2.3 字符串、列表、元组、字典和集合
本节要介绍的是Python里面常用的几种数据结构。通常情况下，声明一个变量只保存一个值是远远不够的，我们需要将一组或多组数据进行存储、查询、排序等操作，本节介绍的Python内置的数据结构可以满足大多数情况下的需求。这一部分的知识点比较多，而且较为零散，需要认真学习。
2.3.1 字符串
字符串是 Python 中最常用的数据类型。我们可以使用引号('或")来创建字符串。
创建字符串很简单，只要为变量分配一个值即可。例如：
var1 ='Hello World!'
var2 ="Python Runoob"
Python访问字符串中的值
Python不支持单字符类型，单字符也在Python也是作为一个字符串使用。
Python访问子字符串，可以使用方括号来截取字符串，如下实例：
var1 ='Hello World!'
var2 ="Python Runoob"
print"var1[0]: ", var1[0]
print"var2[1:5]: ", var2[1:5]
以上实例执行结果：
图2
Python字符串更新
你可以对已存在的字符串进行修改，并赋值给另一个变量，如下实例：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
var1 ='Hello World!'
print"更新字符串 :- ", var1[:6]+'Runoob!'
运行结果如下：
图3
Python转义字符
在需要在字符中使用特殊字符时，python用反斜杠(\)转义字符。如下表：
转义字符 | 描述 |
\(在行尾时) | 续行符 |
\\ | 反斜杠符号 |
\' | 单引号 |
\" | 双引号 |
\a | 响铃 |
\b | 退格(Backspace) |
\e | 转义 |
\000 | 空 |
\n | 换行 |
\v | 纵向制表符 |
\t | 横向制表符 |
\r | 回车 |
\f | 换页 |
\oyy | 八进制数，yy代表的字符，例如：\o12代表换行 |
\xyy | 十六进制数，yy代表的字符，例如：\x0a代表换行 |
\other | 其它的字符以普通格式输出 |
Python字符串运算符
下表实例变量a值为字符串"Hello"，b变量值为"Python"：
操作符 | 描述 | 实例 |
+ | 字符串连接 | a + b 输出结果： HelloPython |
* | 重复输出字符串 | a*2 输出结果：HelloHello |
[] | 通过索引获取字符串中字符 | a[1] 输出结果 e |
[ : ] | 截取字符串中的一部分 | a[1:4] 输出结果ell |
in | 成员运算符 - 如果字符串中包含给定的字符返回 True | H in a 输出结果 1 |
not in | 成员运算符 - 如果字符串中不包含给定的字符返回 True | M not in a 输出结果 1 |
r/R | 原始字符串 - 原始字符串：所有的字符串都是直接按照字面的意思来使用，没有转义特殊或不能打印的字符。原始字符串除在字符串的第一个引号前加上字母"r"（可以大小写）以外，与普通字符串有着几乎完全相同的语法。 | print r'\n' 输出 \n 和 print R'\n'输出 \n |
% | 格式字符串 | 请看下一章节 |
实例如下：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
a ="Hello"
b ="Python"
print"a + b 输出结果：", a + b
print"a * 2 输出结果：", a *2
print"a[1] 输出结果：", a[1]
print"a[1:4] 输出结果：", a[1:4]
if("H"in a):
print"H 在变量 a 中"
else:
print"H 不在变量 a 中"
if("M"notin a):
print"M 不在变量 a 中"
else:
print"M 在变量 a 中"
print r'\n'
print R'\n'
以上程序执行结果为：
图4
Python字符串格式化
Python 支持格式化字符串的输出。尽管这样可能会用到非常复杂的表达式，但最基本的用法是将一个值插入到一个有字符串格式符 %s 的字符串中。
在 Python 中，字符串格式化使用与 C 中 sprintf 函数一样的语法。
比如下面的代码：
#!/usr/bin/python
print"My name is %s and weight is %d kg!"%('Zara',21)
运行结果为：
图5
python字符串格式化符号一览表:
符 号 | 描述 |
%c | 格式化字符及其ASCII码 |
%s | 格式化字符串 |
%d | 格式化整数 |
%u | 格式化无符号整型 |
%o | 格式化无符号八进制数 |
%x | 格式化无符号十六进制数 |
%X | 格式化无符号十六进制数（大写） |
%f | 格式化浮点数字，可指定小数点后的精度 |
%e | 用科学计数法格式化浮点数 |
%E | 作用同%e，用科学计数法格式化浮点数 |
%g | %f和%e的简写 |
%G | %f 和 %E 的简写 |
%p | 用十六进制数格式化变量的地址 |
格式化操作符辅助指令:
符号 | 功能 |
* | 定义宽度或者小数点精度 |
- | 用做左对齐 |
+ | 在正数前面显示加号( + ) |
<sp> | 在正数前面显示空格 |
# | 在八进制数前面显示零('0')，在十六进制前面显示'0x'或者'0X'(取决于用的是'x'还是'X') |
0 | 显示的数字前面填充'0'而不是默认的空格 |
% | '%%'输出一个单一的'%' |
(var) | 映射变量(字典参数) |
m.n. | m 是显示的最小总宽度,n 是小数点后的位数(如果可用的话) |
Python三引号（triple quotes）
python中三引号可以将复杂的字符串进行复制，python三引号允许一个字符串跨多行，字符串中可以包含换行符、制表符以及其他特殊字符。
三引号的语法是一对连续的单引号或者双引号（通常都是成对的用）。
例如：
#三引号
hi = '''hi
there'''
print hi
运行结果如下：
图6
Unicode 字符串
Python 中定义一个 Unicode 字符串和定义一个普通字符串一样简单：
s2=u'Hello World !';
print s2引号前小写的"u"表示这里创建的是一个 Unicode 字符串。如果你想加入一个特殊字符，可以使用 Python 的 Unicode-Escape 编码。如下例所示：
s3=u'Hello\u0020World !'
print s3
python的字符串内建函数
字符串方法是从python1.6到2.0慢慢加进来的——它们也被加到了Jython中。
这些方法实现了string模块的大部分方法，如下表所示列出了目前字符串内建支持的方法，所有的方法都包含了对Unicode的支持，有一些甚至是专门用于Unicode的。
方法 | 描述 |
把字符串的第一个字符大写 | |
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 | |
返回 str 在 string 里面出现的次数，如果 beg 或者 end 指定则返回指定范围内 str 出现的次数 | |
以 encoding 指定的编码格式解码 string，如果出错默认报一个 ValueError 的异常，除非 errors 指定的是 'ignore' 或者'replace' | |
以 encoding 指定的编码格式编码 string，如果出错默认报一个ValueError 的异常，除非 errors 指定的是'ignore'或者'replace' | |
检查字符串是否以 obj 结束，如果beg 或者 end 指定则检查指定的范围内是否以 obj 结束，如果是，返回 True,否则返回 False. | |
把字符串 string 中的 tab 符号转为空格，tab 符号默认的空格数是 8。 | |
检测 str 是否包含在 string 中，如果 beg 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 | |
跟find()方法一样，只不过如果str不在 string中会报一个异常. | |
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,否则返回 False | |
如果 string 至少有一个字符并且所有字符都是字母则返回 True, 否则返回 False | |
如果 string 只包含十进制数字则返回 True 否则返回 False. | |
如果 string 只包含数字则返回 True 否则返回 False. | |
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，否则返回 False | |
如果 string 中只包含数字字符，则返回 True，否则返回 False | |
如果 string 中只包含空格，则返回 True，否则返回 False. | |
如果 string 是标题化的(见 title())则返回 True，否则返回 False | |
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，否则返回 False | |
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 | |
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 | |
转换 string 中所有大写字符为小写. | |
截掉 string 左边的空格 | |
maketrans() 方法用于创建字符映射的转换表，对于接受两个参数的最简单的调用方式，第一个参数是字符串，表示需要转换的字符，第二个参数也是字符串表示转换的目标。 | |
返回字符串 str 中最大的字母。 | |
返回字符串 str 中最小的字母。 | |
有点像 find()和 split()的结合体,从 str 出现的第一个位置起,把字符串 string 分成一个 3 元素的元组 (string_pre_str,str,string_post_str),如果 string 中不包含str 则 string_pre_str == string. | |
把 string 中的 str1 替换成 str2,如果 num 指定，则替换不超过 num 次. | |
类似于 find()函数，不过是从右边开始查找. | |
类似于 index()，不过是从右边开始. | |
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.rpartition(str) | 类似于 partition()函数,不过是从右边开始查找. |
删除 string 字符串末尾的空格. | |
以 str 为分隔符切片 string，如果 num有指定值，则仅分隔 num 个子字符串 | |
按照行分隔，返回一个包含各行作为元素的列表，如果 num 指定则仅切片 num 个行. | |
检查字符串是否是以 obj 开头，是则返回 True，否则返回 False。如果beg 和 end 指定值，则在指定范围内检查. | |
在 string 上执行 lstrip()和 rstrip() | |
翻转 string 中的大小写 | |
返回"标题化"的 string,就是说所有单词都是以大写开始，其余字母均为小写(见 istitle()) | |
根据 str 给出的表(包含 256 个字符)转换 string 的字符, 要过滤掉的字符放到 del 参数中 | |
转换 string 中的小写字母为大写 | |
返回长度为 width 的字符串，原字符串 string 右对齐，前面填充0 | |
isdecimal()方法检查字符串是否只包含十进制字符。这种方法只存在于unicode对象。 |
2.3.2 列表
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 - 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。
Python有6个序列的内置类型，但最常见的是列表和元组。序列都可以进行的操作包括索引，切片，加，乘，检查成员。此外，Python已经内置确定序列的长度以及确定最大和最小的元素的方法。列表是最常用的Python数据类型，它可以作为一个方括号内的逗号分隔值出现。列表的数据项不需要具有相同的类型
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。如下所示：
list1 =['physics','chemistry',1997,2000];
list2 =[1,2,3,4,5];
list3 =["a","b","c","d"];
与字符串的索引一样，列表索引从0开始。列表可以进行截取、组合等。
访问列表中的值
使用下标索引来访问列表中的值，同样你也可以使用方括号的形式截取字符，如下所示：
#!/usr/bin/python
list1 =['physics','chemistry',1997,2000];
list2 =[1,2,3,4,5,6,7];
print"list1[0]: ", list1[0]
print"list2[1:5]: ", list2[1:5]
运行结果如下：
图7
更新列表
你可以对列表的数据项进行修改或更新，你也可以使用append()方法来添加列表项，如下所示：
#!/usr/bin/python
list =['physics','chemistry',1997,2000];
print"Value available at index 2 : "
print list[2];
list[2]=2001;
print"New value available at index 2 : "
print list[2];
运行结果如下：
图8
删除列表元素
可以使用 del 语句来删除列表的的元素，如下所示：
#!/usr/bin/python
list1 =['physics','chemistry',1997,2000];
print list1;
del list1[2];
print"After deleting value at index 2 : "
print list1;
运行结果如下：
图9
Python列表脚本操作符
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。
如下所示：
Python 表达式 | 结果 | 描述 |
len([1, 2, 3]) | 3 | 长度 |
[1, 2, 3] + [4, 5, 6] | [1, 2, 3, 4, 5, 6] | 组合 |
['Hi!'] * 4 | ['Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!'] | 重复 |
3 in [1, 2, 3] | True | 元素是否存在于列表中 |
for x in [1, 2, 3]: print x, | 1 2 3 | 迭代 |
Python列表截取
Python的列表截取与字符串操作类型，如下所示：
L =['spam','Spam','SPAM!']
操作：
Python 表达式 | 结果 | 描述 |
L[2] | 'SPAM!' | 读取列表中第三个元素 |
L[-2] | 'Spam' | 读取列表中倒数第二个元素 |
L[1:] | ['Spam', 'SPAM!'] | 从第二个元素开始截取列表 |
Python列表函数&方法
Python包含以下函数:
序号 | 函数 |
1 | cmp(list1, list2) |
2 | len(list) |
3 | max(list) |
4 | min(list) |
5 | list(seq) |
Python包含以下方法:
序号 | 方法 |
1 | list.append(obj) |
2 | list.count(obj) |
3 | list.extend(seq) |
4 | list.index(obj) |
5 | list.insert(index, obj) |
6 | list.pop(obj=list[-1]) |
7 | list.remove(obj) |
8 | list.reverse() |
9 | list.sort([func]) |
2.3.4 元组
Python的元组与列表类似，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。
元组创建很简单，只需要在括号中添加元素，并使用逗号隔开即可。
如下代码：
tup1 = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000);
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5 );
tup3 = "a", "b", "c", "d";
创建空元组
tup1 = ();
元组中只包含一个元素时，需要在元素后面添加逗号
tup1 = (50,);
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。
访问元组
元组可以使用下标索引来访问元组中的值，如下实例:
#!/usr/bin/python
tup1 = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000);
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 );
print "tup1[0]: ", tup1[0]
print "tup2[1:5]: ", tup2[1:5]
运行结果如下：
图10
修改元组
元组中的元素值是不允许修改的，但我们可以对元组进行连接组合，如下实例:
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
tup1 = (12, 34.56);
tup2 = ('abc', 'xyz');
# 以下修改元组元素操作是非法的。
# tup1[0] = 100;
# 创建一个新的元组
tup3 = tup1 + tup2;
print tup3;
运行结果如下：
图11
删除元组
元组中的元素值是不允许删除的，但我们可以使用del语句来删除整个元组，如下实例:
#!/usr/bin/python
tup = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000);
print tup;
del tup;
print "After deleting tup : "
print tup;
以上实例元组被删除后，运行结果如下：
图12
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。这就意味着他们可以组合和复制，运算后会生成一个新的元组。
Python 表达式 | 结果 | 描述 |
len((1, 2, 3)) | 3 | 计算元素个数 |
(1, 2, 3) + (4, 5, 6) | (1, 2, 3, 4, 5, 6) | 连接 |
['Hi!'] * 4 | ['Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!'] | 复制 |
3 in (1, 2, 3) | True | 元素是否存在 |
for x in (1, 2, 3): print x, | 1 2 3 | 迭代 |
元组索引，截取
因为元组也是一个序列，所以我们可以访问元组中的指定位置的元素，也可以截取索引中的一段元素，如下所示：
元组：
L = ('spam', 'Spam', 'SPAM!')
Python 表达式 | 结果 | 描述 |
L[2] | 'SPAM!' | 读取第三个元素 |
L[-2] | 'Spam' | 反向读取；读取倒数第二个元素 |
L[1:] | ('Spam', 'SPAM!') | 截取元素 |
无关闭分隔符
任意无符号的对象，以逗号隔开，默认为元组，如下实例：
#!/usr/bin/python
print 'abc', -4.24e93, 18+6.6j, 'xyz';
x, y = 1, 2;
print "Value of x , y : ", x,y;
运行结果如下：
图13
元组内置函数
Python元组包含了以下内置函数：
序号 | 方法及描述 |
1 | cmp(tuple1, tuple2) |
2 | len(tuple) |
3 | max(tuple) |
4 | min(tuple) |
5 | tuple(seq) |
2.3.5 字典
字典是另一种可变容器模型，且可存储任意类型对象。
字典的每个键值(key=>value)对用冒号(:)分割，每个对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号({})中 ,格式如下所示：
d ={key1 : value1, key2 : value2 }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：
dict ={'Alice':'2341','Beth':'9102','Cecil':'3258'}
也可如此创建字典：
dict1 ={'abc':456};
dict2 ={'abc':123,98.6:37};
访问字典里的值
把相应的键放入熟悉的方括弧，如下实例:
#!/usr/bin/python
dict ={'Name':'Zara','Age':7,'Class':'First'};
print"dict['Name']: ", dict['Name'];
print"dict['Age']: ", dict['Age'];
运行结果如下：
图14
如果用字典里没有的键访问数据，会输出错误：
dict = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'};
print "dict['Name']: ", dict['Name'];
print "dict['Age']: ", dict['Age'];
print dict['Xuanhun']
运行结果如下：
图15
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/值对如下实例:
#!/usr/bin/python
dict ={'Name':'Zara','Age':7,'Class':'First'};
dict['Age']=8;# update existing entry
dict['School']="DPS School";# Add new entry
print"dict['Age']: ", dict['Age'];
print"dict['School']: ", dict['School'];
运行结果如下：
图16
删除字典元素
能删单一的元素也能清空字典，清空只需一项操作。
显示删除一个字典用del命令，如下实例：
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
dict ={'Name':'Zara','Age':7,'Class':'First'};
del dict['Name'];# 删除键是'Name'的条目
dict.clear(); # 清空词典所有条目
del dict ; # 删除词典
print"dict['Age']: ", dict['Age'];
print"dict['School']: ", dict['School'];
但这会引发一个异常，因为用del后字典不再存在：
图17
字典键的特性
字典值可以没有限制地取任何python对象，既可以是标准的对象，也可以是用户定义的，但键不行。
两个重要的点需要记住：
1）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，后一个值会被记住，如下实例：
#!/usr/bin/python
dict ={'Name':'Zara','Age':7,'Name':'Manni'};
print"dict['Name']: ", dict['Name'];
以上实例输出结果：
dict['Name']: Manni
2）键必须不可变，所以可以用数字，字符串或元组充当，所以用列表就不行，如下实例：
#!/usr/bin/python
dict ={['Name']:'Zara','Age':7};
print"dict['Name']: ", dict['Name'];
运行结果如下：
图18
字典内置函数&方法
Python字典包含了以下内置函数：
序号 | 函数及描述 |
1 | cmp(dict1, dict2) |
2 | len(dict) |
3 | str(dict) |
4 | type(variable) |
Python字典包含了以下内置方法：
序号 | 函数及描述 |
1 | radiansdict.clear() |
2 | radiansdict.copy() |
3 | radiansdict.fromkeys() |
4 | radiansdict.get(key, default=None) |
5 | radiansdict.has_key(key) |
6 | radiansdict.items() |
7 | radiansdict.keys() |
8 | radiansdict.setdefault(key, default=None) |
9 | radiansdict.update(dict2) |
10 | radiansdict.values() |
2.3.6 集合
把不同元素放在一起就组成了集合，集合的成员被称为集合元素。Python的集合和数学的结合在概念和操作上基本相同。Python提供了两种集合：可变集合和不可变集合。
创建集合
我们先看下面创建集合的代码。
#!/usr/bin/python
# -*- coding: UTF-8 -*-
s1=set('abcdde')
s2=set([1,2,3,4,5])
s3 = frozenset("xuanhun")
print type(s1)
print type(s3)
print s2
运行结果如下：
图19
访问集合
由于集合本身是无序的，所以不能为集合创建索引或切片操作，只能循环遍历或使用in、not in来访问或判断集合元素。
接上面的代码，添加一个循环输出集合内容的代码，如下所示。
图20
从上图的结果，我们可以看到集合无序，无重复元素的特性。
更新集合
可使用以下内建方法来更新（只有可变集合才能被更新）：
s.add()
s.update()
s.remove()
下面的代码测试了集合的添加和删除操作：
s2=set([1,2,3,4,5])
print s2
s2.add("j")
s2.remove(3)
print s2
运行结果如下：
图21
联合(|)
联合(union)操作与集合的OR操作其实等价的，联合符号有个等价的方法，union()。
测试代码如下：
s1=set('abcdde')
s2=set([1,2,3,4,5])
s4=s1|s2
print s4
运行结果如下：
图22
交集(&)
与集合AND等价，交集符号的等价方法是intersection()。
>>> s1&s2
set(['n'])
>>> s1.intersection(s2)
set(['n'])
差集
等价方法是difference()。
>>> s1-s2
set(['i', 'b', 'e', 'g'])
>>> s1.difference(s2)
set(['i', 'b', 'e', 'g'])
2.3.7 小结
基本类型和和基本数据结构我们都介绍完毕了，是时候写点更“复杂”的代码了，下一节给大家介绍基本的条件判断和循环。