Python学习入门基础 — 第四章 列表、元组、字典、字符串变量使用、变量进阶

Python学习入门基础 -- 第四章 列表、元组、字典、字符串变量使用、变量进阶
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Python基础入门知识点总结传送门

第一章 认识Python、Python常用集成开发环境PyCharm

第二章 注释、变量基本使用、变量的命名

第三章 运算符、判断if语句、while和for循环

第四章 列表、元组、字典、字符串变量使用、变量进阶

第五章 函数基础、函数进阶

第六章 面向对象基础

第七章 面向对象三大特性、单例设计模式

第八章 文件读写操作、模块和包、异常

一、高级变量类型

  • 列表
  • 元组
  • 字典
  • 字符串
  • 公共方法
  • 变量高级

知识点回顾

  • Python 中数据类型可以分为 数字型非数字型

  • 数字型

    • 整型 (int)
    • 浮点型(float
    • 布尔型(bool
      • True 非 0 数 —— 非零即真
      • False 0
    • 复数型 (complex)
      • 主要用于科学计算,例如:平面场问题、波动问题、电感电容等问题
  • 非数字型

    • 字符串
    • 列表
    • 元组
    • 字典
  • Python 中,所有 非数字型变量 都支持以下特点:

    1. 都是一个 序列 sequence,也可以理解为 容器
    2. 取值 []
    3. 遍历 for in
    4. 计算长度最大/最小值比较删除
    5. 链接 +重复 *
    6. 切片

01. 列表

1.1 列表的定义

  • List(列表) 是 Python 中使用 最频繁 的数据类型,在其他语言中通常叫做 数组
  • 专门用于存储 一串 信息
  • 列表用 [] 定义,数据 之间使用 , 分隔
  • 列表的 索引0 开始
    • 索引 就是数据在 列表 中的位置编号,索引 又可以被称为 下标

注意:从列表中取值时,如果 超出索引范围,程序会报错

name_list = ["zhangsan", "lisi", "wangwu"]

1.2 列表常用操作

  • 常见的操作主要包括:增加删除修改查询
序号 分类 关键字 / 函数 / 方法 说明
1 增加 列表.insert(索引, 数据) 在指定位置插入数据
列表.append(数据) 在末尾追加数据
列表.extend(列表2) 将列表2 的数据追加到列表
2 修改 列表[索引] = 数据 修改指定索引的数据
3 删除 del 列表[索引] 删除指定索引的数据
列表.remove[数据] 删除第一个出现的指定数据
列表.pop 删除末尾数据(返回值是删除的数据)
列表.pop(索引) 删除指定索引数据 (返回值是删除的数据)
列表.clear 清空列表
4 统计 len(列表) 列表长度
列表.count(数据) 数据在列表中出现的次数
5 排序 列表.sort() 升序排序
列表.sort(reverse=True) 降序排序
列表.reverse() 逆序、反转

del 关键字

  • 使用 del 关键字(delete) 同样可以删除列表中元素
  • del 关键字本质上是用来 将一个变量从内存中删除的
  • 如果使用 del 关键字将变量从内存中删除,后续的代码就不能再使用这个变量了
del name_list[1]

在日常开发中,要从列表删除数据,建议 使用列表提供的方法

1.3 循环遍历

  • 遍历 就是 从头到尾 依次列表 中获取数据

    • 循环体内部 针对 每一个元素,执行相同的操作
  • Python 中为了提高列表的遍历效率,专门提供的 迭代 iteration 遍历

  • 使用 for 就能够实现迭代遍历

# for 循环内部使用的变量 in 列表
for name in name_list:

    循环内部针对列表元素进行操作
    print(name)

1.4 应用场景

  • 尽管 Python列表 中可以 存储不同类型的数据
  • 但是在开发中,更多的应用场景是
    1. 列表 存储相同类型的数据
    2. 通过 迭代遍历,在循环体内部,针对列表中的每一项元素,执行相同的操作

02. 元组

在 Python 中,因为元组是不可变的元素不能修改

2.1 元组的定义

  • Tuple(元组)与列表类似,不同之处在于元组的 元素不能修改
    • 元组 表示多个元素组成的序列
    • 元组Python 开发中,有特定的应用场景
  • 用于存储 一串 信息数据 之间使用 , 分隔
  • 元组用 () 定义
  • 元组的 索引0 开始
    • 索引 就是数据在 元组 中的位置编号
info_tuple = ("zhangsan", 18, 1.75)

创建空元组

info_tuple = ()

元组中 只包含一个元素 时,需要 在元素后面添加逗号

info_tuple = (50, )

2.2 循环遍历

  • 取值 就是从 元组 中获取存储在指定位置的数据
  • 遍历 就是 从头到尾 依次元组 中获取数据
# for 循环内部使用的变量 in 元组
for item in info:

    循环内部针对元组元素进行操作
    print(item)

  • Python 中,可以使用 for 循环遍历所有非数字型类型的变量:列表元组字典 以及 字符串
  • 提示:在实际开发中,除非 能够确认元组中的数据类型,否则针对元组的循环遍历需求并不是很多

2.3 应用场景

  • 尽管可以使用 for in 遍历 元组
  • 但是在开发中,更多的应用场景是:
    • 函数的 参数 和 返回值,一个函数可以接收 任意多个参数,或者 一次返回多个数据
      • 有关 函数的参数 和 返回值,在后续 函数高级 会一一介绍
    • 格式字符串,格式化字符串后面的 () 本质上就是一个元组
    • 让列表不可以被修改,以保护数据安全
info = ("zhangsan", 18)

print("%s 的年龄是 %d" % info)

元组和列表之间的转换

  • 使用 list 函数可以把元组转换成列表
list(元组) 
  • 使用 tuple 函数可以把列表转换成元组
tuple(列表)

03. 字典

3.1 字典的定义

  • dictionary(字典) 是 除列表以外 Python 之中 最灵活 的数据类型
  • 字典同样可以用来 存储多个数据
    • 通常用于存储 描述一个 物体 的相关信息
  • 和列表的区别
    • 列表有序 的对象集合
    • 字典无序 的对象集合
  • 字典用 {} 定义
  • 字典使用 键值对 存储数据,键值对之间使用 , 分隔
    • key 是索引
    • value 是数据
    • 之间使用 : 分隔
    • 键必须是唯一的
    • 可以取任何数据类型,但 只能使用 字符串数字元组
xiaoming = {
   "name": "小明",
            "age": 18,
            "gender": True,
            "height": 1.75}

在这里插入图片描述

3.2 循环遍历

  • 遍历 就是 依次字典 中获取所有键值对
# for 循环内部使用的 `key 的变量` in 字典
for k in xiaoming:

    print("%s: %s" % (k, xiaoming[k]))

提示:在实际开发中,由于字典中每一个键值对保存数据的类型是不同的,所以针对字典的循环遍历需求并不是很多

3.3 应用场景

  • 尽管可以使用 for in 遍历 字典
  • 但是在开发中,更多的应用场景是:
    • 使用 多个键值对,存储 描述一个 物体 的相关信息 —— 描述更复杂的数据信息
    • 多个字典 放在 一个列表 中,再进行遍历,在循环体内部针对每一个字典进行 相同的处理
card_list = [{
   "name": "张三",
              "qq": "12345",
              "phone": "110"},
             {
   "name": "李四",
              "qq": "54321",
              "phone": "10086"}
             ]

04. 字符串

4.1 字符串的定义

  • 字符串 就是 一串字符,是编程语言中表示文本的数据类型
  • 在 Python 中可以使用 一对双引号 " 或者 一对单引号 ' 定义一个字符串
    • 虽然可以使用 \" 或者 \' 做字符串的转义,但是在实际开发中:
      • 如果字符串内部需要使用 ",可以使用 ' 定义字符串
      • 如果字符串内部需要使用 ',可以使用 " 定义字符串
  • 可以使用 索引 获取一个字符串中 指定位置的字符,索引计数从 0 开始
  • 也可以使用 for 循环遍历 字符串中每一个字符

大多数编程语言都是用 " 来定义字符串

string = "Hello Python"

for c in string:
    print(c)

在这里插入图片描述

4.2 字符串的常用操作

1) 判断类型 - 9

方法 说明
string.isspace() 如果 string 中只包含空格,则返回 True
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
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
string.isdecimal() 如果 string 只包含数字则返回 True,全角数字
string.isdigit() 如果 string 只包含数字则返回 True,全角数字\u00b2
string.isnumeric() 如果 string 只包含数字则返回 True,全角数字汉字数字
string.istitle() 如果 string 是标题化的(每个单词的首字母大写)则返回 True
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
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

2) 查找和替换 - 7

方法 说明
string.startswith(str) 检查字符串是否是以 str 开头,是则返回 True
string.endswith(str) 检查字符串是否是以 str 结束,是则返回 True
string.find(str, start=0, end=len(string)) 检测 str 是否包含在 string 中,如果 start 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.rfind(str, start=0, end=len(string)) 类似于 find(),不过是从右边开始查找
string.index(str, start=0, end=len(string)) 跟 find() 方法类似,不过如果 str 不在 string 会报错
string.rindex(str, start=0, end=len(string)) 类似于 index(),不过是从右边开始
string.replace(old_str, new_str, num=string.count(old)) 把 string 中的 old_str 替换成 new_str,如果 num 指定,则替换不超过 num 次

3) 大小写转换 - 5

方法 说明
string.capitalize() 把字符串的第一个字符大写
string.title() 把字符串的每个单词首字母大写
string.lower() 转换 string 中所有大写字符为小写
string.upper() 转换 string 中的小写字母为大写
string.swapcase() 翻转 string 中的大小写

4) 文本对齐 - 3

方法 说明
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.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.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

5) 去除空白字符 - 3

方法 说明
string.lstrip() 截掉 string 左边(开始)的空白字符
string.rstrip() 截掉 string 右边(末尾)的空白字符
string.strip() 截掉 string 左右两边的空白字符

6) 拆分和连接 - 5

方法 说明
string.partition(str) 把字符串 string 分成一个 3 元素的元组 (str前面, str, str后面)
string.rpartition(str) 类似于 partition() 方法,不过是从右边开始查找
string.split(str="", num) 以 str 为分隔符拆分 string,如果 num 有指定值,则仅分隔 num + 1 个子字符串,str 默认包含 ‘\r’, ‘\t’, ‘\n’ 和空格
string.splitlines() 按照行(’\r’, ‘\n’, ‘\r\n’)分隔,返回一个包含各行作为元素的列表
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

4.3 字符串的切片

  • 切片 方法适用于 字符串列表元组
    • 切片 使用 索引值 来限定范围,从一个大的 字符串切出 小的 字符串
    • 列表元组 都是 有序 的集合,都能够 通过索引值 获取到对应的数据
    • 字典 是一个 无序 的集合,是使用 键值对 保存数据

在这里插入图片描述

字符串[开始索引:结束索引:步长]

注意

  1. 指定的区间属于 左闭右开[开始索引, 结束索引) => 开始索引 >= 范围 < 结束索引
    • 起始 位开始,到 结束位的前一位 结束(不包含结束位本身)
  2. 从头开始,开始索引 数字可以省略,冒号不能省略
  3. 到末尾结束,结束索引 数字可以省略,冒号不能省略
  4. 步长默认为 1,如果连续切片,数字和冒号都可以省略

索引的顺序和倒序

  • 在 Python 中不仅支持 顺序索引,同时还支持 倒序索引
  • 所谓倒序索引就是 从右向左 计算索引
    • 最右边的索引值是 -1,依次递减

演练需求

    1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
    1. 截取从 2 ~ 末尾 的字符串
    1. 截取从 开始 ~ 5 位置 的字符串
    1. 截取完整的字符串
    1. 从开始位置,每隔一个字符截取字符串
    1. 从索引 1 开始,每隔一个取一个
    1. 截取从 2 ~ 末尾 - 1 的字符串
    1. 截取字符串末尾两个字符
    1. 字符串的逆序(面试题)

答案

num_str = "0123456789"

# 1. 截取从 2 ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[2:6])

# 2. 截取从 2 ~ `末尾` 的字符串
print(num_str[2:])

# 3. 截取从 `开始` ~ 5 位置 的字符串
print(num_str[:6])

# 4. 截取完整的字符串
print(num_str[:])

# 5. 从开始位置,每隔一个字符截取字符串
print(num_str[::2])

# 6. 从索引 1 开始,每隔一个取一个
print(num_str[1::2])

# 倒序切片
# -1 表示倒数第一个字符
print(num_str[-1])

# 7. 截取从 2 ~ `末尾 - 1` 的字符串
print(num_str[2:-1])

# 8. 截取字符串末尾两个字符
print(num_str[-2:])

# 9. 字符串的逆序(面试题)
print(num_str[::-1])

05. 公共方法

5.1 Python 内置函数

Python 包含了以下内置函数:

函数 描述 备注
len(item) 计算容器中元素个数
del(item) 删除变量 del 有两种方式
max(item) 返回容器中元素最大值 如果是字典,只针对 key 比较
min(item) 返回容器中元素最小值 如果是字典,只针对 key 比较

注意

  • 字符串 比较符合以下规则: “0” < “A” < “a”

5.2 运算符

运算符 Python 表达式 结果 描述 支持的数据类型
+ [1, 2] + [3, 4] [1, 2, 3, 4] 合并 字符串、列表、元组
* [“Hi!”] * 4 [‘Hi!’, ‘Hi!’, ‘Hi!’, ‘Hi!’] 重复 字符串、列表、元组
in 3 in (1, 2, 3) True 元素是否存在 字符串、列表、元组、字典
not in 4 not in (1, 2, 3) True 元素是否不存在 字符串、列表、元组、字典
> >= == < <= (1, 2, 3) < (2, 2, 3) True 元素比较 字符串、列表、元组

注意

  • in 在对 字典 操作时,判断的是 字典的键
  • innot in 被称为 成员运算符

成员运算符

成员运算符用于 测试 序列中是否包含指定的 成员

运算符 描述 实例
in 如果在指定的序列中找到值返回 True,否则返回 False 3 in (1, 2, 3) 返回 True
not in 如果在指定的序列中没有找到值返回 True,否则返回 False 3 not in (1, 2, 3) 返回 False

注意:在对 字典 操作时,判断的是 字典的键

5.3 完整的 for 循环语法

  • Python 中完整的 for 循环 的语法如下:
for 变量 in 集合:
    
    循环体代码
else:
    没有通过 break 退出循环,循环结束后,会执行的代码

应用场景

  • 迭代遍历 嵌套的数据类型时,例如 一个列表包含了多个字典
  • 需求:要判断 某一个字典中 是否存在 指定的 值
    • 如果 存在,提示并且退出循环
    • 如果 不存在,在 循环整体结束 后,希望 得到一个统一的提示
students = [
    {
   "name": "阿土",
     "age": 20,
     "gender": True,
     "height": 1.7,
     "weight": 75.0},
    {
   "name": "小美",
     "age": 19,
     "gender": False,
     "height": 1.6,
     "weight": 45.0},
]

find_name = "阿土"

for stu_dict in students:

    print(stu_dict)

    # 判断当前遍历的字典中姓名是否为find_name
    if stu_dict["name"] == find_name:
        print("找到了")

        # 如果已经找到,直接退出循环,就不需要再对后续的数据进行比较
        break

else:
    print("没有找到")

print("循环结束")

二、变量进阶

  • 变量的引用
  • 可变和不可变类型
  • 局部变量和全局变量

01. 变量的引用

  • 变量 和 数据 都是保存在 内存 中的
  • Python函数 的 参数传递 以及 返回值 都是靠 引用 传递的

1.1 引用的概念

Python

  • 变量数据 是分开存储的
  • 数据 保存在内存中的一个位置
  • 变量 中保存着数据在内存中的地址
  • 变量记录数据的地址,就叫做 引用
  • 使用 id() 函数可以查看变量中保存数据所在的 内存地址

注意:如果变量已经被定义,当给一个变量赋值的时候,本质上是 修改了数据的引用

  • 变量 不再 对之前的数据引用
  • 变量 改为 对新赋值的数据引用

1.2 函数的参数和返回值的传递

Python 中,函数的 实参/返回值 都是是靠 引用 来传递来的

def test(num):

    print("-" * 50)
    print("%d 在函数内的内存地址是 %x" % (num, id(num)))

    result = 100

    print("返回值 %d 在内存中的地址是 %x" % (result, id(result)))
    print("-" * 50)

    return  result

a = 10
print("调用函数前 内存地址是 %x" % id(a))

r = test(a)

print("调用函数后 实参内存地址是 %x" % id(a))
print("调用函数后 返回值内存地址是 %x" % id(r))

02. 可变和不可变类型

  • 不可变类型,内存中的数据不允许被修改:

    • 数字类型 int, bool, float, complex, long(2.x)
    • 字符串 str
    • 元组 tuple
  • 可变类型,内存中的数据可以被修改:

    • 列表 list
    • 字典 dict
a = 1
a = "hello"
a = [1, 2, 3]
a = [3, 2, 1]
demo_list = [1, 2, 3]

print("定义列表后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_list.append(999)
demo_list.pop(0)
demo_list.remove(2)
demo_list[0] = 10

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_list))

demo_dict = {
   "name": "小明"}

print("定义字典后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

demo_dict["age"] = 18
demo_dict.pop("name")
demo_dict["name"] = "老王"

print("修改数据后的内存地址 %d" % id(demo_dict))

注意:字典的 key 只能使用不可变类型的数据

注意

  1. 可变类型的数据变化,是通过 方法 来实现的
  2. 如果给一个可变类型的变量,赋值了一个新的数据,引用会修改
    • 变量 不再 对之前的数据引用
    • 变量 改为 对新赋值的数据引用

哈希 (hash)

  • Python 中内置有一个名字叫做 hash(o) 的函数
    • 接收一个 不可变类型 的数据作为 参数
    • 返回 结果是一个 整数
  • 哈希 是一种 算法,其作用就是提取数据的 特征码(指纹)
    • 相同的内容 得到 相同的结果
    • 不同的内容 得到 不同的结果
  • Python 中,设置字典的 键值对 时,会首先对 key 进行 hash 已决定如何在内存中保存字典的数据,以方便 后续 对字典的操作:增、删、改、查
    • 键值对的 key 必须是不可变类型数据
    • 键值对的 value 可以是任意类型的数据

03. 局部变量和全局变量

  • 局部变量 是在 函数内部 定义的变量,只能在函数内部使用
  • 全局变量 是在 函数外部定义 的变量(没有定义在某一个函数内),所有函数 内部 都可以使用这个变量

提示:在其他的开发语言中,大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大,导致程序不好维护!

3.1 局部变量

  • 局部变量 是在 函数内部 定义的变量,只能在函数内部使用
  • 函数执行结束后,函数内部的局部变量,会被系统回收
  • 不同的函数,可以定义相同的名字的局部变量,但是 彼此之间 不会产生影响

局部变量的作用

  • 在函数内部使用,临时 保存 函数内部需要使用的数据
def demo1():

    num = 10

    print(num)

    num = 20

    print("修改后 %d" % num)


def demo2():

    num = 100

    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

局部变量的生命周期

  • 所谓 生命周期 就是变量从 被创建被系统回收 的过程
  • 局部变量函数执行时 才会被创建
  • 函数执行结束后 局部变量 被系统回收
  • 局部变量在生命周期 内,可以用来存储 函数内部临时使用到的数据

3.2 全局变量

  • 全局变量 是在 函数外部定义 的变量,所有函数内部都可以使用这个变量
# 定义一个全局变量
num = 10


def demo1():

    print(num)


def demo2():

    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

注意:函数执行时,需要处理变量时 会:

  1. 首先 查找 函数内部 是否存在 指定名称 的局部变量如果有,直接使用
  2. 如果没有,查找 函数外部 是否存在 指定名称 的全局变量如果有,直接使用
  3. 如果还没有,程序报错!

1) 函数不能直接修改 全局变量的引用

  • 全局变量 是在 函数外部定义 的变量(没有定义在某一个函数内),所有函数 内部 都可以使用这个变量

提示:在其他的开发语言中,大多 不推荐使用全局变量 —— 可变范围太大,导致程序不好维护!

  • 在函数内部,可以 通过全局变量的引用获取对应的数据
  • 但是,不允许直接修改全局变量的引用 —— 使用赋值语句修改全局变量的值
num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # 只是定义了一个局部变量,不会修改到全局变量,只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

注意:只是在函数内部定义了一个局部变量而已,只是变量名相同 —— 在函数内部不能直接修改全局变量的值

2) 在函数内部修改全局变量的值

  • 如果在函数中需要修改全局变量,需要使用 global 进行声明
num = 10


def demo1():

    print("demo1" + "-" * 50)

    # global 关键字,告诉 Python 解释器 num 是一个全局变量
    global num
    # 只是定义了一个局部变量,不会修改到全局变量,只是变量名相同而已
    num = 100
    print(num)


def demo2():

    print("demo2" + "-" * 50)
    print(num)

demo1()
demo2()

print("over")

3) 全局变量定义的位置

  • 为了保证所有的函数都能够正确使用到全局变量,应该 将全局变量定义在其他函数的上方
a = 10


def demo():
    print("%d" % a)
    print("%d" % b)
    print("%d" % c)

b = 20
demo()
c = 30

注意

  • 由于全局变量 c,是在调用函数之后,才定义的,在执行函数时,变量还没有定义,所以程序会报错!

4) 全局变量命名的建议

  • 为了避免局部变量和全局变量出现混淆,在定义全局变量时,有些公司会有一些开发要求,例如:
  • 全局变量名前应该增加 g_ 或者 gl_ 的前缀

创作不易,白嫖不好,各位的支持和认可,就是我创作的最大动力,我们下篇文章见!

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