[Python-2]序列

序列：列表、元组、字典、集合、字符串 

序列的本质和内存结构：序列是一种数据存储方式，用来存储一系列的数据。在内存中，序列就是一块用来存放多个值的连续的内存空间。

由于Python3中一切皆对象，在内存中实际是按照如下方式存储的：

 从图示中，我们可以看出序列中存储的是整数对象的地址，而不是整数对象的值。

一、列表 1. 列表简介

• 列表：用于存储任意数目、任意类型的数据集合。

• 列表是内置可变序列，是包含多个元素的有序连续的内存空间。列表的标准语法格式：a = [10,20,30,40]

• 列表中的元素可以各不相同，可以是任意类型。比如：a = [10,20,'abc',True]

• Python的列表大小可变，根据需要随时增加或缩小。

方法	要点	描述
list.append(x)	增加元素	将元素x增加到列表list尾部
list.extend(aList)	增加元素	将列表alist所有元素加到列表list尾部
list.insert(index,x)	增加元素	在列表list指定位置index处插入元素x
list.remove(x)	删除元素	在列表list中删除首次出现的指定元素x
list.pop([index])	删除元素	删除并返回列表list指定为止index处的元素，默认是最后一个元素
list.clear()	删除所有元素	删除列表所有元素，并不是删除列表对象
list.index(x)	访问元素	返回第一个x的索引位置，若不存在x元素抛出异常
list.count(x)	计数	返回指定元素x在列表list中出现的次数
len(list)	列表长度	返回列表中包含元素的个数
list.reverse()	翻转列表	所有元素原地翻转
list.sort()	排序	所有元素原地排序
list.copy()	浅拷贝	返回列表对象的浅拷贝

2. 列表的创建 （1）基本语法创建​​​​​​​

a = [10,20,'pigpig','handsome']
b = [] #创建一个空的列表对象
print(a)

（2）list()创建

使用list()可以将任何可迭代的数据转化成列表。

a = list() #创建一个空的列表对象
b = list(range(10)) #结果：[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
c = list("pig, me") #结果：['p','i','g','m','e']

（3）range()创建整数列表

range([start,] end [,step])

• start参数：可选，表示起始数字。默认是0

• end参数： 必选，表示结尾数字。

• step参数：可选，表示步长，默认为1

python3中range()返回的是一个range对象，而不是列表。我们需要通过list()方法将其转换成列表对象。 

a = list(range(3,15,2)) #结果：[3, 5, 7, 9, 11, 13]
b = list(range(15,9,-1)) #结果：[15, 14, 13, 12, 11, 10]
c = list(range(3,-4,-1)) #结果：[3, 2, 1, 0, -1, -2, -3]
print(a,b,c)

（4）推导式生成列表

#循环创建多个元素 [0, 2, 4, 6, 8]
a = [x*2  for  x  in range(5)]

#通过if过滤元素[0, 18, 36, 54, 72, 90, 108, 126, 144, 162, 180, 198]
b = [x*2 for x in range(100) if x%9==0]

print(a,b)

3. 列表元素的增加

不生成新列表：append() expend() insert()  生成新列表：+尾部添加 乘法扩展

（1）append()方法

原地修改列表对象，是真正的列表尾部添加新的元素，速度最快，推荐使用。 

a = [20,40]
a.append(80)
print(a)       #结果：[20, 40, 80]

（2）extend()方法

将目标列表的所有元素添加到本列表的尾部，属于原地操作，不创建新的列表对象。（）

a = [20,40]
print(id(a))
b = [50,60]
a.extend(b)     #原对象修改
print(id(a))
a = a+b         #产生新对象
print(id(a))

 （3）insert()插入元素

        使用insert()方法可以将指定的元素插入到列表对象的任意制定位置。这样会让插入位置后面所有的元素进行移动，会影响处理速度。涉及大量元素时，尽量避免使用。

        类似发生这种移动的函数还有：remove()、pop()、del()，它们在删除非尾部元素时也会发生操作位置后面元素的移动。

a = [10,20,30]
a.insert(2,100)
print(a)    #结果：[10, 20, 100, 30]

（4）+运算符操作

        并不是真正的尾部添加元素，而是创建新的列表对象；将原列表的元素和新列表的元素依次复制到新的列表对象中。这样，会涉及大量的复制操作，对于操作大量元素不建议使用。

a = [20,40]
print(id(a))
a = a+[50]
print(id(a))  #两次地址不一样，创建了新的对象

（5）乘法扩展

        使用乘法扩展列表，生成一个新列表，新列表元素是原列表元素的多次重复。

a = ['sxt',100]
b = a*3
print(a) #结果：['sxt', 100]
print(b) #结果：['sxt', 100, 'sxt', 100, 'sxt', 100]

适用于乘法操作的，还有：字符串、元组。 

4. 列表元素的删除

删除元素的本质是：元素的拷贝

（1）del 删除

删除列表指定位置的元素。

a = [100,200,888,300,400]
del a[2]
print(a)    #结果：[100,200,300,400]

（2）pop()方法

pop()删除并返回指定位置元素，如果未指定位置则默认操作列表最后一个元素。

a = [10,20,30,40,50]
b1 = a.pop()    #结果：b1=50
print(a,b1)  #结果：[10, 20, 30, 40]  50
b2 = a.pop(1)
print(a,b2)  #结果：[10, 30, 40],20

（3）remove()方法

删除首次出现的指定元素，若不存在该元素抛出异常。

a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
a.remove(20)   #[10, 30, 40, 50, 20, 30, 20, 30]
a.remove(100)  #报错：ValueError:list.remove(x): x not in list

5. 列表元素访问和计数 （1）通过索引直接访问元素

        我们可以通过索引直接访问元素。索引的区间在[0, 列表长度-1]这个范围。超过这个范围则会抛出异常。

a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
print(a[2])  #结果：30
print(a[10]) #报错：IndexError: list index out of range

 （2）index()获得指定元素在列表中首次出现的索引

   index()可以获取指定元素首次出现的索引位置。语法是：index(value,[start,[end]])。其中，start和end指定了搜索的范围。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.index(20)   #结果：1
>>> a.index(20,3)  #结果：5    从索引位置3开始往后搜索的第一个20
>>> a.index(30,5,7)  #结果：6  从索引位置5到7这个区间，第一次出现30元素的位置

（3）count()获得指定元素在列表中出现的次数

        count()可以返回指定元素在列表中出现的次数。

>>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
>>> a.count(20)
3

（4）len()返回列表长度

        len()返回列表长度，即列表中包含元素的个数。

>>> a = [10,20,30]
>>> len(a)
3

（5）成员资格判断

        判断列表中是否存在指定的元素，我们可以使用count()方法，返回0则表示不存在，返回大于0则表示存在。但是，一般我们会使用更加简洁的in关键字来判断，直接返回True或False

 >>> a = [10,20,30,40,50,20,30,20,30]
 >>> 20 in a
 True
 >>> 100 not in a
 True
 >>> 30 not in a
 False

6. 切片操作

类似字符串的切片操作，对于列表的切片操作和字符串类似。

        切片是Python序列及其重要的操作，适用于列表、元组、字符串等等。

        切片slice操作可以让我们快速提取子列表或修改。标准格式为：

[起始偏移量start:终止偏移量end[:步长step]]

典型操作(三个量为正数的情况)如下：

操作和说明	示例	结果
[:] 提取整个列表	[10,20,30][:]	[10,20,30]
[start:]从start索引开始到结尾	[10,20,30][1:]	[20,30]
[:end]从头开始知道end-1	[10,20,30][:2]	[10,20]
[start:end]从start到end-1	[10,20,30,40][1:3]	[20,30]
[start:end:step]从start提取到end-1，步长是step	[10,20,30,40,50,60,70][1:6:2]	[20, 40, 60]

其他操作（三个量为负数）的情况： 

示例	说明	结果
[10,20,30,40,50,60,70][-3:]	倒数三个	[50,60,70]
[10,20,30,40,50,60,70][-5:-3]	倒数第五个到倒数第三个(包头不包尾)	[30,40]
[10,20,30,40,50,60,70][::-1]	步长为负，从右到左反向提取	[70, 60, 50, 40, 30, 20, 10]

        切片操作时，起始偏移量和终止偏移量不在[0,字符串长度-1]这个范围，也不会报错。起始偏移量小于0则会当做0，终止偏移量大于“长度-1”会被当成”长度-1”。例如：

[10,20,30,40][1:30]  结果：[20, 30, 40]

7. 列表的遍历

a = [10,20,30,40]
for obj in a:       #obj是临时变量名称，随意起
    print(obj)

8. 复制列表所有的元素到新列表对象

list1 = [30,40,50]
list2 = list1

只是将list2也指向了列表对象，也就是说list2和list2持有地址值是相同的，列表对象本身的元素并没有复制。

        我们可以通过如下简单方式，实现列表元素内容的复制： 

list1 = [30,40,50]
list2 = [] + list1  #生成了新列表对象

注：我们后面也会学习copy模块，使用浅复制或深复制实现我们的复制操作。

9. 列表排序 （1）修改原列表，不建新列表的排序 

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46017416
>>> a.sort()         #默认是升序排列
>>> a
[10, 20, 30, 40]
>>> a = [10,20,30,40]
>>> a.sort(reverse=True)    #降序排列
>>> a
[40, 30, 20, 10]
>>> import random
>>> random.shuffle(a)    #打乱顺序
>>> a
[20, 40, 30, 10]

（2）建新列表的排序

        我们也可以通过内置函数sorted()进行排序，这个方法返回新列表，不对原列表做修改。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> id(a)
46016008
>>> b = sorted(a)          #默认升序
>>> b
[10, 20, 30, 40]
>>> id(b)
45907848
>>> c = sorted(a,reverse=True)    #降序
>>> c
[40, 30, 20, 10]

        通过上面操作，我们可以看出，生成的列表对象b和c都是完全新的列表对象。

（3）reversed()返回迭代器

        内置函数reversed()也支持进行逆序排列，与列表对象reverse()方法不同的是，内置函数reversed()不对原列表做任何修改，只是返回一个逆序排列的迭代器对象。

>>> a = [20,10,30,40]
>>> c = reversed(a)
>>> c

>>> list(c)
[40, 30, 10, 20]
>>> list(c)
[]

 我们打印输出c发现提示是：list_reverseiterator。也就是一个迭代对象。同时，我们使用list(c)进行输出，发现只能使用一次。第一次输出了元素，第二次为空。那是因为迭代对象在第一次时已经遍历结束了，第二次不能再使用。

10. 列表相关的其他内置函数汇总 （1） max和min

        用于返回列表中最大和最小值。

>>> a = [3,10,20,15,9]
>>> max(a)
20
>>> min(a)
3

（2）sum

        对数值型列表的所有元素进行求和操作，对非数值型列表运算则会报错。

>>> a = [3,10,20,15,9]
>>> sum(a)
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11. 多维列表——二维列表 

• 一维列表可以帮助我们存储一维、线性的数据。
• 二维列表可以帮助我们存储二维、表格的数据。例如下表的数据：

  姓名	年龄	薪资	城市
  高小一	18	30000	北京
  高小二	19	20000	上海
  高小五	20	10000	深圳

a = [
        ["高小一",18,30000,"北京"],
        ["高小二",19,20000,"上海"],
        ["高小五",20,10000,"深圳"],
    ]

>>> print(a[1][0],a[1][1],a[1][2])
高小二 19 20000

a = [
        ["高小一",18,30000,"北京"],
        ["高小二",19,20000,"上海"],
        ["高小一",20,10000,"深圳"],
    ]
for m in range(3):
    for n in range(4):
        print(a[m][n],end="t")
    print() #打印完一行，换行

二、元组tuple​​​​​​​

• 列表属于可变序列，可以任意修改列表中的元素。

• 元组属于不可变序列，不能修改元组中的元素。

• 因此，元组没有增加元素、修改元素、删除元素相关的方法

1. 元组的创建 （1） 通过()创建元组。

        小括号可以省略。 a = (10,20,30) 或者 a = 10,20,30

        如果元组只有一个元素，则必须后面加逗号。这是因为解释器会把(1)解释为整数1，(1,)解释为元组。a = 10,

>>> a = (1)
>>> type(a)

>>> a = (1,)     #或者  a = 1, 
>>> type(a)

（2） 通过tuple()创建元组

        tuple(可迭代的对象)

a = tuple()     #创建一个空元组对象
b = tuple("abc")
c = tuple(range(3))
d = tuple([2,3,4])

总结： 

• tuple()可以接收列表、字符串、其他序列类型、迭代器等生成元组。
• list()可以接收元组、字符串、其他序列类型、迭代器等生成列表。

2. 元组的元素访问和计数 

• 元组的元素不能修改

  >>> a = (20,10,30,9,8)
  >>> a[3]=33
  Traceback (most recent call last):
    File "", line 1, in 
      a[3]=33
  TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

• 元组的元素访问、index()、count()、切片等操作，和列表一样。 

  >>> a = (20,10,30,9,8)
  >>> a[1]
  10
  >>> a[1:3]
  (10, 30)
  >>> a[:4]
  (20, 10, 30, 9)

• 列表关于排序的方法list.sorted()是修改原列表对象，元组没有该方法。如果要对元组排序，只能使用内置函数sorted(tupleObj)，并生成新的列表对象。 

  a = (20,10,30,9,8)
  b = sorted(a)   #b是新对象，内容是：[8, 9, 10, 20, 30]

3. zip 

        zip(列表1，列表2，...)将多个列表对应位置的元素组合成为元组，并返回这个zip对象。 

如果各个迭代器的元素个数不一致，则返回列表长度与最短的对象相同 

a = [10,20,30]
b = [40,50,60]
c = [70,80,90,100]
d = zip(a,b,c)
print(d)   #zip object
e = list(d) #列表：[(10, 40, 70), (20, 50, 80), (30, 60, 90)]
print(e)

 4. 生成器推导式创建元组

• 从形式上看，生成器推导式与列表推导式类似，只是生成器推导式使用小括号。
• 列表推导式直接生成列表对象，生成器推导式生成的不是列表也不是元组，而是一个生成器对象。
• 我们可以通过生成器对象，转化成列表或者元组。也可以使用生成器对象的__next__()方法进行遍历，或者直接作为迭代器对象来使用。不管什么方式使用，元素访问结束后，如果需要重新访问其中的元素，必须重新创建该生成器对象。

#列表推导式： [0, 2, 4, 6, 8]
#a = [x*2  for  x  in range(5)]
#print(a)
​
s = (x*2 for x in range(5))
print(s)   # at 0x0000021C80BE2880>
b = tuple(s)
print(b)    #(0, 2, 4, 6, 8)
c = tuple(s)
print(c)    #()
​
s2 = (x for x in range(3))
print(s2.__next__())        #0
print(s2.__next__())        #1
print(s2.__next__())        #2
print(s2.__next__())        #报错：StopIteration

 元组总结：

• 元组的核心特点是：不可变序列。
• 元组的访问和处理速度比列表快。
• 与整数和字符串一样，元组可以作为字典的键，列表则永远不能作为字典的键使用。