Python基础_第4章_Python数据序列（容器）

Python数据序列（容器）

一、作业回顾

1、面试题

有一物，不知其数，三三数之余二，五五数之余三，七七数之余二，问物几何？

白话文：有一个数字，不知道具体是多少，用3去除剩2，用5去除剩3，用7去除剩2个，问这个数是多少？1 ~ 100以内的整数

while循环：

# 初始化计数器
i = 1
# 编写循环条件
while i <= 100:
    # 判断
    if i % 3 == 2 and i % 5 == 3 and i % 7 == 2:
        print(i)
    # 更新计数器
    i += 1

for循环：

for i in range(1, 101):
    # 判断
    if i % 3 == 2 and i % 5 == 3 and i % 7 == 2:
        print(i)

2、报数字（数7）

一些同学从1开始报数，当需要报出的数字尾数是7或者该数字是7的倍数时，则该同学跳过这个数字，不进行报数。所有同学都参与游戏后，游戏结束。如输入学生数量为50，游戏结束后，报数的同学数量为39。

分析：如何判断某个数字尾数为7以及如何判断某个数字是7的倍数

① 如何判断数字尾数为7，i % 10 == 7 17 % 10 = 1 余 7 27 % 10 = 2 余 7

② 如何判断数字是7的倍数，i % 7 == 0

# 定义一个变量n，用于获取学生数量
n = int(input('请输入学生的数量：'))
# 定义一个变量，用于统计有多少人报数了
count = 0
# 开始循环
for i in range(1, n+1):
    # 判断数字尾数为7
    if i % 10 == 7:
        continue
    # 判断数值是7的倍数
    if i % 7 == 0:
        continue
    # 如果不满足以上if条件，则对count进行+1操作
    count += 1
print(f'{n}个同学，共报数{count}人')

二、了解字符串

1、字符串的定义

字符串是 Python 中最常用的数据类型。我们一般使用引号来创建字符串。创建字符串很简单，只要为变量分配一个值即可。

案例1：使用单引号或双引号定义字符串变量

str1 = 'abcdefg'
str2 = "hello world"

print(type(str1))  # <class 'str'>  ##输出
print(type(str2))  # <class 'str'>

案例2：使用3个引号定义字符串变量

name1 = '''I am Tom, Nice to meet you!'''
print(name1)
print(type(name1))

print('-' * 20)

name2 = """I am Jennify,
           Nice to meet you!"""
print(name2)
print(type(name2))

注意：三引号形式的字符串支持换行操作

案例3：思考如何使用字符串定义"I’m Tom"

使用单引号情况

str1 = 'I'm Tom'

运行结果：

出现以上问题的主要原因在于，以上字符串的定义代码出现了(syntax)语法错误。单引号在字符串定义中必须成对出现，而且Python解析器在解析代码时，会自动认为第一个单引号和最近的一个单引号是一对！

如果一定要在单引号中在放入一个单引号，必须使用反斜杠进行转义。

str1 = 'I\'am Tom'

使用双引号情况

str2 = "I'm Tom"

注：在Python中，如果存在多个引号，建议① 单引号放在双引号中 ② 双引号放在单引号中。

2、字符串输入

在Python代码中，我们可以使用input()方法来接收用户的输入信息。记住：在Python中，input()方法返回的结果是一个字符串类型的数据。

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')

print(name, age, address)

① input()可以阻断当前正在执行的代码，让系统处于等待状态，直到用户输入完成

② input()方法接收到的所有数据，返回的数据类型都是字符串

3、字符串的输出

☆ 普通输出

print(变量名称)
print(变量名称1, 变量名称2, 变量名称3)

☆ 格式化输出

① 百分号（Python2和Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = int(input('请输入您的年龄：'))
address = input('请输入您的住址：')

print('我的名字是%s，今年%d岁了，家里住在%s...' % (name, age, address))

② format方法（Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')

print('我的名字是{}，今年{}岁了，家里住在{}...'.format(name, age, address))

③ f形式（Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')

print(f'我的名字是{name}，今年{age}岁了，家里住在{address}...')

延伸：

name = input('请输入您购买商品的名称：')
price = float(input('请输入您购买商品的价格：'))  # 18.5

print(f'购买商品名称：{name}，商品价格：{price:.2f}')

4、字符串在计算机底层的存储形式

在计算机中，Python中的字符串属于序列结构。所以其底层存储占用一段连续的内存空间。

str1 = 'itheima'

结构原理图：

索引的最大值 = len(字符串) - 1

7个字符，则索引下标的最大值为7-1 = 6

注意：索引下标从0开始。

5、聊聊索引下标

索引下标，就是编号。比如火车座位号，座位号的作用：按照编号快速找到对应的座位。同理，下标的作用即是通过下标快速找到对应的数据。

举个例子：

name = 'abcdef'
print(name[0])  # a
print(name[3])  # d

三、字符串切片

1、什么是字符串切片

所谓的切片是指对操作的对象截取其中一部分的操作。字符串、列表、元组都支持切片操作。

2、字符串切片基本语法

顾头不顾尾：

序列名称[开始位置下标:结束位置下标:步长(步阶)]

numstr = '0123456789'
numstr[0:3:1]  # 012 => range方法非常类似，步长：每次前进1步
numstr[0:3:2]  # 02 => 每次前进2步
步长可以为负数，正数代表从左向右截取，负数代表从右向左截取

① 不包含结束位置下标对应的数据， 正负整数均可；

② 步长是选取间隔，正负整数均可，正数从左向右，负数从右向左。默认步长为1。

还是有点陌生，没关系，给你举个栗子：

numstr = '0123456789'

如果想对numstr字符串进行切片，如下图所示：

3、字符串切片小口诀

记口诀：切片其实很简单，只顾头来尾不管，步长为正正向移，步长为负则逆向移

如果还是有点不太清楚这个原理，建议大家对字符串进行画图

4、字符串切片的小栗子

案例1：

numstr = '0123456789'
# 1、从2到5开始切片，步长为1
print(numstr[2:5:1])
print(numstr[2:5])
# 2、只有结尾的字符串切片：代表从索引为0开始，截取到索引为5的位置（不包含索引为5的数据）
print(numstr[:5])
# 3、只有开头的字符串切片：代表从起始位置开始，已知截取到字符串的结尾
print(numstr[1:])
# 4、获取或拷贝整个字符串
print(numstr[:])
# 5、调整步阶：类似求偶数
print(numstr[::2])
# 6、把步阶设置为负整数：类似字符串翻转
print(numstr[::-1])
# 7、起始位置与结束位置都是负数
print(numstr[-4:-1])
# 8、结束字符为负数，如截取012345678
print(numstr[:-1])

案例2：

案例3：给定一个图片的名称为"avatar.png"，使用Python方法获取这个图片的名称(avatar)以及这个图片的后缀(.png)。

分析：

① 建议先获取点号的位置（目前还未学习，只能一个一个数）

② 从开头切片到点号位置，得到的就是文件的名称

③ 从点号开始切片，一直到文件的结尾，则得到的就是文件的后缀

filename = 'avatar.png'
# 获取点号的索引下标
index = 6
# 使用切片截取文件的文件
name = filename[:index]
print(f'上传文件的名称：{name}')

# 使用切片截取文件的后缀
postfix = filename[index:]
print(f'上传文件的后缀：{postfix}')

四、字符串的操作方法（内置）

1、字符串中的查找方法

所谓字符串查找方法即是查找子串在字符串中的位置或出现的次数。

基本语法：

字符串.find(要查找的字符或者子串)

编号	函数	作用
1	find()	检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则返回-1。
2	index()	检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则报异常。

☆ find()方法

作用：检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则返回-1。

# 定义一个字符串
str1 = 'hello world hello linux hello python'
# 查找linux子串是否出现在字符串中
print(str1.find('linux'))
# 在str1中查找不存在的子串
print(str1.find('and'))

案例：使用input方法输入任意一个文件名称，求点号的索引下标

filename = input('请输入您要上传文件的名称：')
# 获取点号的索引下标
index = filename.find('.')
print(index)

# 求文件名称
print(filename[:index])

# 求文件后缀
print(filename[index:])

请输入您要上传文件的名称：上海.jpg
2
上海
.jpg

请输入您要上传文件的名称：shanghai.jpg
8
shanghai
.jpg

☆ index()方法

index()方法其功能与find()方法完全一致，唯一的区别在于当要查找的子串没有出现在字符串中时，find()方法返回-1，而index()方法则直接报错。

str1 = 'apple, banana, orange'
# 判断apple是否出现在字符串str1中
print(str1.index('apple'))
print(str1.index('pineapple'))

运行结果：

2、字符串的修改方法

所谓修改字符串，指的就是通过函数（方法）的形式修改字符串中的数据。

编号	函数	作用
1	replace()	返回替换后的字符串
2	split()	返回切割后的列表序列
3	title()	所有单词首字母大写
4	upper()与lower()	返回全部大写或小写的字符串

☆ replace()方法

基本语法：

字符串.replace(要替换的内容, 替换后的内容, 替换的次数-可以省略)

案例：编写一个字符串，然后把字符串中的linux替换为python

str1 = 'hello linux and hello linux'
# 把字符串中所有linux字符替换为python
print(str1.replace('linux', 'python'))
# 把字符串中的第一个linux进行替换为python
print(str1.replace('linux', 'python', 1))
# 把and字符串替换为&&
print(str1.replace('and', '&&'))

目前在工作中，replace主要用于实现关键字替换或过滤功能。北京 ==> BJ，论坛关键字过滤

☆ split()方法

作用：对字符串进行切割操作，返回一个list()列表类型的数据

str1 = 'apple-banana-orange'   #字符
print(str1.split('-'))    
输出结果： 
['apple', 'banana', 'orange']   #list集合

☆ join()方法

作用：和split()方法正好相反，其主要功能是把序列拼接为字符串

字符串.join(数据序列)   

案例：把水果列表[‘apple’, ‘banana’, ‘orange’]拼接成’apple-banana-orange’

list1 = ['apple', 'banana', 'orange']  #list集合
print('-'.join(list1))
输出结果：
apple-banana-orange      #字符串

☆ upper()与lower() 方法

upper()：把字符串全部转换为大写形式

lower()：把字符串全部转换为小写形式

# 用户名以及密码验证案例
username = input('请输入您的账号：')
password = input('请输入您的密码：')

# 把username和password全部转换为大写或小写
print(username.lower())
print(password.upper())

输出结果：

请输入您的账号：zhanngSAN
请输入您的密码：Mima
zhanngsan
MIMA

3、字符串的判断方法

所谓判断即是判断真假，返回的结果是布尔型数据类型：True 或 False。

编号	函数	作用
1	startswith()	检查字符串是否是以指定子串开头，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。
2	endswith()	检查字符串是否是以指定子串结尾，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。

☆ startswith()

作用：检查字符串是否是以指定子串开头，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。

str1 = 'python program'
print(str1.startswith('python'))

输出结果：
True

☆ endswith()

作用：检查字符串是否是以指定子串结尾，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。

str2 = 'avatar.png'
print(str2.endswith('.png'))

if str2.endswith('.png') or str2.endswith('.jpg') or str2.endswith('.gif'):
    print('是一张图片格式的图片')
else:
    print('您上传的文件格式异常')

五、列表及其应用场景

1、为什么需要列表

思考：有一个人的姓名(TOM)怎么书写存储程序？

答：变量。

思考：如果一个班级100位学生，每个人的姓名都要存储，应该如何书写程序？声明100个变量吗？

答：No，我们使用列表就可以了， 列表一次可以存储多个数据。

在Python中，我们把这种数据类型称之为列表。但是在其他的编程语言中，如Java、PHP、Go等等中其被称之为数组。

2、列表的定义

列表序列名称 = [列表中的元素1, 列表中的元素2, 列表中的元素3, ...]

案例演示：定义一个列表，用于保存苹果、香蕉以及菠萝

list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
# list列表类型支持直接打印
print(list1)
# 打印列表的数据类型
print(type(list1))  # <class 'list'>

注意：列表可以一次存储多个数据且可以为不同的数据类型

3、列表的相关操作

列表的作用是一次性存储多个数据，程序员可以对这些数据进行的操作有：

增、删、改、查。

☆ 查操作

列表在计算机中的底层存储形式，列表和字符串一样，在计算机内存中都占用一段连续的内存地址，我们向访问列表中的每个元素，都可以通过==“索引下标”==的方式进行获取。

如果我们想获取列表中的某个元素，非常简单，直接使用索引下标：

list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
# 获取列表中的banana
print(list1[1])

查操作的相关方法：

编号	函数	作用
1	index()	指定数据所在位置的下标【有返回下表，无会报错】
2	count()	统计指定数据在当前列表中出现的次数【重复出现次数】
3	in	判断指定数据在某个列表序列，如果在返回True，否则返回False
4	not in	判断指定数据不在某个列表序列，如果不在返回True，否则返回False

举个栗子：

# 1、查找某个元素在列表中出现的位置（索引下标）
list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
print(list1.index('apple'))  # 0
# print(list1.index('peach'))  # 报错

# 2、count()方法：统计元素在列表中出现的次数
list2 = ['刘备', '关羽', '张飞', '关羽', '赵云']
# 统计一下关羽这个元素在列表中出现的次数
print(list2.count('关羽'))

# 3、in方法和not in方法（黑名单系统）
list3 = ['192.168.1.15', '10.1.1.100', '172.35.46.128']
if '10.1.1.100' in list3:
    print('黑名单IP，禁止访问')
else:
    print('正常IP，访问站点信息')

☆ 增操作

编号	函数	作用
1	append()	增加指定数据到列表中
2	extend()	列表结尾追加数据，如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表
3	insert()	指定位置新增数据

☆ append()

append() ：在列表的尾部追加元素

names = ['孙悟空', '唐僧', '猪八戒']
# 在列表的尾部追加一个元素"沙僧"
names.append('沙僧')
# 打印列表
print(names)
输出结果;
['孙悟空', '唐僧', '猪八戒', '沙僧']

注意：列表追加数据的时候，直接在原列表里面追加了指定数据，即修改了原列表，故列表为可变类型数据。

☆ extend()方法

列表结尾追加数据，如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表

案例：

list1 = ['Tom', 'Rose', 'Jack']
# 1、使用extend方法追加元素"Jennify"
# names.extend("Jennify")
# print(names)

# 2、建议：使用extend方法两个列表进行合并
list2 = ['Hack', 'Jennify']
list1.extend(list2)

print(list1)
输出结果:
['Tom', 'Rose', 'Jack', 'Hack', 'Jennify']

总结：extend方法比较适合于两个列表进行元素的合并操作

☆ insert()方法

作用：在指定的位置增加元素[指定插入索引位置]

names = ['薛宝钗', '林黛玉']
# 在薛宝钗和林黛玉之间，插入一个新元素"贾宝玉"
names.insert(1, '贾宝玉')
print(names)
输出结果:
['薛宝钗', '贾宝玉', '林黛玉']

☆ 删操作

编号	函数	作用
1	del 列表[索引]	删除列表中的某个元素
2	pop()	删除指定下标的数据(默认为最后一个)，并返回该数据
3	remove()	移除列表中某个数据的第一个匹配项。
4	clear()	清空列表，删除列表中的所有元素，返回空列表。

☆ del删除指定的列表元素

基本语法：

names = ['Tom', 'Rose', 'Jack', 'Jennify']
# 删除Rose
del names[1]
# 打印列表
print(names)
输出结果:
['Tom', 'Jack', 'Jennify']

☆ pop()方法

作用：删除指定下标的元素，如果不填写下标，默认删除最后一个。其返回结果：就是删除的这个元素

names = ['貂蝉', '吕布', '董卓']
del_name = names.pop()
# 或
# del_name = names.pop(1)
print(del_name)
print(names)
输出结果:
董卓
['貂蝉', '吕布']

☆ remove()方法

作用：删除匹配的元素

fruit = ['apple', 'banana', 'pineapple']
fruit.remove('banana')
print(fruit)
输出结果:

☆ clear()方法

清空列表

names = ['貂蝉', '吕布', '董卓']
# 随着故事的发展，人物都game over
names.clear()
# 打印列表
print(names)
输出结果:
['apple', 'pineapple']

☆ 改操作

编号	函数	作用
1	列表[索引] = 修改后的值	修改列表中的某个元素
2	reverse()	将数据序列进行倒叙排列
3	sort()	对列表序列进行排序

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔', '八戒']
# 修改列表中的元素
list1[3] = '周瑜'
print(list1)

list2 = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
list2.reverse()
print(list2)

list3 = [10, 50, 20, 30, 1]
list3.sort()  # 升序(从小到大)
# 或
# list3.sort(reverse=True)  # 降序(从大到小)
print(list3)

4、列表的循环遍历

什么是循环遍历？答：循环遍历就是使用while或for循环对列表中的每个数据进行打印输出

while循环：

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔']

# 定义计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < len(list1):
    print(list1[i])
    # 更新计数器
    i += 1

for循环（个人比较推荐）：

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔']
for i in list1:
    print(i)

5、列表的嵌套

列表的嵌套：列表中又有一个列表，我们把这种情况就称之为列表嵌套

在其他编程语言中，称之为叫做二维数组或多维数组

应用场景：要存储班级一、二、三 => 三个班级学生姓名，且每个班级的学生姓名在一个列表。

classes = ['第一个班级','第二个班级','第三个班级']

一班：['张三', '李四']
二班：['王五', '赵六']
三班：['田七', '孙八']

把班级和学员信息合并在一起，组成一个嵌套列表
students = [['张三', '李四'],['王五', '赵六'],['田七', '孙八']]

students = [x,y,z]
students[0] == ['张三', '李四']
students[0][1]

问题：嵌套后的列表，我们应该如何访问呢？

# 访问李四
print(students[0][1])
# 嵌套列表进行遍历，获取每个班级的学员信息
for i in students:
    print(i)

六、元组的定义与使用

1、为什么需要元组

思考：如果想要存储多个数据，但是这些数据是不能修改的数据，怎么做？

答：列表？列表可以一次性存储多个数据，但是列表中的数据允许更改。

num_list = [10, 20, 30]
num_list[0] = 100

那这种情况下，我们想要存储多个数据且数据不允许更改，应该怎么办呢？

答：使用元组，元组可以存储多个数据且元组内的数据是不能修改的。

2、元组的定义

元组特点：定义元组使用小括号，且使用逗号隔开各个数据，数据可以是不同的数据类型。

基本语法：

# 多个数据元组
tuple1 = (10, 20, 30)

# 单个数据元组
tuple2 = (10,)

注意：如果定义的元组只有一个数据，那么这个数据后面也要添加逗号，否则数据类型为唯一的这个数据的数据类型。

3、元组的应用场景(这个技术在未来工作中的应用场景)

• 函数的参数和返回值，一个函数可以接受任意多个参数，或者依次返回多个数据（暂时了解）

• 格式化字符串，百分号和format，格式化字符串后面的（）本质上就是一个元组

  print(‘姓名：%s，年龄：%d，家庭住址：%s’ % (name, age, address))

• 让列表不可以修改，以保护数据安全

4、元组的相关操作方法

由于元组中的数据不允许直接修改，所以其操作方法大部分为查询方法。

编号	函数	作用
1	元组[索引]	根据索引下标查找元素
2	index()	查找某个数据，如果数据存在返回对应的下标，否则报错，语法和列表、字符串的index方法相同
3	count()	统计某个数据在当前元组出现的次数
4	len()	统计元组中数据的个数

案例1：访问元组中的某个元素

nums = (10, 20, 30)
print(nums[2])

案例2：查找某个元素在元组中出现的位置，存在则返回索引下标，不存在则直接报错

nums = (10, 20, 30)
print(nums.index(20))

案例3：统计某个元素在元组中出现的次数

nums = (10, 20, 30, 50, 30)
print(nums.count(30))

案例4：len()方法主要就是求数据序列的长度，字符串、列表、元组

nums = (10, 20, 30, 50, 30)
print(len(nums))

作方法

由于元组中的数据不允许直接修改，所以其操作方法大部分为查询方法。

编号	函数	作用
1	元组[索引]	根据索引下标查找元素
2	index()	查找某个数据，如果数据存在返回对应的下标，否则报错，语法和列表、字符串的index方法相同
3	count()	统计某个数据在当前元组出现的次数
4	len()	统计元组中数据的个数

案例1：访问元组中的某个元素

nums = (10, 20, 30)
print(nums[2])

案例2：查找某个元素在元组中出现的位置，存在则返回索引下标，不存在则直接报错

nums = (10, 20, 30)
print(nums.index(20))

案例3：统计某个元素在元组中出现的次数

nums = (10, 20, 30, 50, 30)
print(nums.count(30))

案例4：len()方法主要就是求数据序列的长度，字符串、列表、元组

nums = (10, 20, 30, 50, 30)
print(len(nums))