Python黑帽编程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
string.capitalize()	把字符串的第一个字符大写
string.center(width)	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
string.count(str, beg=0, end=len(string))	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
string.decode(encoding='UTF-8', errors='strict')	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'
string.encode(encoding='UTF-8', errors='strict')	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'
string.endswith(obj, beg=0, end=len(string))	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.
string.expandtabs(tabsize=8)	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。
string.find(str, beg=0, end=len(string))	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
string.index(str, beg=0, end=len(string))	跟find()方法一样，只不过如果str不在 string中会报一个异常.
string.isalnum()	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
string.isalpha()	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
string.isdecimal()	如果 string 只包含十进制数字则返回 True 否则返回 False.
string.isdigit()	如果 string 只包含数字则返回 True 否则返回 False.
string.islower()	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
string.isnumeric()	如果 string 中只包含数字字符，则返回 True，否则返回 False
string.isspace()	如果 string 中只包含空格，则返回 True，否则返回 False.
string.istitle()	如果 string 是标题化的(见 title())则返回 True，否则返回 False
string.isupper()	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
string.join(seq)	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
string.ljust(width)	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
string.lower()	转换 string 中所有大写字符为小写.
string.lstrip()	截掉 string 左边的空格
string.maketrans(intab, outtab])	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。
max(str)	返回字符串 str 中最大的字母。
min(str)	返回字符串 str 中最小的字母。
string.partition(str)	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.
string.replace(str1, str2, num=string.count(str1))	把 string 中的 str1 替换成 str2,如果 num 指定，则替换不超过 num 次.
string.rfind(str, beg=0,end=len(string) )	类似于 find()函数，不过是从右边开始查找.
string.rindex( str, beg=0,end=len(string))	类似于 index()，不过是从右边开始.
string.rjust(width)	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.
string.rstrip()	删除 string 字符串末尾的空格.
string.split(str="", num=string.count(str))	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
string.splitlines(num=string.count('\n'))	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.
string.startswith(obj, beg=0,end=len(string))	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.
string.strip([obj])	在 string 上执行 lstrip()和 rstrip()
string.swapcase()	翻转 string 中的大小写
string.title()	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())
string.translate(str, del="")	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
string.upper()	转换 string 中的小写字母为大写
string.zfill(width)	返回长度为 width 的字符串，原字符串 string 右对齐，前面填充0
string.isdecimal()	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) 比较两个列表的元素
2	len(list) 列表元素个数
3	max(list) 返回列表元素最大值
4	min(list) 返回列表元素最小值
5	list(seq) 将元组转换为列表

Python包含以下方法:

序号	方法
1	list.append(obj) 在列表末尾添加新的对象
2	list.count(obj) 统计某个元素在列表中出现的次数
3	list.extend(seq) 在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值（用新列表扩展原来的列表）
4	list.index(obj) 从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置
5	list.insert(index, obj) 将对象插入列表
6	list.pop(obj=list[-1]) 移除列表中的一个元素（默认最后一个元素），并且返回该元素的值
7	list.remove(obj) 移除列表中某个值的第一个匹配项
8	list.reverse() 反向列表中元素
9	list.sort([func]) 对原列表进行排序

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) 比较两个元组元素。
2	len(tuple) 计算元组元素个数。
3	max(tuple) 返回元组中元素最大值。
4	min(tuple) 返回元组中元素最小值。
5	tuple(seq) 将列表转换为元组。

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) 比较两个字典元素。
2	len(dict) 计算字典元素个数，即键的总数。
3	str(dict) 输出字典可打印的字符串表示。
4	type(variable) 返回输入的变量类型，如果变量是字典就返回字典类型。

Python字典包含了以下内置方法：

序号	函数及描述
1	radiansdict.clear() 删除字典内所有元素
2	radiansdict.copy() 返回一个字典的浅复制
3	radiansdict.fromkeys() 创建一个新字典，以序列seq中元素做字典的键，val为字典所有键对应的初始值
4	radiansdict.get(key, default=None) 返回指定键的值，如果值不在字典中返回default值
5	radiansdict.has_key(key) 如果键在字典dict里返回true，否则返回false
6	radiansdict.items() 以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组
7	radiansdict.keys() 以列表返回一个字典所有的键
8	radiansdict.setdefault(key, default=None) 和get()类似, 但如果键不存在于字典中，将会添加键并将值设为default
9	radiansdict.update(dict2) 把字典dict2的键/值对更新到dict里
10	radiansdict.values() 以列表返回字典中的所有值

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。

第2.4节《流程控制》已经在微信订阅号抢先发布，心急的同学进入订阅号（二维码在下方），从菜单“网络安全”—>”Python黑帽编程”进入即可。

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