列表和元组
列表是什么,元组是什么
编程中,经常需要使用变量,来保存/表示数据。变量就是内存空间,用来表示或者存储数据。
如果代码中需要表示的数据个数比较少,我们直接创建多个变量即可。
num1 = 10
num2 = 20
num3 = 30
......
但是有的时候,代码中需要表示的数据特别多,甚至也不知道要表示多少个数据。这个时候,就需要用到列表。
列表是一种让程序猿在代码中批量表示/保存数据的方式
就像我们去超市买辣条,如果就只是买一两根辣条,那咱们直接拿着辣条就走了,但是如果一次买个十根八根的,这个时候用手拿就不好拿,超市老板就会给我们个袋子,这个袋子,就相当于列表。
列表和元组,大部分的功能都是差不多的,但有有一个功能是非常明显的区别:列表是可变的(创建好了之后,随时能改),元组是不可变的(创建好了之后,改不了,要想改,只能丢弃旧的,弄个新的)。
元组和列表相比,是非常相似的,只是列表中放哪些元素可以修改调整,元组中放的元素是创建元组的时候就设定好的,不能修改调整。
列表就是买散装辣条,装好了袋子之后,随时可以把袋子打开,再往里多加辣条或者拿出去一些辣条。元组就是买包装辣条, 厂家生产好了辣条之后,一包就是固定的这么多,不能变动了
创建列表
创建列表主要有两种方式,[ ] 表示一个空的列表
alist = [ ]
alist = list()
print(type(alist))
如果需要往里面设置初始值,可以直接写在 [ ] 当中
可以直接使用 print 来打印 list 中的元素内容
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist)
列表中存放的元素允许是不同的类型(这一点和 C++ Java 差别较大)
alist = [1, 'hello', True]
print(alist)
因为 list 本身是 Python 中的内建函数,不宜再使用 list 作为变量名,因此命名为 alist
访问下标
可以通过下标访问操作符 [ ] 来获取到列表中的任意元素,我们把 [ ] 中填写的数字,称为下标或者 索引
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[2])
注意:下标是从 0 开始计数的,因此下标为 2,则对应着 3 这个元素,从C语言开始,后世的各种语言,下标都是从0开始计数的。
通过下标不光能读取元素内容,还能修改元素的值
alist = [1, 2, 3, 4]
alist[2] = 100
print(alist)
如果下标超出列表的有效范围,会抛出异常
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100])
因为下标是从 0 开始的,因此下标的有效范围是 [0, 列表长度 - 1]。使用 len 函数可以获取到列表的元素个数,和获取字符串长度是一个len函数。len可以传字符串、列表、元组、字典、自定义的类......
alist = [1, 2, 3, 4]
print(len(alist))
下标可以取负数,表示 "倒数第几个元素"
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[3])
print(alist[-1])
alist[-1] 相当于 alist[len(alist) - 1]
切片操作
通过下标操作是一次取出里面第一个元素,通过切片,则是一次取出一组连续的元素,相当于得到一个子列表使用 [ : ] 的方式进行切片操作
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:3])
alist[1:3] 中的 1:3 表示的是 [1, 3) 这样的由下标构成的前闭后开区间
也就是从下标为 1 的元素开始(2),到下标为 3 的元素结束(4),但是不包含下标为 3 的元素
所以最终结果只有 2、3
切片操作中可以省略前后边界
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[1:]) # 省略后边界, 表示获取到列表末尾
print(alist[:-1]) # 省略前边界, 表示从列表开头获取
print(alist[:]) # 省略两个边界, 表示获取到整个列表
切片操作还可以指定 "步长",也就是 "每访问一个元素后,下标自增几步"
alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::1])
print(alist[::2])
print(alist[::3])
print(alist[::5])
切片操作指定的步长还可以是负数,此时是从后往前进行取元素,表示 "每访问一个元素之后,下标自减几步"
alist = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(alist[::-1])
print(alist[::-2])
print(alist[::-3])
print(alist[::-5])
如果切片中填写的数字越界了,不会有负面效果,只会尽可能的把满足条件的元素过去到
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist[100:200])
遍历列表元素 "遍历" 指的是把元素一个一个的取出来,再分别进行处理
a = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,0]
print(a[1:-1:2])
这种是带有步长的切片操作
最简单的办法就是使用 for 循环
alist = [1, 2, 3, 4]
for elem in alist:
print(elem)
也可以使用 for 按照范围生成下标,按下标访问
alist = [1, 2, 3, 4]
for i in range(0, len(alist)):
print(alist[i])
还可以使用 while 循环,手动控制下标的变化
alist = [1, 2, 3, 4]
i = 0
while i len(alist):
print(alist[i])
i += 1
切片操作是一个比较高效的操作,进行切片的时候,只是取出原有列表中的一个部分,并不涉及到"数据的拷贝"。
新增元素
使用 append 方法,向列表末尾插入一个元素(尾插)
alist = [1, 2, 3, 4]
alist.append('hello')
print(alist)
使用 insert 方法, 向任意位置插入一个元素
insert 第一个参数表示要插入元素的下标.
alist = [1, 2, 3, 4]
alist.insert(1, 'hello')
print(alist)
PS: 什么是 "方法" (method)
方法其实就是函数,只不过函数是独立存在的, 而方法往往要依附于某个 "对象"
像上述代码 alist.append,append 就是依附于 alist,相当于是 "针对 alist 这个列表,进行尾插操 作"
查找元素
使用 in 操作符,判定元素是否在列表中存在,返回值是布尔类型
alist = [1, 2, 3, 4]
print(2 in alist)
print(10 in alist)
使用 index 方法,查找元素在列表中的下标,返回值是一个整数,如果元素不存在,则会抛出异常
alist = [1, 2, 3, 4]
print(alist.index(2))
print(alist.index(10))
删除元素
使用 pop 方法删除最末尾元素
alist = [1, 2, 3, 4]
alist.pop()
print(alist)
pop 也能按照下标来删除元素
alist = [1, 2, 3, 4]
alist.pop(2)
print(alist)
使用 remove 方法,按照值删除元素
alist = [1, 2, 3, 4]
alist.remove(2)
print(alist)
连接列表
使用 + 能够把两个列表拼接在一起
此处的 + 结果会生成一个新的列表,而不会影响到旧列表的内容
alist = [1, 2, 3, 4]
blist = [5, 6, 7]
print(alist + blist)
使用 extend 方法,相当于把一个列表拼接到另一个列表的后面
a.extend(b),是把 b 中的内容拼接到 a 的末尾,不会修改 b,但是会修改 a
alist = [1, 2, 3, 4]
blist = [5, 6, 7]
alist.extend(blist)
print(alist)
print(blist)
关于元组
元组的功能和列表相比, 基本是一致的
元组使用 ( ) 来表示
atuple = ( )
atuple = tuple()
元组不能修改里面的元素,列表则可以修改里面的元素
因此,像读操作,比如访问下标、切片、遍历、in、index、+ 等,元组也是一样支持的
但是,像写操作,比如修改元素、新增元素、删除元素、extend 等,元组则不能支持
另外,元组在 Python 中很多时候是默认的集合类型。例如,当一个函数返回多个值的时候
def getPoint():
return 10, 20
result = getPoint()
print(type(result))
此处的 result 的类型,其实是元组
问题来了,既然已经有了列表,为啥还需要有元组?
元组相比于列表来说,优势有两方面:
你有一个列表,现在需要调用一个函数进行一些处理。但是你有不是特别确认这个函数是否会把你的列表数据弄乱,那么这时候传一个元组就安全很多。
我们马上要讲的字典,是一个键值对结构,要求字典的键必须是 "可hash对象" (字典本质上也 是一个hash表),而一个可hash对象的前提就是不可变。因此元组可以作为字典的键,但是列表不行。
小结
列表和元组都是日常开发最常用到的类型,最核心的操作就是根据 [ ] 来按下标操作,在需要表示一个 "序列" 的场景下,就可以考虑使用列表和元组。如果元素不需要改变,则优先考虑元组,如果元素需要改变,则优先考虑列表。
字典
字典是什么
字典是一种存储键值对的结构
啥是键值对? 这是计算机/生活中一个非常广泛使用的概念
把 键(key) 和值(value) 进行一个一对一的映射,然后就可以根据键,快速找到值
举个栗子,学校的每个同学,都会有一个唯一的学号
知道了学号,就能确定这个同学
此处 "学号" 就是 "键",这个 "同学" 就是 "值"
创建字典
创建一个空的字典,使用 { } 表示字典
a = { }
b = dict()
print(type(a))
print(type(b))
也可以在创建的同时指定初始值
键值对之间使用、分割、键和值之间使用 : 分割 (冒号后面推荐加一个空格)
使用 print 来打印字典内容
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan' }
print(student)
为了代码更规范美观,在创建字典的时候往往会把多个键值对,分成多行来书写
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan' }
最后一个键值对,后面可以写,也可以不写
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', }
查找 key
使用 in 可以判定 key 是否在字典中存在,返回布尔值
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', }
print('id' in student)
print('score' in student)
使用 [ ] 通过类似于取下标的方式,获取到元素的值,只不过此处的 "下标" 是 key(可能是整数,也 可能是字符串等其他类型)
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', }
print(student['id'])
print(student['name'])
如果 key 在字典中不存在,则会抛出异常
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', }
print(student['score'])
新增/修改元素
使用 [ ] 可以根据 key 来新增/修改 value,如果 key 不存在,对取下标操作赋值,即为新增键值对
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', }
student['score'] = 90
print(student)
如果 key 已经存在,对取下标操作赋值,即为修改键值对的值
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
student['score'] = 90
print(student)
删除元素
使用 pop 方法根据 key 删除对应的键值对
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
student.pop('score')
print(student)
遍历字典元素
直接使用 for 循环能够获取到字典中的所有的 key,进一步的就可以取出每个值了
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
for key in student:
print(key, student[key])
取出所有 key 和 value 使用 keys 方法可以获取到字典中的所有的 key
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
print(student.keys())
此处 dict_keys 是一个特殊的类型,专门用来表示字典的所有 key,大部分元组支持的操作对于 dict_keys 同样适用
使用 values 方法可以获取到字典中的所有 value
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
print(student.values())
此处 dict_values 也是一个特殊的类型, 和 dict_keys 类似
使用 items 方法可以获取到字典中所有的键值对
student = { 'id': 1, 'name': 'zhangsan', 'score': 80 }
print(student.items())
合法的 key 类型
不是所有的类型都可以作为字典的 key,字典本质上是一个哈希表。哈希表的 key 要求是 "可哈希的"。也就是可以计算出一个哈希值
可以使用 hash 函数计算某个对象的哈希值
但凡能够计算出哈希值的类型,都可以作为字典的 key
print(hash(0))
print(hash(3.14))
print(hash('hello'))
print(hash(True))
print(hash(())) # ( ) 是一个空的元组
列表无法计算哈希值
print(hash([1, 2, 3]))
字典也无法计算哈希值
print(hash({ 'id': 1 }))
小结
字典也是一个常用的结构,字典的所有操作都是围绕 key 来展开的,需要表示 "键值对映射" 这种场景时就可以考虑使用字典
文件
文件是什么
变量是把数据保存到内存中,如果程序重启/主机重启,内存中的数据就会丢失
要想能让数据被持久化存储,就可以把数据存储到硬盘中,也就是在文件中保存
在 Windows "此电脑" 中,看到的内容都是文件
通过文件的后缀名,可以看到文件的类型,常见的文件的类型如下:
文本文件 (txt)
可执行文件 (exe, dll)
图片文件 (jpg, gif)
视频文件 (mp4, mov)
office 文件 (.ppt, docx)
......
咱们课堂上主要研究最简单的文本文件
文件路径
一个机器上,会存在很多文件,为了让这些文件更方面的被组织,往往会使用很多的 "文件夹"(也叫做目录) 来整理文件
实际一个文件往往是放在一系列的目录结构之中的
为了方便确定一个文件所在的位置,使用文件路径来进行描述
例如, 上述截图中的 QQ.exe 这个文件,描述这个文件的位置,就可以使用路径 D:\program\qq\Bin\QQ.exe 来表示
D: 表示盘符,不区分大小写
每一个 \ 表示一级目录,当前 QQ.exe 就是放在 "D 盘下的 program 目录下的 qq 目录下的 Bin 目 录中"
目录之间的分隔符, 可以使用 \ 也可以使用 / . 一般在编写代码的时候使用 / 更方便
上述以盘符开头的路径,我们也称为 绝对路径
除了绝对路径之外,还有一种常见的表示方式是相对路径,相对路径需要先指定一个基准目录,然后以基准目录为参照点,间接的找到目标文件,咱们课堂上暂时不详细介绍
描述一个文件的位置,使用 绝对路径 和 相对路径 都是可以的,对于新手来说, 使用 绝对路径 更简单更好理解,也不容易出错
文件操作
要使用文件,主要是通过文件来保存数据,并且在后续把保存的数据读取出来
但是要想读写文件,需要先 "打开文件",读写完毕之后还要 "关闭文件"
1. 打开文件
使用内建函数 open 打开一个文件
f = open('d:/test.txt', 'r')
第一个参数是一个字符串, 表示要打开的文件路径
第二个参数是一个字符串,表示打开方式。其中 r 表示按照读方式打开,w 表示按照写方式打开,a 表示追加写方式打开
如果打开文件成功,返回一个文件对象,后续的读写文件操作都是围绕这个文件对象展开
如果打开文件失败(比如路径指定的文件不存在),就会抛出异常
2. 关闭文件
使用 close 方法关闭已经打开的文件
f.close()
使用完毕的文件要记得及时关闭!
一个程序能同时打开的文件个数,是存在上限的
flist = []
count = 0
while True:
f = open('d:/test.txt', 'r')
flist.append(f)
count += 1
print(f'count = {count}')