Python学习笔记（六）Python组合数据类型

　　在之前我们学会了数字类型，包括整数类型、浮点类型和复数类型，这些类型仅能表示一个数据，这种表示单一数据的类型称为基本数据类型。然而，实际计算中却存在大量同时处理多个数据的情况，这种需要将多个数据有效组织起来并统一表示，这种能够表示多个数据的类型称为组合数据类型。

一、组合数据类型概述

组合数据类型更能够将多个同类或不同类型组织起来，通过单一的表示使数据更有序、更容易。根据数据之间的关系，组合数据类型可以分为3类：序列类型、集合类型和映射类型。

序列类型是一个元素向量，元素之间的存在先后关系，通过序号访问，元素之间不排他。

集合类型是一个元素类型，元素之间无序，相同元素在集合中唯一存在。

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)。

1.序列类型

序列类型是一堆元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问。

Python中有很多数据类型都是序列类型，其中比较重要的是str(字符串)、tuple(元组)list(列表)可以看成是单一字符的有序序列，属于序列类型。

序列类型有12个通用的操作符和函数

操 作 符	描         述
x in s	如果x是是的元素，返回True，否者返回False
x not in s	如果x不是s的元素，返回True，否则返回False
s + t	连接S和t
s * n 或  n * s	将序列s复制n次
s[i]	索引，返回序列的第i个元素
s[i:j]	分片，返回包含序列s第i到j个元素的子序列（不包含第j个元素）
s[i:j:k]	步骤分片，返回包含序列s第i到j个元素以k为步数的子序列
len(s)	序列s的元素个数（长度）
min(s)	序列s中的最小元素
max(s)	序列s中的最大元素
s.index(x(,i[,j]))	序列s中从i开始到j位置中第一次出现的元素x的位置
s.count(x)	序列中出现x的总次数

元组(tuple)是序列类型中比较特殊的类型，因为它一旦创建就不能被修改。Python中元组采用逗号和圆括号（可选）来表示，如：

>>>creature = "cat", "dog", "tiger", "bear"
       print(creature)
>>>('cat', 'dog', 'tiger', 'bear')

>>>creature = "cat", "dog", "tiger", "bear"
　　all=(1,2,456,creature)　　#元组中包含元组creature
　　print(all)
　　print(all[2])
　　print(all[-1][2])
>>>(1, 2, 456, ('cat', 'dog', 'tiger', 'bear'))
>>>456
>>>tiger

其中，一个元组可以作为另一个元组的元素，可以采用多级索引获取信息，例如上面的元组all中包含了元组creature，可以用all[-1][2]获取对应元素值。

元组除了用于表达固定数据外，还常用于以下3种情况：函数多返回值、多变量同步赋值、循环遍历，例如：

>>>def func(x):          #函数多返回值
           return x,x*x;   

>>>a,b = 'dog','cat'　　#多变量同步赋值

>>>import math　　　　　　　　#循环遍历
　　for x,y in ((1,0),(2,5),(3,8)):
　　　　print(math.hypot(x,y))　　　　#求多个坐标值到原点的距离

2.集合类型

集合类型与数学中集合的概念一致，即包含0个或多个数据项的无序组合。

集合中的元素不可重复，元素类型只能是固定数据类型，例如集合、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。

由于集合是无序组合，它没有索引和位置的概念，不能分片，集合中元素可以动态增加和删除。集合用大括号（{}）表示，可以用赋值语句生成一个集合，例如：

>>>S={100,200,(666,25),"YES",458}
        print(S)
>>>{100, 200, 458, 'YES', (666, 25)}

从上面可以看出，由于集合的元素是无序的，集合的打印效果与定义顺序可以不一致。

集合类型有10个操作符

操 作 符	描    述
S-T 或 S.difference(T)	返回一个新集合，包括在集合S中但不在集合T中的元素
S-=T 或 S.difference_update(T)	更新集合S，包括在集合S中但不在集合T中的元素
S & T 或 S.intersection(T)	返回一个新集合，包括同时在集合S和T中的元素
S&=T 或 S.intersection_update(T)	更新集合S，包括同时在集合S和T中的元素
s=^T 或 S.symmetric-difference(T)	返回一个新集合，包括集合S和T中的元素，但不包括同时在其中的元素
s=^T 或 S.symmetric-difference_update(T)	更新集合S，包括集合S和T中的元素，但不包括同时在其中的元素
S|T 或 S.union(T)	返回一个新集合，包括集合S和T中的所有元素
S=|T 或 S.update(T)	更新集合S，包括集合S和T中的所有元素
S<=T 或 S.update(T)	如果S和T相同或S是T的子集，返回True，否则返回False，可以用S>T判断S是否是T的真子集
S>=T 或 S.issuperset(T)	如果S和T相同或S是T的超集，返回True，否则返回False，可以用S>T判断S是否是T的真超集

集合类型与其他类型最大的不同在于它不包含重复元素，因此，当需要对一维数据进行去重或进行数据重复处理时，一般通过集合来完成。

3.映射类型 

映射类型是“键-值”数据项的组合，每个元素是一个键值对，即元素是（key，value），元素之间是无序的。

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。

在Python中，映射类型主要以字典（dict）体现。

二、列表类型和操作

列表是包含0个或多个对象引用的有序序列，没有长度限制，可自由增删元素，使用灵活。

1.列表类型的概念

列表（list）是包含0个或多个对象引用的有序序列，属于序列类型。与元组不同，列表的长度和内容都是可变的，可自由对列表中的数据项进行增加、删除或替换

2.列表类型的操作

函数或方法	描述
ls[i] = x	替换类表 ls 第 i 数据项为 x
ls[i:j] =l t	用列表 lt 替换列表 ls 中第 i 到第 j 项数据（不含第 j 项）
ls[i:j:k] = lt	用列表 lt 替换列表 ls 中第 i 到第j项以k为步数的数据（不含第j项）
del ls[i:j]	删除列表 ls 第i到第 j 项数据，等价于ls[i:j]=[]
del ls[i:j:k]	删除列表 ls 第 i 到第 j 项以 k 为步数的数据
ls += lt 或 ls.extend(lt)	将列表 lt 元素增加到列表 ls 中
ls *= n	更新列表 ls，其元素重复 n 次
ls.append(x)	在列表 s 最后增加一个元素 x
ls.clear()	删除 ls 中的所有元素
ls.copy()	生成一个新列表，复制 ls 中的所有元素
ls.insert(i,x)	在列表 ls 的第 i 位置增加元素 x
ls.pop(i)	将列表 ls 中的第 i 项元素取出并删除该元素
ls.remove(x)	将列表中出现的第一个元素 x 删除
ls.reserve(x)	列表 ls 中的元素反转

三、字典类型和操作

列表是存储和检索数据的有序序列。当访问列表中的元素时，可以通过整数的索引来查找它，这个索引时元素在列表中的符号，列表的索引模式是“<整数序号>查找<被索引内容>”

1.字典类型的概念

通过任意键信息查找一组数据中值信息的过程叫做映射，Python语言中通过字典实现映射。Python语言中的字典可以通过大括号（{}）建立，建立模式如下：

{<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。

例如：

>>>Dic={"中国":"北京","美国":"华盛顿","法国":"巴黎"}
       print(Dic)
       print(Dic["中国"])
>>>{'中国': '北京', '美国': '华盛顿', '法国': '巴黎'}
>>>中国

一般来说，字典中键值对的访问模式如下，采用中括号格式：

<值> = <字典变量> [<键>]

2.字典类型的操作

与列表类似Python字典也有非常灵活的操作方法。使用大括号可以创建字典，并指定初始值，通过中括号可以增加新的元素，例如：

>>>Dic={"中国":"北京","美国":"华盛顿","法国":"巴黎"}
       Dic{"英国"}="伦敦"
       print(Dic)
>>>{"中国":"北京","美国":"华盛顿","法国":"巴黎","英国":"伦敦"}

注意：直接使用大括号（{}）生成一个空的字典。生成空集合需要使用函数set()。

字典类型的函数和方法：

函数和方法	描     述
<d>.keys()	返回所有的键信息
<d>.values()	返回所有的值信息
<d>.items()	返回所有的键值对
<d>.get(<key>,<default>)	键存在则返回相应值，否则返回默认值
<d>.pop(<key>,<default>)	键存在则返回返回值，同时删除键值对，否则返回默认值
<d>.popitem()	随机从字典中取出一个键值对，以元组（key，value）形式返回
<d>.clear()	删除所有的键值对
del<d>[<key>]	删除字典中某一个键值对
<key>in<d>	如果键在字典中返回True，否则返回False

与其他组合类型一样，字典可以通过for-in语句对其元素进行遍历，例如：

>>>Dic={"中国":"北京","美国":"华盛顿","法国":"巴黎"}
       for i in Dic:
           print(i)
>>>中国
   美国
   法国

所以，字典有以下一些基本原则：

（1）字典是一个键值对的集合，该集合以键为索引，一个键信息只对应一个值信息。

（2）字典中元素以键信息为索引访问。

（3）字典长度是可变的，可以通过对键信息赋值实现增加或修改键值对。