2.4　序列的数据结构

数据结构是计算机存储、组织数据的方式。序列是Python中最基本的数据结构。序列中的每个元素都分配一个数字，即它的位置或索引，第一个索引是0，第二个索引是1，依此类推。序列都可以进行的操作包括索引、截取（切片）、加、乘、成员检查。此外，Python已经内置确定序列的长度以及确定最大和最小元素的方法。Python内置序列类型最常见的是列表、元组和字符串。另外，Python提供了字典和集合这样的数据结构，它们属于无顺序的数据集合体，不能通过位置索引来访问数据元素。

2.4.1　列表

列表（List）是最常用的Python数据类型，列表的数据项不需要具有相同的类型。列表类似于其他语言的数组，但功能比数组强大得多。

创建一个列表，只要把逗号分隔的不同的数据项使用方括号括起来即可。例如：

列表索引从0开始。列表可以进行截取（切片）、组合等。

1.访问列表中的值

使用下标索引来访问列表中的值，同样也可以使用方括号切片的形式截取。例如：

程序运行结果：

2.更新列表

可以对列表的数据项进行修改或更新。例如：

程序运行结果：

3.删除列表元素

方法一：使用del语句删除列表中的元素。例如：

程序运行结果：

方法二：使用remove（）方法删除列表中的元素。例如：

程序运行结果：

方法三：使用pop（）方法删除列表中指定位置的元素，无参数时删除最后一个元素。例如：

程序运行结果：

4.添加列表元素

可以使用append（）方法在列表末尾添加元素。例如：

程序运行结果：

5.定义多维列表

可以将多维列表视为列表的嵌套，即多维列表的元素值也是一个列表，只是维度比父列表小1。二维列表（即其他语言的二维数组）的元素值是一维列表，三维列表的元素值是二维列表。例如：定义1个二维列表。

二维列表比一维列表多一个索引，可按如下方法获取元素：

例如：定义3行6列的二维列表，打印出元素值。

程序运行结果：

列表生成式是Python内置的一种极其强大的生成列表的表达式，详见3.2.5节。本例中第3行生成的列表如下：

6.列表的操作符

列表对“+”和“*”的操作符与字符串相似。“+”号用于组合列表，“*”号用于重复列表。Python列表的操作符应用示例如表2-12所示。

Python列表内置函数如表2-13所示。假设列表名为list。

续表

2.4.2　元组

Python的元组（Tuple）与列表类似，不同之处在于元组的元素不能修改。元组使用小括号（），列表使用方括号[]。元组中的元素类型也可以不相同。

1.创建元组

创建元组很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可。例如：

如果创建空元组，只需写个空括号即可。

元组中只包含一个元素时，需要在第一个元素后面添加逗号。

元组与字符串类似，下标索引从0开始，可以进行截取、组合等。

2.访问元组

可以使用下标索引来访问元组中的值。例如：

程序运行结果：

3.元组连接

元组中的元素值是不允许修改的，但可以对元组进行连接组合。例如：

程序运行结果：

4.删除元组

元组中的元素值是不允许删除的，但可以使用del语句删除整个元组。例如：

以上实例元组被删除后，输出变量会有异常信息。输出结果如下：

5.元组运算符

与字符串一样，元组之间可以使用“+”号和“*”号进行运算。这就意味着它们可以组合和复制，运算后会生成一个新的元组。Python元组的操作符应用示例如表2-14所示。

Python元组包含了如表2-15所示的内置函数。

例如：

注意：可以使用元组来一次性对多个变量赋值。例如：

如果想实现x、y的交换，可以编写程序如下：

6.元组与列表转换

因为元组数不变，所以可以将元组转换为列表，从而可以改变数据。实际上列表、元组和字符串之间可以互相转换，需要使用3个函数：str（）、tuple（）和list（）。

可以使用下面的方法将元组转换为列表：

例如：

可以使用下面的方法将列表转换为元组：

例如：

将列表转换成字符串如下：

2.4.3　字典

Python字典（Dict）是一种可变容器模型，且可存储任意类型的对象，如字符串、数字、元组等其他容器模型。字典也被称作关联数组或哈希表。

1.创建字典

字典由键和对应值（key=>value）成对组成。字典的每个键/值对里面键和值用冒号分隔，键/值对之间用逗号分隔，整个字典包括在花括号中。基本语法如下：

注意：键必须是唯一的，但值则不必。值可以取任何数据类型，但键必须是不可变的，如字符串、数字或元组。

一个简单的字典实例：

也可如此创建字典：

字典有如下特性：

（1）字典值可以是任何Python对象，如字符串、数字、元组等。

（2）不允许同一个键出现两次。创建时如果同一个键被赋值两次，后一个值会覆盖前面的值。例如：

实例输出结果：

（3）键必须不可变，所以可以用数字、字符串或元组充当。用列表就不行，例如：

程序运行后输出错误结果：

2.访问字典里的值

访问字典里的值时把相应的键放入方括号里。例如：

程序运行结果：

如果用字典里没有的键访问数据，会输出错误信息：

由于没有sex键，以上实例输出错误结果：

3.修改字典

向字典添加新内容的方法是增加新的键/值对，修改或删除已有键/值对。例如：

程序运行结果：

4.删除字典元素

del（）方法允许使用键从字典中删除元素（条目）；clear（）方法清空字典所有元素。

显示删除一个字典用del命令，例如：

5.in运算

字典里的in运算用于判断某键是否在字典里，对于value值不适用。功能与has_key（key）方法相似。例如：

程序运行结果：

6.获取字典中的所有值

dict.values（）以列表返回字典中的所有值。例如：

程序运行结果：

7.items（）方法

items（）方法把字典中每对key和value组成一个元组，并把这些元组放在列表中返回。

程序运行结果：

注意：字典打印出来的顺序与创建之初的顺序不同，这不是错误。字典中各个元素并没有顺序之分（因为不需要通过位置查找元素），因此，存储元素时进行了优化，使字典的存储和查询效率最高。这也是字典和列表的另一个区别：列表保持元素的相对关系，即序列关系；而字典是完全无序的，也称为非序列。如果想保持一个集合中元素的顺序，需要使用列表，而不是字典。

字典内置函数和方法如表2-16所示。假设字典名为dict1。

续表

2.4.4　集合

集合（Set）是一个无序不重复元素的序列。集合的基本功能是进行成员关系测试和删除重复元素。

1.创建集合

可以使用大括号（{}）或者set（）函数创建集合。例如：

程序运行结果：

注意：创建一个空集合必须用set（）而不是{}，因为{}是用来创建一个空字典。

2.成员测试

程序运行结果：

3.集合运算

可以使用“-”“|”“&”运算符进行集合的差集、并集、交集运算。