Python常用的数据结构

一、list 列表

1、列表的特点

有序的，元素可以重复，列表中的元素可以进行增上改查，可以存放不同的数据类型

2、创建列表

• 中括号创建并填充 --->[]

• 通过构造函数创建 list()

• 列表推导式 ---> [x for x in li if x ...]

"""创建列表"""
# 1、通过构造函数创建 list()
li = list()
print(li, type(li))
li1 = list('helloworld')
print(li1, type(li1))
# 2、中括号创建并填充 []
li2 = [1, 2, 3, 4, 4]
li3 = ['helloworld', 'apple']
li4 = [1, 3.4, True, 'tea', [1, 2, 3]]
print(li2, type(li2))
print(li3, type(li3))
print(li4, type(li4))
# 3、列表推导式
li5 = [i for i in range(1, 10) if i % 2 == 0]
print(li5, type(li5))

3、列表索引

• 默认正向索引，编号从 0 开始。

• 支持反向索引，编号从-1 开始。

"列表索引"
list1 = [1, 3, 5, 6, 8, 10]
# 默认正向索引，编号从 0 开始。
print(list1[0])
print(list1[3])
# 支持反向索引，编号从-1 开始。
print(list1[-6])
print(list1[-3])

4、列表切片 [start:stop:step]

• start 值: 指示开始索引值，如果没有指定，则默认开始值为 0；

• stop 值: 指示到哪个索引值结束，但不包括这个结束索引值。如果没有指定，则取列表允许的最大索引值；

• step 值: 步长值指示每一步大小，如果没有指定，则默认步长值为 1。

• 三个值都是可选的，非必填

li = ['h', 'o', 'g', 'w', 'a', 'r', 't', 's']
print(li[2:4])
print(li[3:6])
print(li[2:7])
print(li[2:])
print(li[3:6:2])
print(li[2:8:4])
print(li[2:8:])
print(li[2::])
print(li[:2])
print(li[::3])
print(li[::-1])  # 逆序打印

5、列表运算符

• 重复

  • 使用 * 运算符可以重复生成列表元素。

• 合并

• 使用 + 加号运算符，可以将两个列表合二为一

li1 = [1, 2] * 5
li2 = [1, 2, 3]
li3 = [1, 2, 4, 5]
# 重复   使用 `*` 运算符可以重复生成列表元素。
print(li1)
# 合并   使用 `+` 加号运算符，可以将两个列表合二为一。
print(li2 + li3)

6、列表成员检测

• in：检查一个对象是否在列表中，如果在则返回 True，否则返回 False。

• not in：检查一个列表是否不包含某个元素。如果不在返回 True，否则返回 False。

li3 = [1, 2, 4, 5]
print(1 in li3)
print(6 not in li3)
print(8 is li3)

7、列表方法

• append()

append(item)：将一个对象 item 添加到列表的末尾。

入参：对象 item

返回：None

# append()
list1 = []
print(list1)
list1.append(1)
list1.append(3.14)
list1.append("apple")
print(list1)

• extend()

extend(iterable)：将一个可迭代对象的所有元素，添加到列表末尾。

入参：可迭代对象 iterable

返回：None

# extend()
list1 = [1, 2, 3, 4, 'apple']
print(list1)
list1.extend('HelloWorld')  # 添加的是字符串的所有字母
list1.extend([8, 89, 185])  # 接收列表的所有元素
list1.extend((1, 5))  # 接收元组的所有元素
list1.extend({"a": 1}) # 接收字典的所有key值
print(list1)

• insert()

insert(index, item)：将一个对象插入到指定的索引位置

入参：索引值 index ，一个对象 item

返回：None

原索引位置及后面的元素后移一位

# insert()
lis1 = [1, 2, 4, 6, 9]
print(lis1)
lis1.insert(0, 3)
print(lis1)
lis1.insert(4, "apple")
print(lis1)

• pop()

pop(index) 或 pop()

弹出并返回所指定索引的元素。

入参：索引值 index，可不传

返回：指定索引的元素

返回：未指定索引则返回末尾元素

如果索引值不正确，或者列表已经为空，则引发 IndexError 错误

# pop()
letters = ['h', 'o', 'g', 'w', 'a', 'r', 't', 's']
print(letters, len(letters))
# letters.pop(8)  # 报错：IndexError: pop index out of range
letters.pop(0)
print(letters, len(letters))
letters.pop()
print(letters, len(letters))
letters.pop()
print(letters, len(letters))
letters.pop(3)
print(letters, len(letters))

• remove()

remove(item)

移除列表中第一个等于 item 的元素

入参：指定元素 item

返回：None

目标元素必须已存在，否则会报 ValueError

# remove()
letters = ['h', 'o', 'g', 'w', 'a', 'r', 't', 's']
print(letters, len(letters))
# letters.remove('p')  # 报错，不存在 ValueError: list.remove(x): x not in list
letters.remove('t')
print(letters, len(letters))

• sort()

sort(key=None, reverse=False)

对列表进行原地排序，只使用 < 来进行各项间比较。

入参：支持 2 个关键字参数：

key：指定带有一个参数的函数，用于从每个列表元素中提取比较键。

reverse：默认值为 False 表示升序，为 True 表示降序

返回：None

# sort()
nums = [2, 4, 3, 1, 5]
print(nums)
# 不传参数，默认升序，数字从小到大排列
nums.sort()
print(nums)
# 指定key=len，按元素的长度排序
words = ['Python', 'Java', 'R', 'Go']
print(words)
words.sort(key=len)
print(words)
# 指定reverse=True，降序
lis1 = [1, 2, 4, 6, 9]
print(lis1)
lis1.sort(reverse=True)
print(lis1)

• reverse()

reverse()：将列表中的元素顺序反转

参数：无

返回：None

反转只是针对索引值，元素之间不相互比较。

# reverse()
nums = [8, 1, 5, 2, 77]
print(nums)
nums.reverse()
print(nums)

8、列表嵌套

• 创建嵌套列表

• 访问嵌套列表的元素

"""列表嵌套"""
# 创建嵌套列表
num = [[1, 2, 3], [3, 8, 98]]
print(num, len(num))
# 访问嵌套列表的元素
print(num[0][1])
print(num[1][2])
num[1].append("李梓杰")
print(num)

9、列表推导式

列表推导式是指循环创建列表，相当于 for 循环创建列表的简化版

语法：[x for x in li if x ...]

"""列表推导式"""
# 语法：[x for x in li if x ...]
# 实例1：将 1-10 中的所有偶数平方后组成新的列表
# 普通的
result = []
for a in range(1, 11):
    if a % 2 == 0:
        result.append(a ** 2)
print(result)
# 列表推导式
res = [b ** 2 for b in range(1, 11) if b % 2 == 0]
print(res)

# 实例2：将 20-30 中的所有基数组成新的列表
# 普通
d = []
for c in range(20, 31):
    if c % 2 != 0:
        d.append(c)
print(d)
# 列表推导式
f = [v for v in range(20, 31) if v % 2 != 0]
print(f)

二、tuple 元组

1、元组的特点

有序，元素可以重复，元组中的元素是不可以修改的，可以存放不同的数据类型

2、创建元组

• 使用逗号分隔

• 通过小括号填充元素

• 通过构造方法 tuple(iterable)

"""创建元组"""
# 1、使用逗号分隔
tup1 = 1, 2, 3
print(tup1, type(tup1))
# 2、过小括号填充元素
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5)
tup3 = (1, 2, 4.5, True, "TTTT", (1, 2, 3), [1, 99, 555])
print(tup2, type(tup3))
print(tup3, type(tup3))
# 3、通过构造方法 tuple(iterable)
a = tuple()
print(a, type(a))
a1 = tuple((1, 2, 3))  # 添加组，单个无法添加
print(a1, type(a1))
a2 = tuple([1, 2, 4])
print(a2, type(a2))

3、元组索引

• 正向索引，默认编号从 0 开始

• 反向索引，默认编号从-1 开始

"""元组索引"""
# 正向索引，默认编号从 0 开始
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5)
print(tup2[2])
tup1 = (range(1, 9))
print(tup1[3])
# 反向索引，默认编号从-1 开始
print(tup2[-3])
print(tup1[-3])

4、元组切片[start: stop: step]

"""元组切片"""
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5, 8, 9)
print(tup2[:])  # 打印整个元素
print(tup2[:-2])
print(tup2[2:4])
print(tup2[2:7:2])

5、元组常用方法

• index()

index(item)

返回与目标元素相匹配的首个元素的索引。

目标必须在元组中存在的，否则会报错ValueError

# 1、index() # 查看元组中元素的索引值
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5, 8, 9)
print(tup2.index(3))
print(tup2.index(9))
# print(tup2.index(20))  # 目标必须在元组中存在的，否则会报错 ValueError: tuple.index(x): x not in tuple
tup3 = ('H', 'e', 'l', 'l', 'o')
print(tup3.index('H'))
# print(tup3.index('0')) # 目标必须在元组中存在的，否则会报错 ValueError: tuple.index(x): x not in tuple

• count()

count(item)：返回某个元素出现的次数。

入参：对象 item

返回：次数

tup3 = (1, 1, 1, 1, 3, 3, 8)
print(tup3.count(3))
print(tup3.count(1))
print(tup3.count(8))

6、元组的解包

把一个可迭代对象里的元素，一并赋值到由对应的变量组成的元组中。

• 传统逐个赋值的方式

• 使用元组解包，一气呵成

# 传统逐个赋值的方式
t = (1, 2, 3)
a = t[0]  # 索引
b = t[1]
c = t[2]
print(a, b, c)
# 使用元组解包，一气呵成
a, b, c = (1, 2, 3)
print(a, b, c)

7、元组与列表

• 相同点

  • 都是有序的，元素可以重复

  • 都是异构的，能够包含不同类型的对象

  • 都支持索引和切片

• 区别

  • 声明方式不同，元组使用()，列表使用 []

  • 列表是可变的，元组是不可变的

三、set 集合

1、集合的特点

无序、用大括号{}包围、添加或删除元素、可以存放不同的数据类型、去重

2、创建集合

• 通过使用{}填充元素

• 通过构造方法 set()

• 通过集合推导式

"""创建集合"""
# 1、使用大括号{}填充元素
set1 = {1, 2, 3, 4.5, "ll"}
print(set1)
set2 = {1, 1, 2, 3, 3}
print(set2)  # 去重set()
# 2、使用构造方法创建集合 set()
a = set('hello')
print(a)
b = set()  # 空集
print(b)
# 3、使用集合推导式
set3 = {x for x in range(1, 11)}
print(set3)
set4 = {x * 2 for x in range(1, 11) if x % 2 == 0}
print(set4)
# 注意：不要单独使用{ }来创建空集合
set4 = {}  # 这是字典类型
print(set4, type(set4))

3、集合成员检测

• in 判断元素是否在集合中存在

• not in 判断元素是否在集合中不存在

set1 = {1, 2, 3, 4.5, "ll"}
# in
print(1 in set1)
print(6 in set1)
# not
print("ll" not in set1)
print(6 not in set1)

4、集合方法

• add()

add(item)：将单个对象添加到集合中

入参：对象 item

返回：None

# add() 随机添加位置
set1 = {1, 2, 3, 5}
print(set1, len(set1))  # len()函数 计算长度
set1.add('happy')
set1.add(96)
set1.add(12)
set1.add("hh")
set1.add(4.6)
print(set1, len(set1))

• update()

update(iterable) 批量添加来自可迭代对象中的所有元素

入参：可迭代对象 iterable

返回：None

a = set()
print(a)
a.update('hello')  # 随机填入
print(a)
# 1、批量添加列表中的元素
a.update([1, 2, 3])
print(a)
# 2、批量添加元组中的元素
a.update((1, 2, 4))
print(a)
# 3、批量添加集合中的元素
a.update({99, 88})
print(a)

• remove()

remove(item)：从集合中移除指定元素 item。

入参：指定元素值

返回：None

如果 item 不存在于集合中则会引发 KeyError

set1 = {1, 2, 3, 5}
print(set1)
# 1、删除已存在的元素
set1.remove(1)
print(set1)
# 2、删除不存在的元素  报错：KeyError: 6
set1.remove(6)
print(set1)

• discard()

discard(item)：从集合中移除指定对象 item。

入参：指定元素值

返回：None

元素 item 不存在没影响，不会抛出 KeyError 错误。

set1 = {1, 2, 3, 6}
print(set1)
set1.discard(6)
print(set1)  # 没有元素，也不会报错
set1.discard(888)

• pop()

pop()：随机从集合中移除并返回一个元素。

入参：无。

返回：被移除的元组。

如果集合为空则会引发 KeyError。

set1 = {1, 2, 3, 7}
print(set1)
# 1、随机删除某个对象
set1.pop()
print(set1)
# 2、集合本身为空会报错 # KeyError: 'pop from an empty set'
set2 = set()
set2.pop()
print(set2)

• clear()

clear()：清空集合，移除所有元素

入参：无

返回：None

st = {1, 2, 3, 4, 5}
print(st)
st.clear()
print(st)

5、集合运算

交集运算	并集运算	差集运算
intersection()	union()	difference()
操作符：&	操作符：｜	操作符： -

"""集合运算"""
st = {1, 2, 3, 4, 5}
st2 = {5, 8, 7, 1, 2}
# 交集运算
# 1 、intersection()
# 2、操作符： &
print(st.intersection(st2))
print(st & st2)
# 并集运算
# 1、union()
# 2、操作符：｜
print(st.union(st2))
print(st | st2)
# 差集运算
# 1、difference()
# 2、操作符： -
print(st.difference(st2))
print(st - st2)

6、集合的推导式

语法：{x for x in ... if ...}

# 语法 {x for x in ... if ...}
b = set()
for y in 'hogwarts':
    if y in 'hello world':
        b.add(y)
print(b)

a = {x for x in 'hogwarts' if x in 'hello world'}
print(a)

四、dict 字典

1、字典的特征

无序的，用大括号{}包围，键值对的形式，键是不可以重复的

2、创建字典

• 使用大括号填充键值对 {}

• 通过构造方法 dict()

• 使用字典推导式

# 1、使用大括号填充键值对 {}
a = {'name': '张学友', "age": 50}
print(a, type(a))
# 2、通过构造方法 dict()
a1 = dict()
print(a1, type(a1))
a2 = dict(name='李梓杰', age=24)
print(a2, type(a2))
dc3 = dict([("name", "Harry Potter"), ("age", 18)])
print(type(dc3), dc3)
# 3、使用字典推导式
dc4 = {k: v for k, v in [("name", "Harry Potter"), ("age", 18)]}
print(type(dc4), dc4)

3、访问字典中元素

• 访问存在的key

• 访问不存在的key，会报KeyError错误

"""访问字典中元素"""
a = {'name': '理财友', "age": 50}
# 1、访问存在的[key]
print(a['name'], a['age'])
# 2、访问不存在的key，会报KeyError错误
print(a['hobby'])

4、字典操作元素（添加修改）

• 语法：dict[key] = value

• 添加元素

  • 键不存在

• 修改元素

• 键已经存在

a = {'name': '理财友', "age": 50}
print(a, type(a))
# 语法：dict[key] = value
# 1、添加元素 键不存在
a['hobby'] = '骑马'
print(a, type(a))
# 2、修改元素 键已经存在
a['name'] = '王彬彬'
print(a)

5、字典嵌套

• 嵌套字典

• 字典的值可以是字典对象

"""嵌套字典"""
a = {'name': '理财友', "age": 50, 'mark': {'python': 30, 'math': 56}}
print(a)
# 1、获取课程math的值
print(a['mark']['math'])
# 2、把python分数改成100分
a['mark']['python'] = 89
print(a)

6、字典方法

keys()	values()	items()
返回由字典键组成的一个新视图对象。	返回由字典值组成的一个新视图对象。	返回由字典项 ((键, 值) 对) 组成的一个新视图对象。

# keys()、values()、items()
dc = {"name": "Harry Potter", "age": 18}
# 1、返回由字典键组成的一个新视图对象。  keys()
a = dc.keys()
print(a)
# 2、返回由字典值组成的一个新视图对象。  values()
a1 = dc.values()
print(a1)
# 3、返回由字典项 ((键, 值) 对) 组成的一个新视图对象。 items()
a2 = dc.items()
print(a2)

• get()

获取指定 key 关联的 value 值。

入参: key：字典的键，必传。

返回： 如果Key存在于字典中，返回Key关联的Value值 如果Key不存在，则返回None

此方法的好处是无需担心 key 是否存在，永远都不会引发 KeyError 错误。

dc = {"name": "Harry Potter", "age": 18}
# 1、访问存在的key
print(dc.get('name'))
# 2、访问不存在的key
print(dc.get('hobby'))  # None

• update()

使用来自 dict 的键/值对更新字典，覆盖原有的键和值。

入参：字典对象，必传

返回：None

dc = {"name": "Harry Potter", "age": 18}
print(dc)
dc.update({'mark': {'english': 30, 'math': 88}})
print(dc)

• pop()

删除指定 key 的键值对，并返回对应 value 值。

入参： key：必传

返回： 如果 key 存在于字典中，则将其移除并返回 value 值 如果 key 不存在于字典中，则会引发 KeyError

dc = {"name": "Harry Potter", "age": 18, 'mark': {'english': 30, 'math': 88}}
print(dc)
# 1、弹出
dc.pop('name')
print(dc)
# 2、删除不存在的key  # 报错KeyError
dc.pop('dog')
print(dc)

7、字典推导式

实例1：给定一个字典对象{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}，找出其中所有大于 1 的键值对，同时 value 值进行平方运算。

实例2：给定一个字典对象，请使用字典推导式，将它的key和value分别进行交换。也就是key变成值，值变成key。 输入: {'a': 2, 'b': 8, 'c': 4} 输出: {2: 'a',8: 'b', 4: 'c'}

"""字典推导式"""
"""
实例1：给定一个字典对象{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}，找出其中所有大于 1 的键值对，同时 value 值进行平方运算。
"""
# 未使用字典推导式的写法
a = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
b = dict()
for k, v in a.items():
    if v > 1:
        b[k] = v ** 2
print(b)
# 使用字典推导式
c = {k: v ** 2 for k, v in a.items() if v > 1}
print(c)

"""
实例2:给定一个字典对象，请使用字典推导式，将它的key和value分别进行交换。也就是key变成值，值变成key。
输入: {'a': 2, 'b': 8, 'c': 4}
输出: {2: 'a',8: 'b', 4: 'c'}
"""
dc = {'a': 2, 'b': 8, 'c': 4}

f = {v: k for k, v in dc.items()}
print(f)