Python连载系列：字符串和常见数据类型

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字符串和常见数据类型

• 列表基本用法 - 定义列表 / 用下表访问元素 / 下标越界 / 添加元素 / 删除元素 / 修改元素 / 切片 / 循环遍历
• 列表常用操作 - 连接 / 复制(复制元素和复制数组) / 长度 / 排序 / 倒转 / 查找
• 生成列表 - 使用range创建数字列表 / 生成表达式 / 生成器
• 元组的使用 - 定义元组 / 使用元组中的值 / 修改元组变量 / 元组和列表转换
• 集合基本用法 - 集合和列表的区别 / 创建集合 / 添加元素 / 删除元素 / 清空
• 集合常用操作 - 交集 / 并集 / 差集 / 对称差 / 子集 / 超集
• 字典的基本用法 - 字典的特点 / 创建字典 / 添加元素 / 删除元素 / 取值 / 清空
• 字典常用操作 - keys()方法 / values()方法 / items()方法 / setdefault()方法
• 字符串的使用 - 计算长度 / 下标运算 / 切片 / 常用方法
• 实战练习

知识点回顾

• Python 中数据类型可以分为 数字型 和 非数字型
• 数字型
  • 整型 (int)
  • 浮点型（float）
  • 布尔型（bool）
    • 真 True 非 0 数 —— 非零即真
    • 假 False 0
  • 复数型 (complex)
    • 主要用于科学计算，例如：平面场问题、波动问题、电感电容等问题
• 非数字型
  • 字符串
  • 列表
  • 元组
  • 字典
• 在 Python 中，所有 非数字型变量 都支持以下特点：
  1. 都是一个 序列 sequence，也可以理解为 容器
  2. 取值 []
  3. 遍历 for in
  4. 计算长度、最大/最小值、比较、删除
  5. 链接 + 和 重复 *
  6. 切片

01. 列表

1.1 列表的定义

• List（列表） 是 Python 中使用 最频繁 的数据类型，在其他语言中通常叫做 数组
• 专门用于存储 一串 信息
• 列表用 [] 定义，数据 之间使用 , 分隔
• 列表的 索引 从 0 开始
  • 索引 就是数据在 列表 中的位置编号，索引 又可以被称为 下标

注意：从列表中取值时，如果 超出索引范围，程序会报错

name_list = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]

列表常用操作

• 在 ipython3 中定义一个 列表，例如：name_list = []
• 输入 name_list. 按下 TAB 键，ipython 会提示 列表 能够使用的 方法 如下：

In [1]: name_list.
name_list.append   name_list.count    name_list.insert   name_list.reverse
name_list.clear    name_list.extend   name_list.pop      name_list.sort
name_list.copy     name_list.index    name_list.remove

序号	分类	关键字 / 函数 / 方法	说明
1	增加	列表.insert(索引, 数据)	在指定位置插入数据
		列表.append(数据)	在末尾追加数据
		列表.extend(列表2)	将列表2 的数据追加到列表
2	修改	列表[索引] = 数据	修改指定索引的数据
3	删除	del 列表[索引]	删除指定索引的数据
		列表.remove[数据]	删除第一个出现的指定数据
		列表.pop	删除末尾数据
		列表.pop(索引)	删除指定索引数据
		列表.clear	清空列表
4	统计	len(列表)	列表长度
		列表.count(数据)	数据在列表中出现的次数
5	排序	列表.sort()	升序排序
		列表.sort(reverse=True)	降序排序
		列表.reverse()	逆序、反转

del 关键字（科普）

• 使用 del 关键字(delete) 同样可以删除列表中元素
• del 关键字本质上是用来 将一个变量从内存中删除的
• 如果使用 del 关键字将变量从内存中删除，后续的代码就不能再使用这个变量了

del name_list[1]

在日常开发中，要从列表删除数据，建议 使用列表提供的方法

关键字、函数和方法（科普）

• 关键字 是 Python 内置的、具有特殊意义的标识符

In [1]: import keyword
In [2]: print(keyword.kwlist)
In [3]: print(len(keyword.kwlist))

关键字后面不需要使用括号

• 函数 封装了独立功能，可以直接调用

函数名(参数)

函数需要死记硬背

• 方法 和函数类似，同样是封装了独立的功能
• 方法 需要通过 对象 来调用，表示针对这个 对象 要做的操作

对象.方法名(参数)

在变量后面输入 .，然后选择针对这个变量要执行的操作，记忆起来比函数要简单很多

循环遍历

• 遍历 就是 从头到尾 依次 从 列表 中获取数据
  • 在 循环体内部 针对 每一个元素，执行相同的操作
• 在 Python 中为了提高列表的遍历效率，专门提供的 迭代 iteration 遍历
• 使用 for 就能够实现迭代遍历

# for 循环内部使用的变量 in 列表
for name in name_list:循环内部针对列表元素进行操作print(name)

应用场景

• 尽管 Python 的 列表 中可以 存储不同类型的数据
• 但是在开发中，更多的应用场景是
  1. 列表 存储相同类型的数据
  2. 通过 迭代遍历，在循环体内部，针对列表中的每一项元素，执行相同的操作

元组

元组的定义

• Tuple（元组）与列表类似，不同之处在于元组的 元素不能修改
  • 元组 表示多个元素组成的序列
  • 元组 在 Python 开发中，有特定的应用场景
• 用于存储 一串 信息，数据 之间使用 , 分隔
• 元组用 () 定义
• 元组的 索引 从 0 开始
  • 索引 就是数据在 元组 中的位置编号

info_tuple = ("zhangsan", 18, 1.75)

创建空元组

info_tuple = ()

元组中 只包含一个元素 时，需要 在元素后面添加逗号

info_tuple = (50, )

元组常用操作

• 在 ipython3 中定义一个 元组，例如：info = ()
• 输入 info. 按下 TAB 键，ipython 会提示 元组 能够使用的函数如下：

info.count  info.index

有关 元组 的 常用操作 可以参照上图练习

循环遍历

• 取值 就是从 元组 中获取存储在指定位置的数据
• 遍历 就是 从头到尾 依次 从 元组 中获取数据

# for 循环内部使用的变量 in 元组
for item in info:循环内部针对元组元素进行操作print(item)

• 在 Python 中，可以使用 for 循环遍历所有非数字型类型的变量：列表、元组、字典 以及 字符串
• 提示：在实际开发中，除非 能够确认元组中的数据类型，否则针对元组的循环遍历需求并不是很多

应用场景

• 尽管可以使用 for in 遍历 元组

• 但是在开发中，更多的应用场景是：

  • 函数的 参数 和 返回值

    ，一个函数可以接收

    任意多个参数

    ，或者

    一次返回多个数据

    • 有关 函数的参数 和 返回值，在后续 函数高级 给大家介绍

  • 格式字符串，格式化字符串后面的 () 本质上就是一个元组

  • 让列表不可以被修改，以保护数据安全

info = ("zhangsan", 18)print("%s 的年龄是 %d" % info)

元组和列表之间的转换

• 使用 list 函数可以把元组转换成列表

list(元组)

• 使用 tuple 函数可以把列表转换成元组

tuple(列表)

字典

字典的定义

• dictionary（字典） 是 除列表以外 Python 之中 最灵活 的数据类型

• 字典同样可以用来

  存储多个数据

  • 通常用于存储 描述一个 物体 的相关信息

• 和列表的区别

  • 列表 是 有序 的对象集合
  • 字典 是 无序 的对象集合

• 字典用 {} 定义

• 字典使用

  键值对

  存储数据，键值对之间使用

  ,
  

  分隔

  • 键 key 是索引
  • 值 value 是数据
  • 键 和 值 之间使用 : 分隔
  • 键必须是唯一的
  • 值 可以取任何数据类型，但 键 只能使用 字符串、数字或 元组

xiaoming = {"name": "小明","age": 18,"gender": True,"height": 1.75}

字典常用操作

• 在 ipython3 中定义一个 字典，例如：xiaoming = {}
• 输入 xiaoming. 按下 TAB 键，ipython 会提示 字典 能够使用的函数如下：

In [1]: xiaoming.
xiaoming.clear       xiaoming.items       xiaoming.setdefault
xiaoming.copy        xiaoming.keys        xiaoming.update
xiaoming.fromkeys    xiaoming.pop         xiaoming.values
xiaoming.get         xiaoming.popitem

有关 字典 的 常用操作 可以参照上图练习

循环遍历

• 遍历 就是 依次 从 字典 中获取所有键值对

# for 循环内部使用的 `key 的变量` in 字典
for k in xiaoming:print("%s: %s" % (k, xiaoming[k]))

提示：在实际开发中，由于字典中每一个键值对保存数据的类型是不同的，所以针对字典的循环遍历需求并不是很多

3.4 应用场景

• 尽管可以使用 for in 遍历 字典
• 但是在开发中，更多的应用场景是：
  • 使用 多个键值对，存储 描述一个 物体 的相关信息 —— 描述更复杂的数据信息
  • 将 多个字典 放在 一个列表 中，再进行遍历，在循环体内部针对每一个字典进行 相同的处理

card_list = [{"name": "张三","qq": "12345","phone": "110"},{"name": "李四","qq": "54321","phone": "10086"}]

字符串

字符串的定义

• 字符串 就是 一串字符，是编程语言中表示文本的数据类型

• 在 Python 中可以使用

  一对双引号

  "
  

  或者

  一对单引号

  '
  

  定义一个字符串

  • 虽然可以使用

    \"
    

    或者

    \'
    

    做字符串的转义，但是在实际开发中：

    • 如果字符串内部需要使用 "，可以使用 ' 定义字符串
    • 如果字符串内部需要使用 '，可以使用 " 定义字符串

• 可以使用 索引 获取一个字符串中 指定位置的字符，索引计数从 0 开始

• 也可以使用 for 循环遍历 字符串中每一个字符

大多数编程语言都是用 " 来定义字符串

string = "Hello Python"for c in string:print(c)

字符串的常用操作

• 在 ipython3 中定义一个 字符串，例如：hello_str = ""
• 输入 hello_str. 按下 TAB 键，ipython 会提示 字符串 能够使用的 方法 如下：

In [1]: hello_str.
hello_str.capitalize    hello_str.isidentifier  hello_str.rindex
hello_str.casefold      hello_str.islower       hello_str.rjust
hello_str.center        hello_str.isnumeric     hello_str.rpartition
hello_str.count         hello_str.isprintable   hello_str.rsplit
hello_str.encode        hello_str.isspace       hello_str.rstrip
hello_str.endswith      hello_str.istitle       hello_str.split
hello_str.expandtabs    hello_str.isupper       hello_str.splitlines
hello_str.find          hello_str.join          hello_str.startswith
hello_str.format        hello_str.ljust         hello_str.strip
hello_str.format_map    hello_str.lower         hello_str.swapcase
hello_str.index         hello_str.lstrip        hello_str.title
hello_str.isalnum       hello_str.maketrans     hello_str.translate
hello_str.isalpha       hello_str.partition     hello_str.upper
hello_str.isdecimal     hello_str.replace       hello_str.zfill
hello_str.isdigit       hello_str.rfind

提示：正是因为 python 内置提供的方法足够多，才使得在开发时，能够针对字符串进行更加灵活的操作！应对更多的开发需求！

1) 判断类型 - 9

方法	说明
string.isspace()	如果 string 中只包含空格，则返回 True
string.isalnum()	如果 string 至少有一个字符并且所有字符都是字母或数字则返回 True
string.isalpha()	如果 string 至少有一个字符并且所有字符都是字母则返回 True
string.isdecimal()	如果 string 只包含数字则返回 True，全角数字
string.isdigit()	如果 string 只包含数字则返回 True，全角数字、⑴、\u00b2
string.isnumeric()	如果 string 只包含数字则返回 True，全角数字，汉字数字
string.istitle()	如果 string 是标题化的(每个单词的首字母大写)则返回 True
string.islower()	如果 string 中包含至少一个区分大小写的字符，并且所有这些(区分大小写的)字符都是小写，则返回 True
string.isupper()	如果 string 中包含至少一个区分大小写的字符，并且所有这些(区分大小写的)字符都是大写，则返回 True

2) 查找和替换 - 7

方法	说明
string.startswith(str)	检查字符串是否是以 str 开头，是则返回 True
string.endswith(str)	检查字符串是否是以 str 结束，是则返回 True
string.find(str, start=0, end=len(string))	检测 str 是否包含在 string 中，如果 start 和 end 指定范围，则检查是否包含在指定范围内，如果是返回开始的索引值，否则返回 -1
string.rfind(str, start=0, end=len(string))	类似于 find()，不过是从右边开始查找
string.index(str, start=0, end=len(string))	跟 find() 方法类似，不过如果 str 不在 string 会报错
string.rindex(str, start=0, end=len(string))	类似于 index()，不过是从右边开始
string.replace(old_str, new_str, num=string.count(old))	把 string 中的 old_str 替换成 new_str，如果 num 指定，则替换不超过 num 次

3) 大小写转换 - 5

方法	说明
string.capitalize()	把字符串的第一个字符大写
string.title()	把字符串的每个单词首字母大写
string.lower()	转换 string 中所有大写字符为小写
string.upper()	转换 string 中的小写字母为大写
string.swapcase()	翻转 string 中的大小写

4) 文本对齐 - 3

方法	说明
string.ljust(width)	返回一个原字符串左对齐，并使用空格填充至长度 width 的新字符串
string.rjust(width)	返回一个原字符串右对齐，并使用空格填充至长度 width 的新字符串
string.center(width)	返回一个原字符串居中，并使用空格填充至长度 width 的新字符串

5) 去除空白字符 - 3

方法	说明
string.lstrip()	截掉 string 左边（开始）的空白字符
string.rstrip()	截掉 string 右边（末尾）的空白字符
string.strip()	截掉 string 左右两边的空白字符

6) 拆分和连接 - 5

方法	说明
string.partition(str)	把字符串 string 分成一个 3 元素的元组 (str前面, str, str后面)
string.rpartition(str)	类似于 partition() 方法，不过是从右边开始查找
string.split(str="", num)	以 str 为分隔符拆分 string，如果 num 有指定值，则仅分隔 num + 1 个子字符串，str 默认包含 ‘\r’, ‘\t’, ‘\n’ 和空格
string.splitlines()	按照行(’\r’, ‘\n’, ‘\r\n’)分隔，返回一个包含各行作为元素的列表
string.join(seq)	以 string 作为分隔符，将 seq 中所有的元素（的字符串表示）合并为一个新的字符串

字符串的切片

• 切片 方法适用于 字符串、列表、元组
  • 切片 使用 索引值 来限定范围，从一个大的 字符串 中 切出 小的 字符串
  • 列表 和 元组 都是 有序 的集合，都能够 通过索引值 获取到对应的数据
  • 字典 是一个 无序 的集合，是使用 键值对 保存数据

字符串[开始索引:结束索引:步长]

注意：

1. 指定的区间属于 左闭右开 型 [开始索引, 结束索引) => 开始索引 >= 范围 < 结束索引
   • 从 起始 位开始，到 结束位的前一位 结束（不包含结束位本身)
2. 从头开始，开始索引 数字可以省略，冒号不能省略
3. 到末尾结束，结束索引 数字可以省略，冒号不能省略
4. 步长默认为 1，如果连续切片，数字和冒号都可以省略

索引的顺序和倒序

• 在 Python 中不仅支持 顺序索引，同时还支持 倒序索引
• 所谓倒序索引就是从右向左计算索引
  • 最右边的索引值是 -1，依次递减

演练需求

• 1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
• 1. 截取从 2 ~ 末尾 的字符串
• 1. 截取从 开始 ~ 5 位置 的字符串
• 1. 截取完整的字符串
• 1. 从开始位置，每隔一个字符截取字符串
• 1. 从索引 1 开始，每隔一个取一个
• 1. 截取从 2 ~ 末尾 - 1 的字符串
• 1. 截取字符串末尾两个字符
• 1. 字符串的逆序（面试题）

答案

num_str = "0123456789"# 1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[2:6])# 2. 截取从 2 ~ `末尾` 的字符串
print(num_str[2:])# 3. 截取从 `开始` ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[:6])# 4. 截取完整的字符串
print(num_str[:])# 5. 从开始位置，每隔一个字符截取字符串
print(num_str[::2])# 6. 从索引 1 开始，每隔一个取一个
print(num_str[1::2])# 倒序切片
# -1 表示倒数第一个字符
print(num_str[-1])# 7. 截取从 2 ~ `末尾 - 1` 的字符串
print(num_str[2:-1])# 8. 截取字符串末尾两个字符
print(num_str[-2:])# 9. 字符串的逆序（面试题）
print(num_str[::-1])

公共方法

Python 内置函数

Python 包含了以下内置函数：

函数	描述	备注
len(item)	计算容器中元素个数
del(item)	删除变量	del 有两种方式
max(item)	返回容器中元素最大值	如果是字典，只针对 key 比较
min(item)	返回容器中元素最小值	如果是字典，只针对 key 比较
cmp(item1, item2)	比较两个值，-1 小于/0 相等/1 大于	Python 3.x 取消了 cmp 函数

注意

• 字符串 比较符合以下规则： “0” < “A” < “a”

切片

| 描述 | Python 表达式 | 结果 | 支持的数据类型 | | :—: | — | — | — | — | | 切片 | “0123456789”[::-2] | “97531” | 字符串、列表、元组 |

• 切片 使用 索引值 来限定范围，从一个大的 字符串 中 切出 小的 字符串
• 列表 和 元组 都是 有序 的集合，都能够 通过索引值 获取到对应的数据
• 字典 是一个 无序 的集合，是使用 键值对 保存数据

运算符

运算符	Python 表达式	结果	描述	支持的数据类型
+	[1, 2] + [3, 4]	[1, 2, 3, 4]	合并	字符串、列表、元组
*	[“Hi!”] * 4	[‘Hi!’, ‘Hi!’, ‘Hi!’, ‘Hi!’]	重复	字符串、列表、元组
in	3 in (1, 2, 3)	True	元素是否存在	字符串、列表、元组、字典
not in	4 not in (1, 2, 3)	True	元素是否不存在	字符串、列表、元组、字典
> >= == < <=	(1, 2, 3) < (2, 2, 3)	True	元素比较	字符串、列表、元组

注意

• in 在对 字典 操作时，判断的是 字典的键
• in 和 not in 被称为 成员运算符

成员运算符

成员运算符用于 测试 序列中是否包含指定的 成员

运算符	描述	实例
in	如果在指定的序列中找到值返回 True，否则返回 False	3 in (1, 2, 3) 返回 True
not in	如果在指定的序列中没有找到值返回 True，否则返回 False	3 not in (1, 2, 3) 返回 False

注意：在对 字典 操作时，判断的是 字典的键

完整的 for 循环语法

• 在 Python 中完整的 for 循环 的语法如下：

for 变量 in 集合:循环体代码
else:没有通过 break 退出循环，循环结束后，会执行的代码

应用场景

• 在 迭代遍历 嵌套的数据类型时，例如 一个列表包含了多个字典
• 需求：要判断 某一个字典中 是否存在 指定的 值
  • 如果 存在，提示并且退出循环
  • 如果 不存在，在 循环整体结束 后，希望 得到一个统一的提示

students = [{"name": "阿土","age": 20,"gender": True,"height": 1.7,"weight": 75.0},{"name": "小美","age": 19,"gender": False,"height": 1.6,"weight": 45.0},
]find_name = "阿土"for stu_dict in students:print(stu_dict)# 判断当前遍历的字典中姓名是否为find_nameif stu_dict["name"] == find_name:print("找到了")# 如果已经找到，直接退出循环，就不需要再对后续的数据进行比较breakelse:print("没有找到")print("循环结束")

练习

练习1：在屏幕上显示跑马灯文字。

参考答案：

import os
import timedef main():content = '北京欢迎你为你开天辟地…………'while True:# 清理屏幕上的输出os.system('cls')  # os.system('clear')print(content)# 休眠200毫秒time.sleep(0.2)content = content[1:] + content[0]if __name__ == '__main__':main()

练习2：设计一个函数产生指定长度的验证码，验证码由大小写字母和数字构成。

参考答案：

import randomdef generate_code(code_len=4):"""生成指定长度的验证码:param code_len: 验证码的长度(默认4个字符):return: 由大小写英文字母和数字构成的随机验证码"""all_chars = '0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'last_pos = len(all_chars) - 1code = ''for _ in range(code_len):index = random.randint(0, last_pos)code += all_chars[index]return code

练习3：设计一个函数返回给定文件名的后缀名。

参考答案：

def get_suffix(filename, has_dot=False):"""获取文件名的后缀名:param filename: 文件名:param has_dot: 返回的后缀名是否需要带点:return: 文件的后缀名"""pos = filename.rfind('.')if 0 < pos < len(filename) - 1:index = pos if has_dot else pos + 1return filename[index:]else:return ''

练习4：设计一个函数返回传入的列表中最大和第二大的元素的值。

参考答案：

def max2(x):m1, m2 = (x[0], x[1]) if x[0] > x[1] else (x[1], x[0])for index in range(2, len(x)):if x[index] > m1:m2 = m1m1 = x[index]elif x[index] > m2:m2 = x[index]return m1, m2

练习5：计算指定的年月日是这一年的第几天。

参考答案：

def is_leap_year(year):"""判断指定的年份是不是闰年:param year: 年份:return: 闰年返回True平年返回False"""return year % 4 == 0 and year % 100 != 0 or year % 400 == 0def which_day(year, month, date):"""计算传入的日期是这一年的第几天:param year: 年:param month: 月:param date: 日:return: 第几天"""days_of_month = [[31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31],[31, 29, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31]][is_leap_year(year)]total = 0for index in range(month - 1):total += days_of_month[index]return total + datedef main():print(which_day(1980, 11, 28))print(which_day(1981, 12, 31))print(which_day(2018, 1, 1))print(which_day(2016, 3, 1))if __name__ == '__main__':main()

练习6：打印杨辉三角。

参考答案：

def main():num = int(input('Number of rows: '))yh = [[]] * numfor row in range(len(yh)):yh[row] = [None] * (row + 1)for col in range(len(yh[row])):if col == 0 or col == row:yh[row][col] = 1else:yh[row][col] = yh[row - 1][col] + yh[row - 1][col - 1]print(yh[row][col], end='\t')print()if __name__ == '__main__':main()

案例1：双色球选号。

from random import randrange, randint, sampledef display(balls):"""输出列表中的双色球号码"""for index, ball in enumerate(balls):if index == len(balls) - 1:print('|', end=' ')print('%02d' % ball, end=' ')print()def random_select():"""随机选择一组号码"""red_balls = [x for x in range(1, 34)]selected_balls = []selected_balls = sample(red_balls, 6)selected_balls.sort()selected_balls.append(randint(1, 16))return selected_ballsdef main():n = int(input('机选几注: '))for _ in range(n):display(random_select())if __name__ == '__main__':main()

说明： 上面使用random模块的sample函数来实现从列表中选择不重复的n个元素。

综合案例2：约瑟夫环问题。

"""
《幸运的基督徒》
有15个基督徒和15个非基督徒在海上遇险，为了能让一部分人活下来不得不将其中15个人扔到海里面去，有个人想了个办法就是大家围成一个圈，由某个人开始从1报数，报到9的人就扔到海里面，他后面的人接着从1开始报数，报到9的人继续扔到海里面，直到扔掉15个人。由于上帝的保佑，15个基督徒都幸免于难，问这些人最开始是怎么站的，哪些位置是基督徒哪些位置是非基督徒。
"""def main():persons = [True] * 30counter, index, number = 0, 0, 0while counter < 15:if persons[index]:number += 1if number == 9:persons[index] = Falsecounter += 1number = 0index += 1index %= 30for person in persons:print('基' if person else '非', end='')if __name__ == '__main__':main()

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