Python學習 —— 內置數據類型

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接上文《Python學習 —— 初步認知》，有需要請自取：Python學習 —— 初步認知

在這篇文章中，我們一起深入瞭解Python中常用的內置數據類型。Python是一種功能強大的編程語言，它提供了多種內置數據類型，用於存儲和操作數據。這些數據類型包括數字、字元串、序列和映射等。熟練掌握這些數據類型的用法，可以幫助我們更高效地編寫Python程式。

內置類型概覽

Python中的常見數據類型包括數字類型（如int、float和complex）、文本類型（如str） 、序列類型（如list、tuple和range） 以及 映射類型（如dict） 。這些數據類型的主要用途是存儲和操作數據，它們具有內置的常用函數、運算符復用、明確的語義以及通用的高效功能。

在Python中，我們通常將數據從非結構化形式轉換為結構化形式。例如，我們可以使用列表和元組來存儲一系列對象，這些對象可以是數字、字元串，甚至是其他列表或元組。另一方面，字典是一種用於存儲鍵值對的數據結構，它通常用於處理半結構化數據。

常用的數據類型包括數字、字元串、序列、映射， 序列中列表和元祖最常用，映射中字典最常用。

列表

列表是Python中最常用的數據類型之一。它們可以包含不同類型的數據，例如數字、字元串等。列表使用方括弧 [] 表示，每個元素稱為列表的元素，元素之間使用逗號 , 分隔。

列表的定義

以下是定義列表的示例：

包含數字的列表：[1, 2, 3, 4, 5]
包含字元串的列表：['aa', 'cc', 'dd']
包含不同類型數據的列表：[123, 'abc']
包含子列表的列表：[ [1, 'a'], [2, 'b'] ]

除了直接定義列表之外，還可以在定義之後修改列表中的元素，或者使用索引來訪問和修改一個或多個元素。此外，列表還支持許多內置函數，如添加元素、刪除元素、排序等。

創建列表

可以使用賦值運算符將一個字元串轉換為列表：

colors = ["red", "blue", "green"]  
print(colors) # 將列表列印出來  
print(type(colors)) # 列印 colors 變數的類型

使用內置函數list()也可以將字元串創建為列表：

list('red') # ['r', 'e', 'd']

此外，還可以使用列表推導式創建列表。例如，以下代碼使用列表推導式創建一個包含1到10之間的整數的列表：

[ x for x in range(1, 10) ] # [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

訪問列表的元素

可以通過索引訪問列表中的每一個元素。例如，以下代碼演示瞭如何訪問列表 list1 中的第一個元素：

list1 = ['a', 'b', 'c', 'd']
list1[0] # a

可以使用負索引來訪問最後一個元素。例如，以下代碼訪問列表 list1 中的最後一個元素：

list1[-1] # d

如果需要訪問嵌套列表中的元素，可以使用多個索引。例如，以下代碼訪問列表 list2 中第三個元素中的第一個元素：

list2 = ['a', 'b', ['c', 'd']]
list2[2][0] # c

刪除列表的元素和刪除列表

可以使用 del 語句來刪除列表中的元素或整個列表。例如：

list1 = [1, 2, 3, 4, 5]
del list1[0] # 刪除第一個元素
print(list1) # [2, 3, 4, 5]
del list1 # 刪除整個列表

列表的常見操作

列表是可變的，可以進行添加、修改、刪除等操作。以下是一些常見的操作方法：

• list.append(element)：在列表末尾添加元素。
• list.insert(index, element)：在指定位置插入元素。
• list.remove(element)：移除列表中第一個出現的元素。
• list.pop(index)：移除並返回指定位置的元素。
• list.extend(iterable)：將可迭代對象中的元素添加到列表末尾。
• list.clear()：清空列表中的所有元素。
• list.index(element)：返回指定元素的索引位置。
• list.count(element)：返回指定元素在列表中出現的次數。
• list.sort()：對列表進行排序（原地排序）。
• list.reverse() : 反轉列表元素的順序。
• sorted(list): 對列表進行排序並返回新的列表（不改變原列表）
• len(list): 得到列表的長度。
• len(list[0]): 得到列表中元素的長度。
• list.count(element) : 得到元素出現的次數。

例如，以下代碼演示瞭如何使用這些方法對列表進行操作：

list1 = ['hello', 1, 4, 1, 5, 9]
len(list1) # 列表的長度，得到 6
len(list1[0]) # 列表中第一個元素的長度，得到 5
list1.count(1) # 1出現的次數，得到 2
list1.append(2) # 在末尾添加元素，得到 [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
list1.insert(2, 6) # 在位置2插入元素6，得到 [3, 1, 6, 4, 1, 5, 9, 2]
list1.remove(4) # 移除第一個出現的4，得到 [3, 1, 6, 1, 5, 9, 2]
list1.pop(2) # 移除並返回位置2的元素，得到 [3, 1, 1, 5, 9, 2]
list1.extend([2, 3]) # 將[2, 3]中的元素添加到末尾，得到 [3, 1, 1, 5, 9, 2, 2, 3]
list1.clear() # 清空列表，得到 []

元祖

元祖是一種不可變序列，與列表相似，但創建後不可修改。元祖在Python中用於表示不可變數據序列，如文本字元串和二進位數據。與列表相比，元祖的執行效率更高，因為它們不需要動態分配記憶體。

序列和元祖

基本的序列包括列表、元祖、range

• 元祖和列表類似，但是差別是創建後不可修改
• 二進位數據和文本字元串屬於特別定製的附加序列

序列的通用操作

創建元祖

元祖可以使用圓括弧 “()” 定義，也可以使用 tuple() 函數創建。將 range()、列表、字元串轉換為元祖可以使用類型轉換函數。

例如：

# 使用圓括弧定義元祖
my_tuple = (1, 2, 3)
print(my_tuple) # 輸出：(1, 2, 3)

# 使用tuple()函數創建元祖
my_tuple = tuple([1, 2, 3])
print(my_tuple) # 輸出：(1, 2, 3)

# 將列表轉換為元祖
my_list = [4, 5, 6]
my_tuple = tuple(my_list)
print(my_tuple) # 輸出：(4, 5, 6)

刪除元祖

元祖是不可變序列，因此無法使用append()、pop()、insert()等修改序列元素的函數。如果需要刪除元祖中的元素，可以使用 del 語句刪除整個元祖或指定元素。例如：

my_tuple = (1, 2, 3)
# 刪除整個元祖
del my_tuple
print(my_tuple) # 報錯：NameError: name 'my_tuple' is not defined

集合的常見操作

Python 中的集合類型包括 set 和 frozenset 兩種對象。set 對象是可變的，而 frozenset 對象是不可變的。set 對象在程式設計中比較常使用。集合的唯一性是經常使用該數據類型的主要原因。從序列中去除重覆項等操作，可以通過數據類型強制轉換實現。

創建 set 對象

集合可以使用多種方式創建，包括使用花括弧內以逗號分隔元素的方式、使用集合推導式和使用類型構造器。例如：

# 使用花括弧定義set對象
my_set = {1, 2, 3}
print(my_set) # 輸出：{1, 2, 3}

# 使用集合推導式創建set對象
my_set = {x for x in range(10)}
print(my_set) # 輸出：{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}

# 使用類型構造器創建set對象
my_set = set([1, 2, 3])
print(my_set) # 輸出：{1, 2, 3}

set 對象的常用操作

• len(s)：返回集合 s 中的元素數量。
• x in s：檢測 x 是否為 s 中的成員。
• s <= other：檢測是否集合 s 中的每個元素都在 other 之中。
• s < other：檢測集合 s 是否為 other 的真子集。
• add(element)：將元素 element 添加到集合 s 中。
• remove(element)：從集合 s 中移除元素 element。
• pop()：從集合 s 中隨機移除一個元素並返回它。
• clear()：清空集合 s 中的所有元素。

刪除 set 對象

my_set = {1, 2, 3}
# 刪除 set 對象
del my_set
print(my_set) # 報錯：NameError: name 'my_set' is not defined

字典

字典是一種可變的數據類型，用於存儲鍵值對。字典中的每個元素由一個鍵和一個值組成，鍵是唯一的，因此無法使用不可哈希的類型（如列表或字典）作為鍵。整數1和浮點數1.0會被視為相同的鍵。

字典的定義

字典的定義可以通過花括弧 {}來實現，也可以使用 dict() 函數或字典推導式。例如：

# 使用花括弧定義字典
my_dict = {'one': 1, 'two': 2}
print(my_dict) # 輸出：{'one': 1, 'two': 2}

# 使用dict()函數定義字典
my_dict = dict(one=1, two=2)
print(my_dict) # 輸出：{'one': 1, 'two': 2}

# 使用字典推導式定義字典
my_dict = {x: x**2 for x in range(10)}
print(my_dict) # 輸出：{0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25, 6: 36, 7: 49, 8: 64, 9: 81}

字典常見操作

1.訪問字典的內容，例如：

mail_list = {'tom': '[email protected]', 'jerry': '[email protected]'}  
print(mail_list.items())  # 輸出：dict_items([('tom', '[email protected]'), ('jerry', '[email protected]')])

2.訪問字典里指定的鍵：可以通過鍵來訪問字典中的值。例如：

mail_list = {'tom': '[email protected]', 'jerry': '[email protected]'}
print(mail_list['tom'])  # 輸出：[email protected]

3.遍歷字典：可以通過 items() 方法來遍歷字典中的鍵值對。例如：

for key, value in mail_list.items():
    print(key, value)

4.修改字典內容：為字典添加新的鍵值對，如果字典中已經包含鍵 'tom'，則更新該鍵對應的值。例如：

mail_list['tom'] = '[email protected]'

5.刪除鍵值對：可以使用 pop() 方法刪除指定的鍵值對並返回值。例如：

removed_value = mail_list.pop('tom')

6.返回字典的項數：可以使用 len() 函數返回字典中的項數。例如：

num_items = len(mail_list)

7.判斷鍵是否在字典中：可以使用 in 關鍵字來檢查一個鍵是否存在於字典中。例如：

if 'jerry' in mail_list:
    print("Jerry's email is in the dictionary.")

8.高級用法：可以使用 setdefault() 方法插入預設值；使用 |= 運算符更新字典等。例如：

new_email_list = {'wilson': '[email protected]'}
mail_list |= new_email_list  # 將新字典的鍵值對添加到舊字典中，如果鍵已存在則更新對應的值。註意，此操作需要Python 3.9及以上版本支持。

9.字典與其他數據類型的混合使用：可以輕鬆地將列表、元組、字元串等數據類型轉換為字典，反之亦然。此外，還可以利用 zip() 函數合併兩個列表為字典。例如：

name_list = ['name1', 'name2', 'name3']
email_list = ['1111', '2222', '3333']

merged_dict = dict(zip(name_list, email_list))  # 將兩個列表合併為一個字典，鍵為name_list中的元素，值為email_list中的元素。

merged_dict2 = { name_list[i]: email_list[i] for i in range(len(name_list)) } # 使用推導式亦可實現合併功能

刪除字典

my_dict = { a: 1, b: 2, c: 3 }
# 刪除 字典
del my_dic
print(my_dic) # 報錯：NameError: name 'my_dic' is not defined

總結

本文介紹了Python的幾種內置數據類型，包括列表、元祖、集合和字典，並詳細介紹了它們的常見操作。

對於列表（list），我們可以通過索引訪問列表中的元素，可以使用切片操作獲取列表的一部分，可以進行追加、插入和刪除操作，還可以使用迴圈遍歷列表中的所有元素。列表還支持一些常用的方法，如append()、insert()、remove()等。

元組（tuple） 是一個不可變的數據類型，與列表類似，但元組的元素不能被修改。元組通常用於存儲一組不會改變的數據。元組可以使用索引和切片操作，也可以進行比較和排序操作。

集合（set） 是一個無序且不重覆的數據集合，可以進行添加、刪除、交集、並集等操作。集合中的元素必須是可哈希的。

字典（dictionary） 是一個可變的數據類型，用於存儲鍵值對。字典中的鍵必須是唯一的，值可以是任何類型的數據。可以通過鍵來訪問字典中的值，也可以使用字典推導式來創建新的字典。字典還支持一些常用的方法，如get()、setdefault()等。

這些內置數據類型在Python中非常常用，掌握它們的操作方法可以更好地處理數據和實現程式功能。

本文來自博客園，作者：孤持的莊稼人，轉載請註明原文鏈接：https://www.cnblogs.com/papillon/p/17831744.html