今天要介绍的是Python的组合数据类型
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知识点
知识导图
1、组合数据类型的基本概念
- 1.1 组合数据类型
- 1.2 集合类型概述
- 1.3 序列类型概述
- 1.4 映射类型概述
2、列表类型
- 2.1 列表的定义
- 2.2 列表的索引
- 2.3 列表的切片
3、列表类型的操作
- 3.1 列表的操作函数
- 3.2 列表的操作方法
4、字典类型
- 4.1 字典的定义
- 4.2 字典的索引
5、字典类型的操作
- 5.1 字典的操作函数
- 5.2 字典的操作方法
6、实例解析：文本词频统计
小结

知识点

组合数据类型的基本概念
列表类型：定义、索引、切片
列表类型的操作：列表的操作函数、列表的操作方法
字典类型：定义、索引
字典类型的操作：字典的操作函数、字典的操作方法

知识导图

在这里插入图片描述

1、组合数据类型的基本概念

1.1 组合数据类型

Python语言中最常用的组合数据类型有3大类，分别是集合类型、序列类型和映射类型。
集合类型是一个具体的数据类型名称，而序列类型和映射类型是一类数据类型的总称。
集合类型是一个元素集合，元素之间无序，相同元素在集合中唯一存在。
序列类型是一个元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问，元素之间不排他。序列类型的典型代表是字符串类型和列表类型。
映射类型是“键-值”数据项的组合，每个元素是一个键值对，表示为(key, value)。映射类型的典型代表是字典类型。

1.2 集合类型概述

Python语言中的集合类型与数学中的集合概念一致，即包含0个或多个数据项的无序组合。
集合是无序组合，用大括号（{}）表示，它没有索引和位置的概念，集合中元素可以动态增加或删除。
集合中元素不可重复，元素类型只能是固定数据类型，例如：整数、浮点数、字符串、元组等，列表、字典和集合类型本身都是可变数据类型，不能作为集合的元素出现。

S = {1010, "1010", 78.9}
print(type(S))
# <class 'set'>
print(len(S))
# 3
print(S)
# {78.9, 1010, '1010'}

需要注意，由于集合元素是无序的，集合的打印效果与定义顺序可以不一致。由于集合元素独一无二，使用集合类型能够过滤掉重复元素。

T = {1010, "1010", 12.3, 1010, 1010}
print(T)
# {1010, '1010', 12.3}

集合类型有4个操作符，交集（&）、并集（|）、差集（-）、补集（^），操作逻辑与数学定义相同。

S = {1010, "1010", 78.9}
T = {1010, "1010", 12.3, 1010, 1010}
print(S - T)
# {78.9}
print(T – S)
# {12.3}
print(S & T)
# {1010, '1010'}
print(T & S)
# {1010, '1010'}
print(S ^ T)
# {78.9, 12.3}
print(T ^ S)
# {78.9, 12.3}
print(S | T)
# {78.9, 1010, 12.3, '1010'}
print(T | S)
# {1010, 12.3, 78.9, '1010'}

集合类型有一些常用的操作函数或方法
集合类型主要用于元素去重，适合于任何组合数据类型。

S = set('知之为知之不知为不知')
print(S)
# {'不', '为', '之', '知'}
for i in S:
        print(i, end="")
# 不为之知

1.3 序列类型概述

序列类型是一维元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问。
由于元素之间存在顺序关系，所以序列中可以存在相同数值但位置不同的元素。Python语言中有很多数据类型都是序列类型，其中比较重要的是：字符串类型和列表类型，此外还包括元组类型。
字符串类型可以看成是单一字符的有序组合，属于序列类型。列表则是一个可以使用多种类型元素的序列类型。序列类型使用相同的索引体系，即正向递增序号和反向递减序号。
序列类型有一些通用的操作符和函数

1.4 映射类型概述

映射类型是“键-值”数据项的组合，每个元素是一个键值对，即元素是(key, value)，元素之间是无序的。键值对是一种二元关系，源于属性和值的映射关系
映射类型是序列类型的一种扩展。在序列类型中，采用从0开始的正向递增序号进行具体元素值的索引。而映射类型则由用户来定义序号，即键，用其去索引具体的值。
键（key）表示一个属性，也可以理解为一个类别或项目，值（value）是属性的内容，键值对刻画了一个属性和它的值。键值对将映射关系结构化，用于存储和表达。

2、列表类型

2.1 列表的定义

列表是包含0个或多个元组组成的有序序列，属于序列类型。列表可以元素进行增加、删除、替换、查找等操作。列表没有长度限制，元素类型可以不同，不需要预定义长度。
列表类型用中括号（[]）表示，也可以通过list(x)函数将集合或字符串类型转换成列表类型。

ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
print(ls)
# [1010, '1010', [1010, '1010'], 1010]
print(list('列表可以由字符串生成'))
# ['列', '表', '可', '以', '由', '字', '符', '串', '生', '成']
print(list())
# []

列表属于序列类型，所以列表类型支持序列类型对应的操作

2.2 列表的索引

索引是列表的基本操作，用于获得列表的一个元素。使用中括号作为索引操作符。

ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
print(ls[3])
# 1010
print(ls[-2])
# [1010, '1010']
print(ls[5])
'''
Traceback (most recent call last):
   File "<pyshell#35>", line 1, in <module>
      ls[5]
IndexError: list index out of range'''

可以使用遍历循环对列表类型的元素进行遍历操作，基本使用方式如下：

for <循环变量> in <列表变量>:

        <语句块>

ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
for i in ls:
        print(i*2)
'''
2020
10101010
[1010, '1010', 1010, '1010']
2020'''

2.3 列表的切片

切片是列表的基本操作，用于获得列表的一个片段，即获得一个或多个元素。切片后的结果也是列表类型。切片有两种使用方式：

<列表或列表变量>[N: M]

                 或

<列表或列表变量>[N: M: K]

切片获取列表类型从N到M（不包含M）的元素组成新的列表。当K存在时，切片获取列表类型从N到M（不包含M）以K为步长所对应元素组成的列表。

ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
print(ls[1:4])
# ['1010', [1010, '1010'], 1010]
print(ls[-1:-3])
# []
print(ls[-3:-1])
# ['1010', [1010, '1010']]
print(ls[0:4:2])
# [1010, [1010, '1010']]

3、列表类型的操作

3.1 列表的操作函数

列表类型继承序列类型特点，有一些通用的操作函数

ls = [1010, "1010", [1010, "1010"], 1010]
print(len(ls))
# 4 
lt =["Python", ["1010", 1010, [
1010, "
Python"]]]
print(len(lt))
# 2

min(ls)和max(ls)分别返回一个列表的最小或最大元素，使用这两个函数的前提是列表中各元素类型可以进行比较。

ls = [1010, 10.10, 0x1010]
print(min(ls))
# 10.1
lt = ["1010", "10.10", "Python"]
print(max(lt))
# 'Python'
ls = ls + lt
print(ls)
# [1010, 10.1, 4112, '1010', '10.10', 'Python']
print(min(ls))
'''
Traceback (most recent call last):
   File "<pyshell#15>", line 1, in <module>
      min(ls)
TypeError: '<' not supported between instances of 'str' and 'float''''

list(x)将变量x转变成列表类型，其中x可以是字符串类型，也可以是字典类型。

print(list("Python"))
# ['P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n']
print(list({"小明", "小红", "小白", "小新"}))
# ['小红', '小明', '小新', '小白']
print(list({"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}))
# ['201801', '201802', '201803']

3.2 列表的操作方法

列表类型存在一些操作方法，使用语法形式是：

<列表变量>.<方法名称>(<方法参数>)

在这里插入图片描述

ls.append(x)在列表ls最后增加一个元素x。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
lt.append(1010)
print(lt)
# ['1010', '10.10', 'Python', 1010]
lt.append([1010, 0x1010])
print(lt)
# ['1010', '10.10', 'Python', 1010, [1010, 4112]]

ls.append(x)仅用于在列表中增加一个元素，如果希望增加多个元素，可以使用加号，将两个列表合并。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
ls = [1010, [1010, 0x1010]]
ls += lt
print(lt)
['1010', '10.10', 'Python', 1010, [1010, 4112]]

ls.insert(i, x)在列表ls中序号i位置上增加元素x，序号i之后的元素序号依次增加。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
lt.insert(1, 1010)
print(lt)
# ['1010', 1010, '10.10', 'Python']

ls.clear()将列表ls的所有元素删除，清空列表。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
lt.clear()
print(lt)
# []

ls.pop(i)将返回列表ls中第i位元素，并将该元素从列表中删除。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
print(lt.pop(1))
# 10.10
print(lt)
# ["1010", "Python"]

ls.remove(x)将删除列表ls中第一个出现的x元素。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
lt.remove("10.10")
print(lt)
# ["1010", "Python"]

除了上述方法，还可以使用Python保留字del对列表元素或片段进行删除，使用方法如下：

del <列表变量>[<索引序号>]   或

del <列表变量>[<索引起始>: <索引结束>]

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
del lt[1]
print(lt)
# ["1010", "Python"]
lt = ["1010", "10.10", "Python"]
del lt[1:]
print(lt)
# ["1010"]

ls.reverse()将列表ls中元素进行逆序反转。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
print(lt.reverse())
# ['Python', '10.10', '1010']

ls.copy() 复制ls中所有元素生成一个新列表。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
ls = lt.copy()
lt.clear() # 清空lt
print(ls)
# ["1010", "10.10", "Python"]

由上例看出，一个列表lt使用.copy()方法复制后赋值给变量ls，将lt元素清空不影响新生成的变量ls。
需要注意，对于基本的数据类型，如整数或字符串，可以通过等号实现元素赋值。但对于列表类型，使用等号无法实现真正的赋值。其中，ls = lt语句并不是拷贝lt中元素给变量ls，而是新关联了一个引用，即ls和lt所指向的是同一套内容。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
ls = lt # 仅使用等号
lt.clear()
print(ls)
# []

使用索引配合等号（=）可以对列表元素进行修改。

lt = ["1010", "10.10", "Python"]
lt[1] = 1010
print(lt)
# ["1010", 1010, "Python"]

列表是一个十分灵活的数据结构，它具有处理任意长度、混合类型的能力，并提供了丰富的基础操作符和方法。当程序需要使用组合数据类型管理批量数据时，请尽量使用列表类型。

4、字典类型

4.1 字典的定义

“键值对”是组织数据的一种重要方式，广泛应用在Web系统中。键值对的基本思想是将“值”信息关联一个“键”信息，进而通过键信息查找对应值信息，这个过程叫映射。Python语言中通过字典类型实现映射。
Python语言中的字典使用大括号{}建立，每个元素是一个键值对，使用方式如下：

{<键1>:<值1>, <键2>:<值2>, … , <键n>:<值n>}

其中，键和值通过冒号连接，不同键值对通过逗号隔开。字典类型也具有和集合类似的性质，即键值对之间没有顺序且不能重复。
变量d可以看作是“学号”与“姓名”的映射关系。需要注意，字典各个元素并没有顺序之分。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d)
# {'201801': '小明', '201802': '小红', '201803': '小白'}

4.2 字典的索引

列表类型采用元素顺序的位置进行索引。由于字典元素“键值对”中键是值的索引，因此，可以直接利用键值对关系索引元素。
字典中键值对的索引模式如下，采用中括号格式：

<值> = <字典变量>[<键>]

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d["201802"])
# 小红

利用索引和赋值（=）配合，可以对字典中每个元素进行修改。

d["201802"] = '新小红'
print(d)
# {'201801': '小明', '201803': '小白', '201802': '新小红'}

使用大括号可以创建字典。通过索引和赋值配合，可以向字典中增加元素。

t = {}
t["201804"] = "小新"
print(d)
# {'201804': '小新'}

字典是存储可变数量键值对的数据结构，键和值可以是任意数据类型，通过键索引值，并可以通过键修改值。

5、字典类型的操作

5.1 字典的操作函数

字典类型有一些通用的操作函数
len(d)给出字典d的元素个数，也称为长度。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(len(d))
# 3

min(d)和max(d)分别返回字典d中最小或最大索引值。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(min(d))
# '201801'
print(max(d))
# '201803'

dict()函数用于生成一个空字典，作用和{}一致。

d = dict()
print(d)
# {}

5.2 字典的操作方法

字典类型存在一些操作方法，使用语法形式是：

<字典变量>.<方法名称>(<方法参数>)

在这里插入图片描述

d.keys()返回字典中的所有键信息，返回结果是Python的一种内部数据类型dict_keys，专用于表示字典的键。如果希望更好的使用返回结果，可以将其转换为列表类型。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.keys())
# dict_keys(['201801', '201802', '201803'])
print(type(d.keys()))
# <class 'dict_keys'>
print(list(d.keys()))
# ['201801', '201802', '201803']

d.values()返回字典中的所有值信息，返回结果是Python的一种内部数据类型dict_values。如果希望更好的使用返回结果，可以将其转换为列表类型。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.values())
# dict_values(['小明', '小红', '小白'])
print(type(d.values()))
# <class 'dict_values'>
print(list(d.values()))
# ['小明', '小红', '小白']

d.items()返回字典中的所有键值对信息，返回结果是Python的一种内部数据类型dict_items。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.items())
# dict_items([('201801', '小明'), ('201802', '小红'),('201803', '小白')])
print(type(d.items()))
# <class 'dict_items'>
print(list(d.items()))
# [('201801', '小明'), ('201802', '小红'), ('201803', '小白')]

d.get(key, default)根据键信息查找并返回值信息，如果key存在则返回相应值，否则返回默认值，第二个元素default可以省略，如果省略则默认值为空。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.get('201802'))
'小红'
print(d.get('201804'))
print(d.get('201804', '不存在'))
'不存在'

d.pop(key, default)根据键信息查找并取出值信息，如果key存在则返回相应值，否则返回默认值，第二个元素default可以省略，如果省略则默认值为空。相比d.get()方法，d.pop()在取出相应值后，将从字典中删除对应的键值对。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.pop('201802'))
# '小红'
print(d)
# {'201801': '小明', '201803': '小白'}
print(d.pop('201804', '不存在'))
# '不存在'

d.popitem()随机从字典中取出一个键值对，以元组(key,value)形式返回。取出后从字典中删除这个键值对。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print(d.popitem())
# ('201803', '小白')
print(d)
# {'201801': '小明', '201802': '小红'}

d.clear()删除字典中所有键值对。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
d.clear()
print(d)
# {}

此外，如果希望删除字典中某一个元素，可以使用Python保留字del。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
del d["201801"]
print(d)
# {'201802': '小红', '201803': '小白'}

字典类型也支持保留字in，用来判断一个键是否在字典中。如果在则返回True，否则返回False。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
print("201801" in d)
# True
print("201804" in d)
# False

与其他组合类型一样，字典可以遍历循环对其元素进行遍历，基本语法结构如下：

for <变量名> in <字典名>

        <语句块>

for循环返回的变量名是字典的索引值。如果需要获得键对应的值，可以在语句块中通过get()方法获得。

d = {"201801":"小明", "201802":"小红", "201803":"小白"}
for k in d:
    print("字典的键和值分别是：{}和{}".format(k, d.get(k)))
'''
字典的键和值分别是：201801和小明
字典的键和值分别是：201802和小红
字典的键和值分别是：201803和小白'''

6、实例解析：文本词频统计

在很多情况下，会遇到这样的问题：对于一篇给定文章，希望统计其中多次出现的词语，进而概要分析文章的内容。这个问题的解决可用于对网络信息进行自动检索和归档。
在信息爆炸时代，这种归档或分类十分有必要。这就是“词频统计”问题。
统计《哈姆雷特》英文词频
第一步：分解并提取英文文章的单词
通过txt.lower()函数将字母变成小写，排除原文大小写差异对词频统计的干扰。为统一分隔方式，可以将各种特殊字符和标点符号使用txt.replace()方法替换成空格，再提取单词。
第二步：对每个单词进行计数

if word in counts:
else:
        counts[word] = 1

或者，这个处理逻辑可以更简洁的表示为如下代码：

 counts[word] = counts.get(word,0) + 1

第三步：对单词的统计值从高到低进行排序
由于字典类型没有顺序，需要将其转换为有顺序的列表类型，再使用sort()方法和lambda函数配合实现根据单词次数对元素进行排序。

items = list(counts.items())#将字典转换为记录列表
items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True) #以第2列排序

# CalHamlet.py
def getText():
    txt = open("hamlet.txt", "r").read()
    txt = txt.lower()
    for ch in '!"#$%&()*+,-./:;<=>?@[\\]^_‘{|}~':
        txt = txt.replace(ch, " ") #将文本中特殊字符替换为空格
    return txt
hamletTxt = getText()
words = hamletTxt.split()
counts = {}
for word in words:
    counts[word] = counts.get(word,0) + 1
items = list(counts.items())
items.sort(key=lambda x:x[1], reverse=True)
for i in range(10):
    word, count = items[i]
    print ("{0:<10}{1:>5}".format(word, count))

>>>
the 1138
and 965
to 754
of 669
you 550
a 542
i 542
my 514
hamlet 462
in 436

小结

主要针对初学程序设计的读者，具体讲解了程序设计语言的基本概念，理解程序开发的IPO编写方法，配置Python开发环境的具体步骤，以及Python语言和Python程序特点等内容，进一步给出了5个简单Python实例代码，帮助读者测试Python开发环境，对该语言有一个直观认识。

Python大戏即将上演，一起来追剧吧。

Python-组合数据类型

目录

知识点

知识导图

1、组合数据类型的基本概念

1.1 组合数据类型

1.2 集合类型概述

1.3 序列类型概述

1.4 映射类型概述

2、列表类型

2.1 列表的定义

2.2 列表的索引

2.3 列表的切片

3、列表类型的操作

3.1 列表的操作函数

3.2 列表的操作方法

4、字典类型

4.1 字典的定义

4.2 字典的索引

5、字典类型的操作

5.1 字典的操作函数

5.2 字典的操作方法

6、实例解析：文本词频统计

小结

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