2.2 数据结构
数据结构就是数据与数据之间的关系。在Python中，主要有列表、元组、字典、集合这4种数据结构，可理解为4种容器。这些数据结构之间是可以进行相互转换的；各结构内的元素可以通过遍历或其他方式获取具体值。
2.2.1 列表
列表是一个有序、可变、可重复的数据集，相当于C++、Java等语言中的数组，功能十分强大。在Python中，列表有很多优点，例如通过偏移来索引、支持嵌套、可变的类型。列表常用于以下操作：切片／索引、生成新列、删除、修改并重新赋值、成员关系的判断、列表推导、可转换为其他的数据结构等。
1．列表创建
可以使用以下两种方式创建空列表，代码如下：
#ch02d002.ipynb
lst = []
#lst = list()
创建列表lst1、lst2，代码如下：
lst1 = ['上海','南京','常州','无锡','苏州']
lst2 = ['厦门','合肥','宁波','杭州']
lst3 = [0,1,2,3,4]
lst4 = [[5,6,7,8]]
对列表lst1、lst2进行相加，代码如下：
lst1+lst2
返回的值如下：
['上海','南京','常州','无锡','苏州','厦门','合肥','宁波','杭州']
对列表lst1、lst3进行相加，代码如下：
lst1+lst3
在同一列表中允许存在不同的数据类型。返回的值如下：
['上海','南京','常州','无锡','苏州',0,1,2,3,4]
对列表lst1、lst4进行相加，代码如下：
lst1+lst4
在同一列表中允许存在多维的列表。返回的值如下：
['上海','南京','常州','无锡','苏州',[5,6,7,8]]
对列表lst2重复2次，代码如下：
lst2 * 2
返回的值如下：
['厦门','合肥','宁波','杭州','厦门','合肥','宁波','杭州']
2．列表函数
在Python中常用的列表函数见表2-1。
表2-1 Python中常用的列表函数
以上函数的x参数为对象，i参数为下标索引值（从0开始计算）。list.extend（seq）中的seq参数为另外一个列表。在Python的列表中，每个元素都有数字下标，代表在列表中的位置，这个位置就是索引，所以也常称为下标索引或下标索引值。
Python中列表函数append（）应用举例，代码如下：
ln = [2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3]
ln1 = [1,2,3,4]
ln.append(ln1)
ln
列表ln1将作为一个列表整体追加到列表ln的尾部。返回的值如下：
[2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3,[1,2,3,4]]
列表函数extend（）应用举例，代码如下：
ln = [2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3]
ln1 = [1,2,3,4]
ln.extend(ln1)
ln
将列表ln1中的全部元素追加到列表ln的尾部。返回的值如下：
[2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3,1,2,3,4]
列表函数insert（）应用举例，代码如下：
ln = [2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3]
ln.insert(3,2893)
ln
在列表ln下标值3的位置（下标值从0开始）插入2893。返回的值如下：
[2,8,9,2893,3,3,3,9,2,5,3,8,3]
列表函数remove（）应用举例，代码如下：
ln.remove(2893)
ln
在列表ln中移除2893。返回的值如下：
[2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3]
列表函数pop（）从列表ln中弹出最后一个值，代码如下：
ln.pop()
ln
在列表ln中移除最后一个值3。返回的值如下：
[2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8]
从列表ln现存值中下标为3的位置弹出该值，代码如下：
ln.pop(3)
ln
返回的值如下：
[2,8,9,3,3,9,2,5,3,8]
列表函数index（x）从列表ln现存值查找数值8的下标索引位置，代码如下：
ln.index(8)
返回值为1。其他函数用法不再一一举例。
3．列表访问
对于列表可利用索引或切片进行访问。创建列表如下：
lst = ['上海','南京','常州','无锡','苏州','厦门','合肥','宁波','杭州']
对其进行索引（Python中的下标索引值是从0开始计算的）。索引或切片时，可以为正数索引，也可以是负数索引；正数索引时，应用举例，代码如下：
lst[3]
返回的值为“无锡”。利用切片对列表进行访问，代码如下：
lst[3:7]
在Python中切片为左闭右开，返回的值如下：
['无锡','苏州','厦门','合肥']
应用举例，采用负数索引，代码如下：
lst[－5:－2]
返回的值如下：
['苏州','厦门','合肥']
在实际使用过程中，会经常对列表进行遍历，相关知识在循环结构部分进行讲解。
2.2.2 元组
元组是与列表类似的数据结构。元组是一个有序、不可变、可重复的数据集，相邻元素用逗号隔开。其区别在于：列表为中括号，元组为小括号，元组内的数据不可更改。可以使用以下两种方式创建空元组，代码如下：
tple = ()
#tple = tuple()
type(tple)
创建一个值的元组，代码如下：
tpl = (2,)
type(tpl)
返回的值为tuple。
注意：当元组中只有一个值时，值后面的逗号不能省略。
继续创建元组，代码如下：
tp = (2,8,9,3,3,3,9,2,5,3,8,3)
元组计算应用举例（右侧备注为返回的值），代码如下：
max(tp) #9
min(tp) #2
len(tp) #12
tp.count(3) #5
与列表一样，可以对元组进行索引或切片，代码如下：
tp[3] #3
tp[3:7] #(3,3,3,9)
如果对元组进行数据修改，则会报错提示。应用举例：
tp.reverse()
tp
返回的报错提示如下：
AttributeError:'tuple'object has no attribute 'reverse'
2.2.3 字典
字典是一个无序、可变、可重复的数据集。字典也称键－值对，它是通过键来将一系列的值串接起来的，可以通过键从字典中获取指定项。字典是通过大括号来创建的。字典中的键必须是唯一且不可变的，键可以是数字、字符串或元组，但不能是列表，每个键与值之间用冒号隔开，每一对键值之间用逗号隔开。
1．字典创建
可以使用以下两种方式创建一个空字典，代码如下：
dic = dict()
#dic = {}
继续创建字典，代码如下：
dic1 = {'蛋糕纸':'纸盒','苹果醋':'酸醋'}
dic2 = {'语文':[95,85,],'数学':[93,87,]}
dic1中的值为字符串，dic2中的值为列表。查看这两个字典的数据类型，代码如下：
print(type(dic),type(dic1),type(dic2))
返回的值如下：
＜class 'dict'＞＜class 'dict'＞＜class 'dict'＞
在Python中，类与对象的区别：抽象的类（class），具体的对象（object）。
字典可以任意嵌套，值由列表及元组构成，代码如下：
查看其数据类型。
type(dct) #dict
查看字典的items，代码如下：
print(dct.items())
返回的值如下：
dct_items([('华北',[('华北','北京','DD001','蛋糕纸',2,2)]),('华东',[('华东','上海','D
D003','苹果醋',2,2),('华东','宁波','DD004','钢化膜',1,1)])])
2．字典访问
对字典进行访问是通过键来读取的，代码如下：
dct['华北']
返回的值如下：
[('华北','北京','DD001','蛋糕纸',2,2)]
如果该键不存在，则会报错提示。应用举例：
dct['华西']
返回的错误提示如下：
KeyError Traceback(most recent call last)
～\AppData\Local\Temp/ipyKernel_9252/3152721856.py in＜module＞
－－－－＞1 dct['华西']
KeyError:'华西'
3．字典遍历
在字典遍历过程中，常用的3种方法为keys（）、values（）、items（）。应用举例，遍历字典中的keys（），代码如下：
for k in dct.keys():
print(k)
运行以上代码，返回的值如下：
华北
华东
应用举例，遍历字典中的values（），代码如下：
for v in dct.values():
print(v)
运行以上代码，返回的值如下：
[('华北','北京','DD001','蛋糕纸',2,2)]
[('华东','上海','DD003','苹果醋',2,2),('华东','宁波','DD004','钢化膜',1,1)]
应用举例，遍历字典中的键值items（），代码如下：
for i in dct.items():
print(i)
运行以上代码，返回的值如下：
('华北',[('华北','北京','DD001','蛋糕纸',2,2)])
('华东',[('华东','上海','DD003','苹果醋',2,2),('华东','宁波','DD004','钢化膜',1,1)])
应用举例，通过遍历字典以获取具体的每个key值，代码如下：
for key,value in dct.items():
print(key)
在以上代码中循环变量key和value采用k、v或其他命名方式是允许的。返回的值如下：
华北
西南
华东
应用举例，通过遍历字典以获取具体的每个value值，代码如下：
for key,value in dct.items():
print(value)
返回的值如下：
[('华北','北京','DD001','蛋糕纸',2,2)]
[('华东','上海','DD003','苹果醋',2,2),('华东','宁波','DD004','钢化膜',1,1)]
或者直接采用keys（）、values（）、items（），返回列表值，代码如下：
print(dct.keys()) #dict_keys数据类型
print(dct.values()) #dict_values数据类型
print(dct.items()) #dict_items数据类型
2.2.4 集合
在Python中，集合是一个无序、不可重复的数据集。集合有可变集合（set）和不可变集合（frozenset）两种。
（1）集合具备去重功能，当集合中存在重复的元素时会自动保留一个。
（2）集合是无序的，集合内各元素出现的位置每次都会不同。
（3）Python中的集合与数学中的集合概念类似，可以对其进行并集、交集、差集及补集等操作。
字典是通过大括号{}来创建的，相邻元素间用逗号（，）分开。可用set（）创建空白集合。Python中集合常用的方法见表2-2。
表2-2 Python中集合常用的方法
以上方法中，a和b各自代表的是一个数据的集合，x代表的是集合中的元素。
集合中union（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
b = {'南京','常州','宁波','杭州'}
c = a.union(b) #a|b
c
在新的集合c中，返回的是集合a与b的并集，返回的值如下：
{'上海','南京','宁波','常州','无锡','杭州','苏州'}
update（）方法用于修改当前集合，可以将新的元素或集合添加到当前集合中（添加的过程中会自动添加重复的元素）。集合中update（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
b = {'南京','常州','宁波','杭州'}
a.update(b) #a| = b
a
在修改后的集合a中，在添加集合b中所有元素的同时并删除了在a集合中重复的元素，返回的值如下：
{'上海','南京','宁波','常州','无锡','杭州','苏州'}
集合中intersection（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
b = {'南京','常州','宁波','杭州'}
c = a.intersection(b) #c = a&b
c
在新的集合c中，返回的是集合a与b的交集，返回的值如下：
{'南京','常州'}
集合中intersection_update（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
b = {'南京','常州','宁波','杭州'}
a.intersection_update(b) #a& = b
a
返回的值如下：
{'南京','常州'}
集合中add（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
a.add('杭州')
a
返回的值如下：
{'上海','南京','常州','无锡','杭州','苏州'}
超集检查issuperset（）方法应用举例，代码如下：
a = {'上海','南京','常州','无锡','苏州'}
b = {'南京','常州'}
a.issuperset(b) #a＞b
返回的值为True。