Python自學指南---基礎篇(六)數據類型-序列

在上一章中提到,Python中提到的“序列”,通常指的是三種數據類型:string(字符串)、list(列表)、tuple(元組)。在本章依舊先對每種類型做一個基本的瞭解,再介紹一些操作符和函數。本章所介紹的是針對三種類型的一些共性操作,各個類型的獨特特性將再之後的章節中涉及。

6.1 序列對象

Python中序列對象的特點是由一組有序的元素排列而成,並且可以通過起始爲0的下標偏移量訪問到任意一個元素

>>> str1 = 'abc'
>>> str1[1]
'b'
>>> list1 = [9, 'a', 0.2]
>>> list1[3]              ##數組訪問越界
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

6.1.1 字符串

Python3.x中,字符串類型有兩種:str和bytes,定義字符串的時候採用無前綴或前綴u代表str類型,採用前綴b代表bytes類型

#Python 3.6.5 
>>> s1 = "abc"
>>> s2 = u"abc"
>>> s3 = b"abc"
>>> type(s1)
<class 'str'>
>>> type(s2)
<class 'str'>
>>> type(s3)
<class 'bytes'>

Python3中,str類型以字符爲單位進行處理,保存的是Unicode編碼的字符或字符串,每個字符用字符本身或者字符的Unicode編碼來表示都可以但打印時都是打印字符本身。

>>> s1 = '中文'
>>> s2 = '\u4e2d\u6587'      #‘中文'的unicode編碼
>>> s1 == s2
True
>>> s2
'中文'

bytes字符串以字節爲單位進行處理,組成形式必須是十六進制數,或者ASCII字符。bytes字符串實際上保存的是具體字符的二進制編碼,至於編碼表示怎樣的字符,則是由具體的編碼格式而定。

利用encode()和decode()函數,可以實現str和bytes的轉換

>>> s1 = '中文'
>>> b1 = s1.encode('utf-8')   #b1是bytes形式, 保存的是'中文'的utf-8編碼
>>> b1    
b'\xe4\xb8\xad\xe6\x96\x87'
>>> b1.decode('utf-8')    #用utf-8對b1解碼
'中文'

字符串可以利用下標訪問到任何一個字符,但是字符串中的任意一個字符都不能修改,因此字符串是一種不可變對象。

>>> s = '123'
>>> s[0]
'1'
>>> s[0] = 9                #修改字符會報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment

方便起見,在之後詳細演示字符串時都會利用無前綴的字符串,相應的操作都可以運用到有前綴的字符串中。

6.1.2 列表(list)

字符串是一種保存一段字符或字節的序列,列表則是一個可以保存任意對象的序列,利用[]或工廠方法list創建

>>> l1 = ['abc', 123, 4.98, ['j', 'k']]
>>> l1
['abc', 123, 4.98, ['j', 'k']]
>>> l2 = list('123456')
>>> l2
['1', '2', '3', '4', '5', '6']

與字符串不同的是,list是一種可變對象,在創建之後仍然可以修改、添加、刪除其中的元素。
修改:可以直接利用下標

>>> l1 = ['abc', 123, 4.98, ['j', 'k']]
>>> l1[1] = 'ok'
>>> l1
['abc', 'ok', 4.98, ['j', 'k']]

添加,用insert(index, obj)函數在指定位置添加,或者利用append()函數在末尾添加

>>> l1 = [1, 'a', 'abc']
>>> l1.insert(2, 3)    #在下標2的位置插入3
>>> l1
[1, 'a', 3, 'abc']          
>>> l1.append('last')     #末尾加入'last'
>>> l1
[1, 'a', 3, 'abc', 'last']

刪除,用pop(i)在指定位置刪除元素

>>> l1 = [1, 'a', 'abc']
>>> l1.pop(2)    #在下標2的位置插入3
>>> l1
[1, 'a']

或者利用remove(obj)刪除指定元素,使用這個方法必須事先確定序列中有該元素,否則會拋出異常

>>> l1 = [1, 'a', 'abc']
>>> l1.remove(1)
>>> l1
['a', 'abc']
>>> l1.remove(2)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list

6.1.3 元組(tuple)

tuple與list非常類似,區別在於tuple是不可變對象,因此內部的元素不能修改、添加或刪除。元組利用()或工廠方法tuple來創建

>>> t1 = (1, 'a', 'abc')
>>> t1
(1, 'a', 'abc')
>>> t2 = tuple('123')
>>> t2
('1', '2', '3')

6.2 針對序列對象的操作符

6.2.1、連接操作符(+)

利用+可以將多個相同類型的序列做連接:

>>> s1 = "123"
>>> s2 = "456"
>>> s1 + s2
'123456'
>>> l1 = ['5', 7, 'abc']
>>> l2 = ['12345', 'opq']
>>> l3 = ['1', 2]
>>> l1 + l2 + l3
['5', 7, 'abc', '12345', 'opq', '1', 2]

每一次連接運算+實際上都會生成一個新的對象,多個序列連加的過程中也就會產生許多的新對象,因此對於多個字符串連接的操作,可以利用join()方法來代替:

>>> l1 = ['a', 'b', 'cd', 'efg']  #可以把需要連接
>>> ''.join(l1)
'abcdefg'
>>> '-'.join(l1)
'a-b-cd-efg'

對於列表(list)而言,可以使用extend()方法完成連接,並且不會創建新的對象

>>> l1 = [1, 'a', 3]          
>>> l1.extend([4, 'b'])     
>>> l1
[1, 'a', 3, 4, 'b']

注意不要與append()方法混淆,使用append()會將傳入的任何對象都當作最後一個元素加入到列表中:

>>> l1 = [1, 'a', 3]          
>>> l1.append([4, 'b'])     
>>> l1
[1, 'a', 3, [4, 'b']]
6.2.2、重複操作符

重複操作符*可以返回一個包含多個原序列對象拷貝的新對象

>>> "abc" * 3
'abcabcabc'
6.2.3、切片([],[:], [::])

利用下標[index]可以訪問序列中的任意一個元素,這種簡單的用方括號加一個下標的方式也是一種切片操作。更進一步,如果想“切”序列中的某一部分,可以利用[:][::]來實現。

[starting_index:ending_index] 可以用於訪問起始索引到結束索引的元素,注意不會包括結束索引的元素

>>> l = [1, 2, 3, 4]
>>> l[1:3]
[2, 3]  #不會包括索引位置爲3的元素4

起始索引和結束索引可以省略,分別表示從起始位置索引和索引到末尾

>>> l = [1, 2, 3, 4]
>>> l[:3]
[1, 2, 3]  
>>> l[1:]
[2, 3, 4] 
>>> l[:]
>>>[1, 2, 3, 4] 

還可以採用負向索引,例如[-1]就代表取倒數第一個元素,[-3]代表倒數第三個

>>> l = [1, 2, 3, 4]
>>> l[-3:3]
[2, 3]
>>> l[-4:-2]
[1, 2]  
>>> l[-4:]
[1, 2, 3, 4] 

注意無論使用正向還是反向索引,切片取元素的方向都是正向的。換言之,如果ending_index<=starting_index,肯定是取不到任何元素的。

>>> l = [1, 2, 3, 4]
>>> l[3:2]
[]
>>> l[-2:-4]
[]   

還可以利用[starting_index:ending_index:step] 的形式,每隔一定步長step 取一個元素,例如:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>>> l[1:4:2]
[2, 4]
>>> l[::2]
[1, 3, 5]
>>> l[::3]
[1, 4]

step 設爲負數,就可以實現反向取元素:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> l[::-2]
[6, 4, 2]

6.3 一些內置函數

6.3.1 類型轉換

str(),list(),tuple(),可以分別將傳入的對象轉換爲字符串,列表,元組。

str()可以傳入任意的obj對象,並且輸出對象的字符串形式,例如:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> str(l)
'[1, 2, 3, 4, 5, 6]'

list(),tuple()可以傳入任意的可迭代對象,可迭代對象除了容器對象外,還包括文件對象、管道對象等等。輸出的形式一般就是將可迭代對象中包含的每一個對象拆分,分別放入list或tuple。

>>> s = "123"
>>> list(s)
['1', '2', '3']
>>> l = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
>>> tuple(l)
(1, 2, 3, 4, 5, 6)
>>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85}
>>> list(d)
['Bob', 'Michael', 'Tracy']   #對於dict對象,實際上是對d.keys()的淺拷貝
6.3.2 可操作內建函數

以下介紹幾個可操作內建函數

1、len(seq)

返回seq序列的長度
2、reversed(seq)

返回一個反轉序列的迭代器

注:list對象有一個reverse方法,可以反轉原list:

>>> l = [1,2,3]
>>> id(l)
4353355720
>>> l.reverse()
>>> id(l)
4353355720
>>> l
[3, 2, 1]

3、sum(iterable, start=0)

返回可迭代對象iterable內元素的和,start指定初始相加的參數,缺省值爲0。

>>> l = [3, 2, 1]
>>> sum(l)    #執行的是0+3+2+1
6 
>>> l2 = ['1', '2']
>>> sum(l2)  #會報錯,因爲0不能與直接字符相加
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'int' and 'str'   
>>> sum(a,'0')   #即使將初始值設爲字符,也會報錯
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: sum() can't sum strings [use ''.join(seq) instead]  

4、reduce(function, iterable, initializer = 0)

reduce() 方法會對可迭代對象iterable中元素進行累積。function是具體累積操作的函數,initializer指定初始參數,默認爲0

可以利用reduce()方法實現之前的sum()方法:

>>>from functools import reduce  #python3之後,需要從fucntools模塊中導入
>>>def add(x, y) :            # 兩數相加
...     return x + y
... 
>>> reduce(add, [1,2,3,4,5])   # 計算列表和:1+2+3+4+5
15
>>> reduce(lambda x, y: x+y, [1,2,3,4,5])  # 使用 lambda 匿名函數
15
>>> import operator
>>> reduce(operator.add, [1,2,3,4,5])  # 使用operator模塊中的方法代替lambda函式也是常用的一種操作
15

5、zip(iterable)

zip()方法將可迭代的對象iterable作爲參數,將對象中對應的元素打包成一個個元組,然後返回由這些元組組成的列表**(python3返回迭代器)**。

>>> a = [1,2,3]
>>> b = [4,5,6]
>>> c = [4,5,6,7,8]
>>> zipped = zip(a,b)     # 返回一個對象
>>> zipped
<zip object at 0x103abc288>  #返回迭代器
>>> list(zipped)  # list() 轉換爲列表
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
>>> list(zip(a,c))              # 元素個數與最短的列表一致
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
 
>>> a1, a2 = zip(*zip(a,b))          # 與 zip 相反,zip(*) 可理解爲解壓,返回二維矩陣式
>>> list(a1)
[1, 2, 3]
>>> list(a2)
[4, 5, 6]
>>>

6、enumerate(iterable, start=0)

該方法用於將一個可迭代對象組合爲一個索引序列,同時列出數據和數據下標,返回的是一個enumerate對象,同時也是這個索引序列對應的迭代器一般用在 for 循環當中,可以同時獲取元素和對應下標

>>>seasons = ['Spring', 'Summer', 'Fall', 'Winter']
>>> list(enumerate(seasons))
[(0, 'Spring'), (1, 'Summer'), (2, 'Fall'), (3, 'Winter')]

>>>seq = ['one', 'two', 'three']
>>> for i, element in enumerate(seq):   #利用for獲取迭代器內元素
...     print i, element
... 
0 one
1 two
2 three

7、sorted(iterable, cmp = None, key = None, reverse = False)

sorted()方法可以對可迭代對象iterable進行排序,並返回排序後的新對象,排序規則可以利用func和key兩個參數指定,默認都爲None,reverse默認爲False,一般代表升序排列

最簡單的用法,返回一個列表的升序排列:

>>> l = [1, 3, 9, 0]
>>> sorted(l)
[0, 1, 3, 9]

cmp是一個比較的函數,該函數具有兩個參數,參數的值都是從可迭代對象中取出,此函數必須遵守的規則爲,大於則返回1,小於則返回-1,等於則返回0。也就是說如果cmp = func(x, y),x,y此時代表可迭代對象中的任意兩個元素,那麼:

  • 如果func返回-1,那麼x排在y前面
  • 如果func返回0,那麼x,y相對位置不變
  • 如果func返回1,那麼x排在y後面

舉例而言:

>>> L=[('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]
>>> sorted(L, cmp=lambda x,y:cmp(x[1],y[1]))   # 利用cmp函數
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]

lambda函式中,x, y列表L中的代表任意兩個元組對象,因爲對於cmp(x[1],y[1])來說,x[1]<y[1]返回-1,相等時返回0,x[1]>y[1]返回1,因此恰好可以實現按每個元組中的數字大小進行升序排序。

同樣的實現也可以利用key參數,直接指明按元組對象中的哪個元素進行排序

>>> sorted(L, key=lambda x:x[1])               # 利用key
[('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]

相比起來,cmp參數肯定更加靈活。

注:list自帶一個sort()方法,該方法會改變原有的list對象,語法是: list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False) cmp和key參數的含義與sorted()方法中相同

>>> aList = [123, 'Google', 'Runoob', 'Taobao', 'Facebook'];
>>> aList.sort();
>>> aList
[123, 'Facebook', 'Google', 'Runoob', 'Taobao']

8、max()
max(iterable, key = None)可以返回可迭代對象iterable中的最大元素,key參數的用法與sorted()中的key參數十分相似

>>> L=[('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]
>>> max(L, key=lambda x:x[1])               # 利用key
('d', 4)

也可以直接用max(arg0, arg1…)返回參數列表中的最大值

9、min()
min()的用法與max()完全相同,返回的是最小值。

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