27.Python列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）详解

本章将会介绍 Python 内置的四种常用数据结构：列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）以及集合（set）。

这四种数据结构一但都可用于保存多个数据项，这对于编程而言是非常重要的，因为程序不仅需要使用单个变量来保存数据，还需要使用多种数据结构来保存大量数据，而列表、元组、字典和集合就可满足保存大量数据的需求。

列表（list）和元组（tuple）比较相似，它们都按顺序保存元素，每个元素都有自己的索引，因此列表和元组都可通过索引访问元素。二者的区别在于元组是不可修改的，但列表是可修改的。

字典（dict）和集合（set）类似，它们存储的数据都是无序的，其中字典是用 key-value 的形式保存数据。

所谓序列，指的是一块可存放多个值的连续内存空间，这些值按一定顺序排列，可通过每个值所在位置的编号（称为索引）访问它们。

为了更形象的认识序列，可以将它看做是一家旅店，那么店中的每个房间就如同序列存储数据的一个个内存空间，每个房间所特有的房间号就相当于索引值。也就是说，通过房间号（索引）我们可以找到这家旅店（序列）中的每个房间（内存空间）。

在 Python 中，序列类型包括字符串、列表、元组、集合和字典，这些序列支持以下几种通用的操作，但比较特殊的是，集合和字典不支持索引、切片、相加和相乘操作。

字符串也是一种常见的序列，它也可以直接通过索引访问字符串内的字符。

序列索引

序列中，每个元素都有属于自己的编号（索引）。从起始元素开始，索引值从 0 开始递增，如图 1 所示。

图 1 序列索引值示意图

除此之外，Python 还支持索引值是负数，此类索引是从右向左计数，换句话说，从最后一个元素开始计数，从索引值 -1 开始，如图 2 所示。

图 2 负值索引示意图

注意，在使用负值作为列序中各元素的索引值时，是从 -1 开始，而不是从 0 开始。

无论是采用正索引值，还是负索引值，都可以访问序列中的任何元素。以字符串为例，访问“C语言中文网”的首元素和尾元素，可以使用如下的代码：

1. str="C语言中文网"
2. print(str[0],"==",str[-6])
3. print(str[5],"==",str[-1])

输出结果为：

C == C
网 == 网

序列切片

切片操作是访问序列中元素的另一种方法，它可以访问一定范围内的元素，通过切片操作，可以生成一个新的序列。

序列实现切片操作的语法格式如下：

sname[start : end : step]

其中，各个参数的含义分别是：

• sname：表示序列的名称；
• start：表示切片的开始索引位置（包括该位置），此参数也可以不指定，会默认为 0，也就是从序列的开头进行切片；
• end：表示切片的结束索引位置（不包括该位置），如果不指定，则默认为序列的长度；
• step：表示在切片过程中，隔几个存储位置（包含当前位置）取一次元素，也就是说，如果 step 的值大于 1，则在进行切片去序列元素时，会“跳跃式”的取元素。如果省略设置 step 的值，则最后一个冒号就可以省略。

例如，对字符串“C语言中文网”进行切片：

1. str="C语言中文网"
2. #取索引区间为[0,2]之间（不包括索引2处的字符）的字符串
3. print(str[:2])
4. #隔 1 个字符取一个字符，区间是整个字符串
5. print(str[::2])
6. #取整个字符串，此时 [] 中只需一个冒号即可
7. print(str[:])

运行结果为：

C语
C言文
C语言中文网

序列相加

Python 中，支持两种类型相同的序列使用“+”运算符做相加操作，它会将两个序列进行连接，但不会去除重复的元素。

这里所说的“类型相同”，指的是“+”运算符的两侧序列要么都是序列类型，要么都是元组类型，要么都是字符串。

例如，前面章节中我们已经实现用“+”运算符连接 2 个（甚至多个）字符串，如下所示：

1. str="c.biancheng.net"
2. print("C语言"+"中文网:"+str)

输出结果为：

C语言中文网：c.biancheng.net

序列相乘

Python 中，使用数字 n 乘以一个序列会生成新的序列，其内容为原来序列被重复 n 次的结果。例如：

1. str="C语言中文网"
2. print(str*3)

输出结果为：

'C语言中文网C语言中文网C语言中文网'

比较特殊的是，列表类型在进行乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能。例如如下的代码，将创建一个长度为 5 的列表，列表中的每个元素都是 None，表示什么都没有。

1. #列表的创建用 []，后续讲解列表时会详细介绍
2. list = [None]*5
3. print(list)

输出结果为：

[None, None, None, None, None]

检查元素是否包含在序列中

Python 中，可以使用 in 关键字检查某元素是否为序列的成员，其语法格式为：

value in sequence

其中，value 表示要检查的元素，sequence 表示指定的序列。

例如，检查字符‘c’是否包含在字符串“c.biancheng.net”中，可以执行如下代码：

1. str="c.biancheng.net"
2. print('c'in str)

运行结果为：

True

和 in 关键字用法相同，但功能恰好相反的，还有 not in 关键字，它用法检查某个元素是否不包含在指定的序列中，比如说：

1. str="c.biancheng.net"
2. print('c' not in str)

输出结果为：

False

和序列相关的内置函数

Python提供了几个内置函数（表 3 所示），可用于实现与序列相关的一些常用操作。

表 3 序列相关的内置函数

函数	功能
len()	计算序列的长度，即返回序列中包含多少个元素。
max()	找出序列中的最大元素。注意，对序列使用 sum() 函数时，做加和操作的必须都是数字，不能是字符或字符串，否则该函数将抛出异常，因为解释器无法判定是要做连接操作（+ 运算符可以连接两个序列），还是做加和操作。
min()	找出序列中的最小元素。
list()	将序列转换为列表。
str()	将序列转换为字符串。
sum()	计算元素和。
sorted()	对元素进行排序。
reversed()	反向序列中的元素。
enumerate()	将序列组合为一个索引序列，多用在 for 循环中。

这里给大家给几个例子：

1. str="c.biancheng.net"
2. #找出最大的字符
3. print(max(str))
4. #找出最小的字符
5. print(min(str))
6. #对字符串中的元素进行排序
7. print(sorted(str))

输出结果为：

t
.
['.', '.', 'a', 'b', 'c', 'c', 'e', 'e', 'g', 'h', 'i', 'n', 'n', 'n', 't']