本章将引入一个新的概念：数据结构。数据结构是通过某种方式（例如对元素进行编号）组织在一起的数据元素的集合。这些数据元素可以是数字或者字符，甚至可以是其他数据结构。在python中，最基本的数据结构是序列。序列中的每个元素被分配一个序号--即元素的位置，也称为索引。第一个索引为0，第二个1，以此类推。序列中的最后一个数被标志为-1，倒数第二个为-2，。。。。
2.1 序列概览：
python有6种内建的序列，其中常见的两种序列：列表和元组，其他的有字符串，Unicode字符串，buffer对象和xrange对象
>>> edward = ['John Smith',50] >>> Ads = ['Edward Gumdy',42] >>> database = [edward,Ads] >>> database [['John Smith', 50], ['Edward Gumdy', 42]]
python中还有一种名为容器的数据结构。容器基本上是包含其他数据对象的任意对象。序列（例如列表和元组）和映射（例如字典）是两列最主要的容器。序列中每个元素都有自己的编号，而映射中的每个元素则有一个名字（也成为键）
2.2 通用序列操作
所有序列烈性都可以进行某些特定的操作。这些操作包括：索引、分片、加、乘以及检查某个元素是否属于序列的成员。
除此之外，python还有计算序列长度、找出最大元素和最小元素的内建函数。
还有迭代，即一次对序列中的每个元素重复进行某些操作
2.2.1 索引
序列中的手游元素都是有编号的---从0开始递增。这些元素可以通过编号分别进行访问，如下所示：
>>> greeting = 'hello' >>> greeting[0] 'h' >>> greeting[-1] 'o' >>> test = "This is a test!" >>> test[0] 'T' >>> test = ['abc','123','@@@','xyz'] >>> test[0] 'abc' >>> test[-2] '@@@' >>> abc[-1] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'abc' is not defined >>> 'abc'[-1] 'c' >>> 'xyz','abc'[0] ('xyz', 'a') >>> 'xyz','abc'[-1] ('xyz', 'c') >>> ['xyz','abc'][-1] 'abc'
以下是一个脚本示例：
# -*- coding:utf-8 -*- #根据给定的年月日以数字形式打印出日期 months = [ 'January', 'February', 'March', 'April', 'May', 'June', 'July', 'August', 'September', 'October', 'November', 'December' ] #以1-31的数字作为结尾的列表 ending = ['st','nd','rd'] + 17 * ['th'] + ['st','nd','rd'] + 7 * ['th'] + ['st'] year = raw_input('Year: ') month = raw_input('Month: ') day = raw_input('Day: ') month_num = int(month) day_num = int(day) #记得要将月份与天数减1，已获得正确的索引 month_name = months[month_num - 1] ordinal = day + ending[day_num - 1] print month_name + ' ' + ordinal + '.' + year
输出如下：
Year: 1223 Month: 12 Day: 20 December 20th.1223
2.2.3 分片
与使用索引来访问单个元素类似，可以使用分片操作来访问一定范围内的元素。分片通过冒号隔开的两个索引来实现：
>>> numbers = [1,2,3,4,5,6,7,8] >>> numbers[3:6] [4, 5, 6] >>> numbers[0:2] [1, 2] >>> numbers[0:1] [1] >>> numbers[7:10] [8] >>> numbers[-3:0] [] >>> numbers[-3:-1] [6, 7] >>> numbers[-3] 6 >>> numbers[-3:] [6, 7, 8] >>> numbers[:3] [1, 2, 3] >>> numbers[:] [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
步长的概念：进行分片时，分片的开始和结束点需要进行指定（不管是直接还是间接），而另一个参数--步长--通常是隐式设置的。示例如下：
>>> num = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10] >>> num[1:10:1] [2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] >>> num[1:10:2] [2, 4, 6, 8, 10] >>> num[3:6:2] [4, 6] >>> num[::4] [1, 5, 9] >>> num[8:3:-1] [9, 8, 7, 6, 5] >>> num[10:0:-3] [10, 7, 4] >>> num[::-2] [10, 8, 6, 4, 2] >>> num[5::-2] [6, 4, 2] >>> num[:5:-2] [10, 8]
需要注意：
1.开始点的元素（最左边的）包括在结果中，而结束点的元素（最右边的）则不再分片中
2.当使用一个负数作为步长时，必须让开始点的索引大于结束点
3.在没有明确指定开始与结束点的时候，正负数的使用可能会带来一些混淆
2.2.3 序列相加
>>> [1,2,3] + [abc,xyz,test] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> NameError: name 'abc' is not defined >>> [1,2,3] + ['abc','xyz','test'] [1, 2, 3, 'abc', 'xyz', 'test'] >>> 'hello,' + 'World' 'hello,World' >>> [1,2,3] + 'abc' #列表与字符串是无法连接在一起的，尽管他们都是序列，但不是同一类型 Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: can only concatenate list (not "str") to list
2.2.4 乘法
只能用数字与序列的乘法，原来的序列将会被重复n次
>>> ['abc','xyz'] * 3 ['abc', 'xyz', 'abc', 'xyz', 'abc', 'xyz'] >>> 'python ' * 3 'python python python '
空列表：空列表可以简单的通过两个中括号来表示，里面什么都没有。
但是如果想创建一个占用10个元素空间，却不包含任何有效内容的列表，该怎么办？
可以像前面那样使用[42]*10或[0]*10，这样就生成了一个包含10个0的列表
None：有时会需要一个值来代表空值，意味着没有在里面放置任何元素，这时候就需要使用None。None是python的一个内建值，他的确切含义是“什么都没有”。因此，可以用来初始化列表。
示例如下：
>>> sequence = [None] * 10
>>> sequence
[None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]
用代码打印一个盒子：
# -*- coding:utf-8 -*- #以正确的宽度唉居中的“盒子”内打印一个句子 #注意：整数除法"//"只能用在python2.2以后 sentence = raw_input("Sentence: ") screen_width = 40 text_width = len(sentence) box_width = text_width + 6 left_margin = (screen_width - box_width)//2 print ' ' * left_margin + '+' + '-' * (box_width-2) + '+' print ' ' * left_margin + '|' + ' ' * text_width + ' |' print ' ' * left_margin + '|' + sentence + ' |' print ' ' * left_margin + '|' + ' ' * text_width + ' |' print ' ' * left_margin + '+' + '-' * (box_width-2) + '+'
输出如下：
Sentence: This is a Test! +-------------------+ | | |This is a Test! | | | +-------------------+
2.2.5 成员资格
为了检查一个值是否在序列中，可以使用in运算符，用来检测某个条件是否为主，然后返回相应的值
>>> 'W' in 'world' False >>> 'W' in 'World' True >>> user = ['abc','Slar','Stant'] >>> raw_input("What's your name ?") in user What's your name ?Slar True >>> subject = '$$$ Get rich now! $$$' >>> '$$$' in subject True
在Unix系统中，我们可以使用in来检查用户是否有某些权限，还可以用来检测用户的帐号密码是否对应的上
示例脚本如下：
# -*- coding:utf-8 -*- database = [ ['albert','1234'], ['Andy','abc123'], ['smith','76420'], ['Lily','678900'] ] username = raw_input("Please input your name: ") pin = raw_input("Please input your pin number: ") if [username,pin] in database: print "Access granted." else: print "Something is wrong!"
输出如下：
[root@node1 2]# python ex2-4.py Please input your name: Andy Please input your pin number: abc123 Access granted. [root@node1 2]# python ex2-4.py Please input your name: Andy Please input your pin number: 123123 Something is wrong!
2.2.6 长度，最大值，最小值
内建函数len，max，min
>>> num = [100,20,3088] >>> len(num) 3 >>> max(num) 3088 >>> min(num) 20 >>> str = [100,abc,230,xyz]
2.3 列表
2.3.1 list函数
因为字符串不能像列表一样修改，索引有时根据字符串创建列表会很有效。list函数
>>> list('hello') ['h', 'e', 'l', 'l', 'o'] >>> list('123456') ['1', '2', '3', '4', '5', '6']
2.3.2 列表的基本操作
1.改变列表：元素赋值
2.删除元素：del
>>> x = [1,2,3,45,32] >>> x[1] 2 >>> x[1] = 243 #直接赋值改变元素 >>> x [1, 243, 3, 45, 32] >>> del x[1] #删除元素 >>> x [1, 3, 45, 32]
3.分片赋值：
>>> name = list('perl') >>> name ['p', 'e', 'r', 'l'] >>> name[2:] ['r', 'l'] >>> name[2:] = list('ar') #程序可以一次为多个元素进行赋值 >>> name ['p', 'e', 'a', 'r'] >>> num = [1,5] >>> num[1:1] = [2,3,4] #分片替换可以在不需要替换任何原有元素的情况下插入新的元素 >>> num [1, 2, 3, 4, 5] >>> num[2:3] = [] #当然也可以用来批量删除元素 >>> num [1, 2, 4, 5]
2.3.3 列表方法
1.追加：append
在列表末尾追加新的元素
>>> test = [1,2,3] >>> test.append('abc') >>> test [1, 2, 3, 'abc'] >>> test.append(5) >>> test [1, 2, 3, 'abc', 5]
2.统计：count
用来统计某个元素在列表中出现的次数
>>> a = [1,234,21,34,[123,1],1,2] >>> a.count(1) 2 >>> a.count([123,1]) 1
3.扩展：entend
在列表的末尾一次性追加另一个序列的多个值
这个操作看起来很想连接操作，两者最主要的区别在于：extend方法修改了被扩展的序列。而原始的连接则不然，他会返回一个全新的列表
>>> a = [1,2,3] >>> b = [4,5,6] >>> a.extend(b) >>> a [1, 2, 3, 4, 5, 6] #a的值已经被改变 >>> a + b #a的值并未被改变 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 6] >>> a[len(a):] = b #可以用分片赋值来实现相同的操作，但不推荐使用 >>> a [1, 2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 6]
4.索引：index
用于从列表中找出某个值第一个匹配项的索引位置
>>> test = ['This','is','a','test'] >>> test.index('test') 3 >>> test.index('q') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> ValueError: list.index(x): x not in list
5.插入：insert
用于将对象插入到列表中
>>> num [1, 2, 4, 5] >>> num.insert(3,'test') >>> num [1, 2, 4, 'test', 5]
与extend方法类似，insert方法的操作也可以用分片赋值来实现
6.移除：pop
会移除列表中的一个元素（默认是最后一个），并且返回该元素的值
>>> num [1, 2, 4, 'test', 5] >>> num.pop() 5 >>> num.pop(3) 'test' >>> num [1, 2, 4]
使用pop方法可以实现一种常见的数据结构--栈，即后进先出的移除数据。实现入栈和出栈
>>> num [1, 2, 4] >>> num.append(num.pop()) >>> num [1, 2, 4]
7.移除：remove
用于移除列表中某个值的第一个匹配项
>>> x = "to be or not to be".split() >>> x ['to', 'be', 'or', 'not', 'to', 'be'] >>> x.remove('to') >>> x ['be', 'or', 'not', 'to', 'be'] >>> x.remove('bee') Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> ValueError: list.remove(x): x not in list
可以看到：只有第一次出现的值被移除了，而不存在与列表中的值是不会被移除的
值得注意的是：remove是一个没有返回值的原位置改变方法，他修改了列表却没有返回值
8.反向存放：reverse
将列表中的元素反向存放
>>> x ['This', 'is', 'a', 'test'] >>> x.reverse() >>> x ['test', 'a', 'is', 'This']
9.排序：sort
用于在原位置对列表进行排序，从而让其中的元素能按一定的顺序排列，而不是简单的返回一个已排序的列表副本。sort并不返回排序好的列表！
当用户需要一个排号序的副本，同时又要求保留列表不变时：
第一种方法：
>>> x = [1,2,5,3,7,4,9,8,0] >>> x.sort() >>> x [0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9] >>> x = "This is a test".split() >>> x.sort() >>> x ['This', 'a', 'is', 'test']
第二种方法：
>>> x = [1,2,5,3,9] >>> y =sorted(x) >>> x [1, 2, 5, 3, 9] >>> y [1, 2, 3, 5, 9]
而使用另一种则不行：
>>> x = [1,2,5,3,7,4,9,8,0] >>> y = x >>> y.sort() >>> x [0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9] >>> y [0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9]
10 高级排序
如果希望元素能够按照特定的发放时进行排序（而不是sort函数默认的方式，及根据python的默认顺序进行排序），那么就可以通过compare（x,y）的形式自定义比较函数。compare(x,y)会在x<y时返回负数，x>y时返回证书，如果x=y则返回0（根据你自己的定义）。定义好该函数之后，就可以提供给sort方法作为参数了。内建函数cmp提供了比较函数的默认实现方式：
cmp函数：
>>> cmp(32,42) -1 >>> cmp(-1,1) -1 >>> cmp(1,-1) 1 >>> cmp(1,1) 0
使用cmp参数排序：
>>> numbers = [2,5,9,7] >>> numbers.sort(cmp) >>> numbers [2, 5, 7, 9]
sort方法还有另外两个可选的参数-key和reverse。如果要使用他们，就要通过名字来指定（即关键字参数）。参数key与cmp类似--必须提供一个在排序过程中使用的函数。然而，该函数并不是直接用来确定对象的大小，而是为每个元素创建一个键，然后所有元素根据键来排序。因此，如果要根据元素的长度进行排序，那么可以使用len作为键函数：
>>> x=['address','abalone','acme','add','aerate'] >>> x.sort(key=len) >>> x ['add', 'acme', 'aerate', 'address', 'abalone']
使用reverse：
>>> x = [4,6,1,7,9] >>> x.sort(reverse=True) >>> x [9, 7, 6, 4, 1]
cmp与key、reverse参数都可以作为sorted的函数，在多数情况下，为cmp或key提供自定义函数是非常有用的
2.4 元组：不可变序列
元组与列表一样，也是一种序列。唯一的不同是元组不能修改。创建元组的语法很简单，如果你用逗号分割了一些值，那么它就自动创建了元组。
>>> 1,2,3 #定义一个元组 (1, 2, 3) >>> (1,2,3,4) (1, 2, 3, 4) >>> () #一个空元组 () >>> 42, #只含有一个值的元组 (42,) >>> 42 42
元组大部分时候是通过圆括号括起来的，空元组可以用没有包含内容的两个圆括号来表示，而对于只有一个值的元组，必须加一个逗号，逗号是非常重要的，只添加圆括号是没用的，如下：
>>> 3*(40+2) 126 >>> 3*(40+2,) (42, 42, 42)
2.4.1 tuple函数
tuple函数功能与list函数基本上是一样的，以一个序列作为参考并把它转换为元组，如果参数就是元组，那么该参数就会被原样返回：
>>> tuple([1,2,3,4]) (1, 2, 3, 4) >>> tuple((1,2,3,4)) (1, 2, 3, 4) >>> tuple('addrss') ('a', 'd', 'd', 'r', 's', 's')
2.4.2 基本元组操作：
除了创建元组与访问元组元素之外，因为没有太多其他操作，可以参照其他类型的序列来实现：
>>> x = 1,2,3 >>> x[1] 2 >>> x[0:2] (1, 2)
2.4.3 元组的意义何在？
1.元组可以在映射（和集合的成员）中当作键使用--而列表不行
2.元组作为很多内建函数和方法的返回值存在，也就是说你必须对元组进行处理。只要不尝试修改元组，那么，“处理”
元组在绝大多数情况下就是把他们当作列表来进行操作
一般来说，列表可能更能满足对序列的所有需求
2.5 小结
| 函数 | 描述 |
| cmp(x,y) | 比较两个数的值 |
| len(seq) | 返回序列的长度 |
| lsit(seq) | 把序列转化为列表 |
| max(args) | 返回序列或参数集合中的最大值 |
| min(args) | 返回序列或参数集合中的最小值 |
| reverse(seq) | 对序列进行反向迭代 |
| sorted(seq) | 返回已排序的包含seq所有元素的列表 |
| tuple(seq) | 把序列转化为元组 |