}将自动去重type(s)Out:set3.4集合set【例】创建集合set() #创建空集合,d={}将创建空字典Out:set()s={'C++','Java','Python'} #创建3个元素的集合Out:{'Java','C++','Python'}

set((1,1,2,3,3,3)) #创建集合时会自动去重Out:{1,2,3}创建空集合只能用set()函数,不能用{},

{}创建的是空字典。3.4集合set3.4.2遍历集合只能通过迭代来遍历集合中所有元素，不能用索引访问。【例】遍历集合ss={'C++','Java','Python'}

forxins:print(x)Out:#输出顺序可能和创建时的顺序不一致,集合是无序的C++PythonJava3.4集合set3.4.3集合对象s的操作函数函数名说明s.add(x)若集合中不存在元素x则添加s.clear

()清除所有元素s.copy()复制整个集合len(s)返回集合s的元素个数s.pop()随机返回集合中一个元素，并删除该元素s.remove(x)如存在x则删除,如不存在则报错s.discard(x)如存在x则删除,如不存在也不报错s.update(s2)将另一个集合s2的元素添加到s中3.4集合set【例】集合的常用函数（1）向集合中添加元素s={'C++','Java','Python'}s.add('PHP')sOut:{'PHP','Java','C++','Python'}（2）删除集合中元素s={'C++','Java','Python'}s.remove('Java')#删除元素,不存在该元素将报错sOut:{'C++','Python'}s.discard('Java') #删除元素,不存在也不报错3.4集合set（3）清空集合s={'C++','Java','Python'}s.clear() （4）复制集合s={'C++','Java','Python'}x=s.copy()x==sOut:True（5）将集合t中元素添加进来s={'C++','Java','Python'}t={'PHP','C++'}s.update(t) #将集合t的新数据添加到ssOut:{'PHP','C++','Java','Python'}3.4集合set（6）随机返回集合中一个元素s={'C++','Java','Python'}#随机返回一个元素，并在集合中删除该元素x=s.pop()xOut:'Java'sOut:{'C++','Python'}（7）获取集合元素个数s={'C++','Java','Python'}len(s)Out:33.4集合set3.4.4集合运算：并、交、差运算符说明S&T交集。返回一个在两个集合S和T中都存在的元素构成的新集合S|T并集。返回一个包含了两个集合S和T所有元素的新集合S-T差集。返回一个在集合S存在，但在集合T不存在的元素的新集合S^T对称差集。返回仅存于一个集合，没有同时存在于两个集合的元素S==T如果集合S和集合T中元素相同，返回True，否则返回FalseS!=T如果集合S和集合T中元素不相同，返回True，否则返回FalseS<=T子集测试。如果集合S是集合T的子集，则返回True，否则返回FalseS<T真子集测试。如果集合S是集合T的真子集，则返回True，否则返回FalseS>=T超集测试。如果集合S是集合T的超集，则返回True，否则返回FalseS>T真超集测试。如果集合S是集合T的真超集，则返回True，否则返回False3.4集合set【例】常见的集合运算符s={10,20,30}t={20,30,40}s&t #交集Out:{20,30}s|t #并集Out:{20,40,10,30}s-t #差集Out:{10}s^t #对称差集Out:{40,10}3.4集合set【例】常见的集合运算符{1,2,3}=={2,3,1} #判断元素是否相同Out:Trues={10,20,30}t={10,20}s!=t #判断元素不相同Out:Trues>t #真超集测试Out:Trues<