Python零基础入门

Posted 2021-05-20 Geek_bao

Python数据分析基础

• 四、列表和元组
• • 4.1 序列
  • 4.2 列表
  • 4.3 元组

四、列表和元组

4.1 序列

• 序列是一块用于存放多个值的连续内存空间，并且按一定顺序排列，每一个值（称为元素）都分配一个数字，称为索引或位置。通过该索引可以取出相应的值。例如，我们可以把一家酒店看作一个序列，那么酒店里面的每个房间都可以看做是这个序列的元素。而房间号就相当于索引，可以通过房间号找到对应的房间。

• Python中，序列结构主要有列表、元组、集合、字典和字符串。对于这些序列结构有以下几个通用的操作。

（1）索引
序列中的每一个元素都有一个编号，也称为索引。这个索引是从0开始递增的，即下标为0表示第一个元素，下标为1表示第二个元素，以此类推，如下图：

Python比较神奇，它的索引可以是负数。这个索引从右向左计数，也就是从最后一个元素开始计数，即最后一个元素的索引值是-1，倒数第二个元素的索引值是-2，以此类推。如下图：

注意：在采用负数作为索引值时，是从-1开始的，而不是从0开始的，即最后一个元素的下标为-1，这是为了防止与第一个元素重合。

通过索引可以访问序列中的任何元素。例如，定义一个包括四个元素的列表，要访问它的第三个元素和最后一个元素，可以使用下面的代码：

运行结果如下：

（2）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。实现切片操作的语法格式如下：

sname[start: end: step]
参数说明：
sname:表示序列的名称。
start:表示切片的开始位置（包括该位置），如果不指定，默认为0。
end:表示切片的截止位置（不包括该位置），如果不指定则默认为序列长度。
step:表示切片的步长，如果省略，则默认为1，当省略步长时，最后一个冒号也可以省略。

说明：在进行切片操作是时，如果指定了步长，那么将按照该步长遍历序列的元素，否则将一个一个遍历序列。
下面我们来看个例子：

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(number[1:5])   # 获取第二个到第五个元素
print(number[0:5:2])  # 获取第一个元素、第三个元素和第五个元素

运行结果如下：

说明：如果想要复制整个序列，可以将start和end参数都省略，但是中间的冒号需要保留。例如，number[:]就表示复制整个名称为number的序列。

（3）序列相加
在Python中，支持两种相同类型的序列相加操作。即将两个序列进行连接，使用加（+）运算符实现。如，将两个列表相加，可以使用下面代码：

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
number1 = [11, 12, 13, 14, 15]
print(number+number1)

运行结果如下：

注意：在进行序列相加时，想同类型的序列是指，同为列表、元组或集合等，序列中的元素类型可以不同，如下面代码也是正确的：

运行结果如下：

但是不能是列表和元组相加，或者是列表和字符串相加。这是错误的，如下所示：

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
print(number + "输出自然数")

运行上述代码后，产生如下错误：

（4）乘法（Multiplying）
在Python中，使用数字n乘以一个序列会生成新的序列。新序列的内容为原来序列被重复n次的结果。例如，下面代码，将实现将一个序列乘以3生成一个新的序列并输出：

habits = ["Python是一门好语言", "我爱Python"]
print(habits * 3)

运行结果如下图：

在进行序列的乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能。如下代码，将创建一个长度为5的列表，列表的每个元素都是None，表示啥也没有。

emptylist = [None] * 5
print(emptylist)

运行结果如下图：

（5）检查某个元素是否是序列的成员（元素）
在Python中，可以使用 in 关键字检查某个元素是否是序列的成员，即检查某个元素是否包含在该序列中。语法格式如下：

value in sequence
其中value表示要检查的元素，sequence表示指定的序列。

例如，要检查名称为number的序列中，是否包含元素0，可以使用以下代码：

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7]
print(0 in number)

运行结果如下，结果显示为false，表示在序列中不存在指定元素。

另外，在Python中，也可以使用not in关键字实现检查某个元素是否不包含在指定的序列中。如下代码，将显示Ture。

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 7]
print(0 not in number)

（6）计算序列的长度、最大值和最小值
在Python中，提供了内置函数计算序列的长度，最大值和最小值。分别是：使用len()函数计算序列的长度，即返回序列包含多少个元素；使用max()函数返回序列中的最大元素；使用min()函数返回序列中的最小元素。
例如，定义一个包括9个元素的列表，并通过len()函数计算列表的长度，使用max()函数计算列表最大元素，使用min()函数计算列表最小元素，代码如下：

num = [7, 8, 98, 45, 33, 53, 4, 20, 66]
print("序列num的长度为：", len(num))
print("序列num的最大值为：", max(num))
print("序列num的最小值为：", min(num))

运行结果如下图：

除了以上介绍的三个内置函数，Python还提供了如下表所示的内置函数。

4.2 列表

Python中的列表和歌曲去列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成的。它是Python中内置的可变序列。在形式上，列表的所有元素都放在一对中括号“[ ]”中，两个相邻元素间使用逗号“ , ”分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到列表中，并且同一个列表中，元素的类型可以不同，因为他们之间没有任何关系。由此可见，Python中的列表是非常灵活的，这一点与其他语言是不同的。

（1）列表的创建和删除
在Python中提供了多种创建列表的方法，下面分别开始介绍。

1. 使用赋值运算符直接创建列表
   同其他类型的Python变量一样，创建列表时，也可以使用赋值运算符“=”直接将一个列表赋值给变量，具体的语法格式如下：

listname = [element 1, element 2, element 3, ...,  element n]

其中，listname表示列表的名称，可以是任何符合Python命名规则的标识符；
“element1、 element2、element3、elementn”表示列表中的元素，个数没有限制，并且只要是Python支持的数据类型就可以。

 我们写几个列表示例：

num = [1, 2, 4, 5, 9, 10]
hero = ["关羽", "张飞", "刘备", "赵云"]
title = [28, "python", ["爬虫", "学习Python", "study"]]

说明：在使用列表时，虽然可以将不同类型的数据放入到同一个列表中，但是通常情况下，不推荐这样做，而是在一个列表中只放入一种类型的数据，这样可以提高程序的可读性。

2. 创建空列表
   在Python中，也可以创建空列表，例如，要创建一个名称为emptylist的空列表，可以使用下面的代码：

    emptylist = []

3. 创建数值列表
   在Python中，数值列表很常用。如在考试系统中记录学生的成绩，或者游戏中记录每个玩家的战绩等都可用数值列表。在Python中，可以使用list()函数直接将range()函数循环出来的结果转换为列表。
   list()函数的基本语法如下：

     list(data)
     其中，data表示可以转换为列表的数据，其类型可以是range对象、字符串、元组或者其他可迭代类型的数据。
     例如创建一个10-20之间（不包括20）所有偶数的列表，可以使用如下代码：
     list(range(10, 20, 2))

说明·：使用list()函数时，不仅能通过range对象创建列表，还可以通过其他对象创建列表。

4. 删除列表
   对于已经创建的列表，不再使用时，可以使用del语句将其删除。语法格式如下：

   del listname
   其中，listname为要删除列表的名称。

说明：del语句在实际开发时，并不常用。因为Python自带的垃圾回收机制会自动销毁不用的列表，所以即使我们不手动将其删除，Python也会自动将其回收。下面我们来看个例子：

  team = ["RNG", "DG", "SDK"]
  del team

注意：这里有一个小细节。就是在删除列表前，一定要保证输入的列表名称是已经存在的，否则将会报错。

（2）访问列表元素

team = ["RNG", "DG", "SDK", 2, 4, 6]
print(team)    # 输出列表
print(team[2])  # 通过列表索引获取指定元素

执行结果如下：

（3）遍历列表
遍历列表中的所有元素是常用的一种操作，在遍历过程中可以完成查询、处理等功能。在生活中，如果想要去商场买一件衣服，就需要在上场逛一遍，看是否有需要的衣服，逛商场的过程就相当于列表的遍历操作。在Python中遍历列表的方法有多种，下面介绍两种常用方法。

1. 直接用for循环实现
   直接用for循环遍历链表，只能输出元素的值。语法格式如下：

for item in listname:
    # 输出item
其中，item用于保存获取到的元素值，只要输出元素内容时，直接输出该变量即可：listname为列表名称。

代码示例如下:

print("KLP电竞四强：")
team = ["RNG", "DG", "SDK", "SAN"]
for item in team:
    print(item)

输出结果如下：

2. 使用用for循环和enumerate()函数实现
   使用for循环和enumerate()函数可以实现同时输出索引值和元素内容的功能。它的语法格式如下：

for index,item in enumerate(listname):
     #输出index和item
     index：用于保存元素的索引
     item：用于保存获取到的元素值，要输出元素内容时，直接输出该变量即可。
     listname：列表名称

实例代码如下：

print("KLP电竞四强：")
team = ["RNG", "DG", "SDK", "SAN"]
for index, item in enumerate(team):
    print(index + 1, item)

 输出如下：

（4）添加、修改和删除列表元素
添加、修改和删除列表元素也称为更新列表。在实际开发中，经常需要对列表进行更新。下面我们分别介绍列表元素的添加、修改和删除。

1. 添加元素
   前面介绍了可以通过“+”号将两个序列连接，通过该方法也可以实现为列表添加元素。但是这种方法的执行速度要比直接使用列表对象的append()方法慢，所以建议在实现添加元素时，使用列表对象的方法append()方法实现。列表对象的append()方法用于在列表末尾追加元素，语法格式如下：

listname.append(obj)
listname为要添加元素的列表名称；
obj为要添加到列表末尾的对象。

 代码示例如下：

phone = ["Oppor", "XiaoMi", "iPhone", "Vivo"]
print("添加前表长：", len(phone))
phone.append("HuaWei")
print("添加后表长：", len(phone))
print(phone)

运行结果如下：

注意：对象除了提供append()方法向列表中添加元素，还提供了insert()方法向列表中添加元素。该方法用于向列表指定位置插入元素。但是由于该方法的执行效率没有append()高，所以不推荐这种方法。

上面介绍的是向列表中添加一个元素，如果想要将一个列表中的全部元素添加到另一个列表中，可以使用列表对象的extend()方法实现。extend()方法的具体语法如下：

listname.extend(seq)
listname为原列表
seq为要添加的列表
语句执行后将seq的内容追加到listname的后面。

2. 修改元素
   修改列表中的元素只需要通过索引获取该元素，然后再为其重新赋值即可。代码示例如下;

phone = ["Oppor", "XiaoMi", "iPhone", "Vivo"]
print(phone)
phone[1] = "HuaWei"
print(phone)

运行结果如下：

3. 删除元素
   删除元素主要有两种情况，一种是根据索引删除，另一种是根据元素值进行删除。

• 根据索引删除，删除列表中的指定元素和删除列表类似，也可以使用del语句实现。所不同的是在指定列表时，换为列表元素。代码示例如下：

phone = ["Oppor", "XiaoMi", "iPhone", "Vivo"]
del phone[-1]
print(phone)

运行结果如下图：

• 根据元素值删除
  如果想要删除一个不确定其位置的元素（即根据元素值删除），可以使用列表对象的remove()方法实现。代码如下：

phone = ["Oppor", "XiaoMi", "iPhone", "Vivo"]
phone.remove("Vivo")
print(phone)

运行结果如下图：

但是注意一点，在使用remove()方法删除元素之前，最好先判断该元素是否存在，改进后代码如下：

phone = ["Oppor", "XiaoMi", "iPhone", "Vivo"]
value = "Vivo"
if phone.count(value) > 0:
    phone.remove("Vivo")
print(phone)

运行结果如下;

说明：列表对象的count()方法用于判断指定元素出现的次数，返回结果为0时，表示不存在该元素。

（5）对列表元素进行统计计算
Python的列表提供了内置的一些函数来实现统计、计算方面的功能。下面介绍几个常见的功能。

1. 获取指定元素出现的次数
   使用列表对象的count()方法可以获取指定元素在列表中的出现次数，基本语法格式如下：

listname.count(obj)
listname：表示列表名称
obj：表示要判断是否存在的对象，这里只能进行精确匹配，即不能是元素值的一部分。
返回值：元素在列表中出现的次数

代码示例如下：

number = [1, 3, 5, 8, 2, 4, 2, 4, 2, 9]
count_n = number.count(2)
print(count_n)

运行结果为3，表示在列表中元素2出现了3次。

2. 获取指定元素首次出现的下标
   使用列表对象的index()方法可以获取指定元素在列表中首次出现的位置（即索引），语法格式如下：

listname.index(obj)
listname：表示列表名称
obj：表示要查找的对象，这里只能进行精确匹配，如果对象不存在时，就会抛出异常。
返回值：首次出现的索引值。

代码示例如下：

number = [1, 3, 5, 8, 2, 4, 2, 4, 2, 9]
position = number.index(2)
print(position)

代码运行后，结果显示为4，表示元素2首次出现的索引位置为4。

3. 统计数值列表的元素和
   在Python中提供了sum()函数用于统计数值列表的各元素和。语法格式如下：

sum(iterable[,start])
iterable:表示要统计的列表
start：表示统计结果是从哪个数开始（即将统计结果加上start所指定的数），是可选参数，如果没有指定，默认值为0

代码示例如下

grade = [98, 99, 78, 86, 100, 34, 40]
total = sum(grade)
print("考试总成绩为：", total)

运行结果如下：

（6）对列表进行排序
在实际开发中，经常需要对列表进行排序。Python中提供了两种常用的对列表进行排序的方法，使用列表对象的sort()方法和使用内置的sorted()函数。

1. 使用列表对象的sort()方法实现
   列表对象提供了sort()方法用于对原列表中的元素进行排序。排序后原列表中的元素顺序将发生改变。列表对象的sort()方法语法格式如下：

listname().sort(key=None, reverse=False)
listname：表示要进行排序的列表
key:表示指定一个从每个列表元素中提取一个用于比较的键（例如，设置key=str.lower, 表示在排序时不区分大小写）。
reverse:可选参数，如果将其指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。

代码示例如下：

grade = [98, 99, 78, 86, 100, 34, 40]
print("原列表为：", grade)
grade.sort()
print("升序排列为：", grade)
grade.sort(reverse=True)
print("降序排列为：", grade)

运行结果如下：

使用sort()方法进行列表的数值排序比较简单，但是使用sort()方法对字符串列表进行排序时，采用的规则是先对大写字母排序，然后再对小写字母排序。如果想要对字符串列表进行排序（不区分大小写），需要指定其key参数。示例代码如下;

char = ['cat', 'Tom', 'apple', 'pet']
char.sort()
print("区分字母大小写:", char)
char.sort(key=str.lower)
print("不区分字母大小写:", char)

运行结果如下：

注意事项：采用sort()方法对列表进行排序时，对于中文支持不好。排序的结果与我们常用的音序排序法或者笔画排序法都不一致。如果需要实现对中文内容的的列表排序，还需要重新编写相应的方法进行处理，不能直接用sort()方法。

2. 使用内置的sorted()函数实现
   在Python中，提供了一个内置的sorted()函数，用于对列表进行排序。使用该函数进行排序后，原列表的元素顺序不变。sorted()函数的语法格式如下：

sorted(iterable, key=None, reverse=False)
iterable：表示要进行排序的列表名称
key:表示指定一个从每个列表元素中提取一个用于比较的键（例如，设置key=str.lower, 表示在排序时不区分大小写）。
reverse:可选参数，如果将其指定为True，则表示降序排列，如果为False，则表示升序排列。默认为升序排列。

示例代码如下：

grade = [98, 93, 44, 87, 99, 67, 78, 56]
grade_ad = sorted(grade)
print("升序结果：", grade_ad)
grade_ad = sorted(grade, reverse=True)
print("降序结果：", grade_ad)
print("原序列：", grade)

运行结果为：

说明：列表对象的sort()和内置的sorted()函数的作用基本相同，所不同的就是使用sort()方法时，会改变原列表的元素排列顺序，而使用sorted()函数时，会建立一个原列表的副本，该副本为排序后的列表。

（7）列表推导式
使用列表推导式可以快速生成一个列表，或者根据某个列表生成满足指定要求的列表。列表推导式通常有以下几种常用的语法格式。

1. 生成指定范围的数值列表，语法格式如下：

list = [Expression for var in range]
list:表示生成的列表名称。
var：循环变量
range：采用range()函数生成的range对象

示例代码如下：

import random
randomnumber = [random.randint(10, 100) for i in range(10)]
print("生成的随机数为：", randomnumber)

运行结果如下图：

2. 根据列表生成指定需求的列表，语法格式如下：

newlist = [Expression for var in list]
newlist：表示新生成的列表名称
Expression：表达式，用于计算新列表的元素
var：变量，值为后面列表的每个元素值
list：用于生成新列表的原列表

示例代码如下：

price = [1200, 4500, 7800, 6200, 1988, 8888]
sale = [int(x*0.5) for x in price]
print("原价：", price)
print("打五折后的价格：", sale)

运行结果为：

3. 从列表中选择符合条件的元素组成新的列表，语法格式如下：

newlist = [Expression for var in list if condition]
newlist：表示新生成的列表名称
Expression：表达式，用于计算新列表的元素
var：变量，值为后面列表的每个元素值
list：用于生成新列表的原列表
condition:条件表达式，用于指定筛选条件。

示例代码如下：

price = [1200, 4500, 7800, 6200, 1988, 8888]
sale = [x for x in price if x > 5000]
print("原价：", price)
print("价格高于5000的：", sale)

运行结果如下图：

4.3 元组

元组（tuple）是Python中另一个重要的序列结构，与列表类似，也是由一系列按特定顺序排列的元素组成，但是它是不可变序列。因此，元组也可以称为不可变的列表。在形式上，元组的所有元素都放在一对“()”中，两个相邻元素间使用逗号“,”分隔。在内容上，可以将整数、实数、字符串、列表、元组等任何类型的内容放入到元组中，并且在同一个元组中，元素的类型可以不同，因为它们之间没有任何关系。通常情况下，元组用于保存程序中不可修改的内容。
说明：从元祖和列表的定义上看，这两种结构比较相似，那么它们之间有哪些区别呢。它们之间的主要区别就是元组是不可改变序列，列表是可变序列。即元组中的元素不可以单独修改，而列表则可以任意修改。

（1）元组的创建和删除
在Python中提供了多种创建元组的方法，下面分别进行介绍。

1. 使用赋值运算符直接创建元组
   同其他类型的Python变量一样，创建元组时，也可以使用赋值运算符“=”直接将一个元组赋值给变量，语法格式如下：

tuplename = (element 1, element 2, element 3,...., element n)
tuplename：表示元组名称
element 1， element 2等表示元组中的元素，个数没有限制

注意：创建元组的语法和创建列表的语法类似，只是创建列表时使用的是“[]”，而创建元组时使用的是“()”。

下面看看代码示例：

num = (2, 4, 8, 9, 34, 6, 44, 65)
team = 零基础python入门书籍推荐读哪些书？

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