三、Python的数据类型

3.2 Python的组合数据类型

特点：表示多个元素的组合，可以包含不同类型的元素，甚至是其他的组合数据类型。
在内存中通常需要额外的空间来存储元素间的关系。
组合数据类型能够将多个同类型或不同类型的数据组织起来，通过单一的表示并根据数据之间的关系，可将它们分为3类：序列类型、集合类型、映射类型。
序列类型是一个元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问，元素之间不排他。
集合类型是一个元素的集合，元素之间无序，集合中每个元素值都具有唯一性，集合类型就像一个带有标签的容器。
映射类型是键-值 数据项的集合，每个元素都是一个键-值对，表示为（key，value），其中key具有唯一性。映射类型就像一个标签收纳盒，给每个数据贴上唯一的标签，可以通过具有特定意义的名字或记号来获得数据。
Python中有很多数据类型都是序列类型，其中比较重要的是字符串、元组、列表。
元组是包含0个或多个数据项的不可变序列类型，即元祖一旦生成，任何数据项都不可替换或删除。
列表则是一个可以修改数据项的序列类型，使用非常灵活。
字符串可以看成一个单字符的有序组合，属于序列类型，同时也是一种基本数据类型。
序列类型都使用相同的索引体系，支持双向索引。
序列类型通用操作符与函数：

3.2.1 元组类型

元组是Python中的一种有序、不可变、可迭代的数据类型。元组与列表相似，但主要区别在于元组的不可变性。一旦创建，元组的内容无法修改。
元组类型特点：

1. 有序性：元组中的元素是按照其插入顺序有序排列的。
2. 不可变性：元组的元素不可修改，包括增删修等操作。
3. 可迭代性：可以通过循环遍历元组中的元素。
4. 多数据类型：元组中的元素可以是不同的数据类型，包括数字、字符串、其他元祖等。
5. 创建元组：Python可以通过两种方式创建元组，一种是用tuple()函数创建，tuple()函数中的参数是一个可迭代的数据，若没有传入参数，则创建空元祖。另一种是直接用圆括号包含多个用逗号隔开的元素创建元组，非空元组的括号可以忽略。

# 创建一个元组  
my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)  # 访问元组中的元素  
first_element = my_tuple[0]  # 输出 1  # 遍历元组  
for element in my_tuple:  print(element)  # 尝试修改元组元素（会报错）  
# my_tuple[0] = 10  # 这行代码会抛出 TypeError 异常  # 元组可以包含不同类型的元素  
mixed_tuple = (1, 'two', 3.0, [4, 5, 6])  # 注意这里虽然有一个列表，但元组本身是不可变的

3.2.2 列表类型

列表是一个可变的序列类型，可以修改、添加、删除其中的元素。
列表使用方括号 [] 来表示。
列表是 Python 中最常用的数据结构之一，可以包含任何类型的元素，且支持元素间的各种操作（如排序、查找等）。
由于列表是可变的，所以它在内存中的表示相对于元组来说更加复杂，并且在需要固定值的场合中不太适合使用。

当然，Python中的列表操作确实非常丰富。以下是对列表操作的一个详细归纳，包括基本的和高级的操作，并辅以代码示例：

一、基本列表操作
创建列表
使用方括号 [] 包围元素，元素之间用逗号 , 分隔。
python
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
访问列表中的元素
通过索引访问，索引从0开始。
python
first_element = my_list[0]  # 访问第一个元素
更新列表
直接对索引位置赋值以更新元素。
python
my_list[0] = 10  # 更新第一个元素为10
删除列表元素
使用 del 语句删除指定索引的元素。
使用 remove() 方法删除指定值的元素（第一个匹配的）。
使用 pop() 方法删除指定索引的元素（并返回该元素）。
python
del my_list[0]  # 删除第一个元素  
my_list.remove(2)  # 删除第一个值为2的元素  
popped_element = my_list.pop(1)  # 删除索引为1的元素，并返回它
列表拼接与截取
使用 + 运算符拼接两个列表。
使用切片 [start:stop:step] 截取列表的一部分。
python
new_list = my_list + [6, 7, 8]  # 拼接列表  
sliced_list = my_list[1:4]  # 截取索引1到3（不包含）的元素
二、高级列表操作
列表函数与方法
len(list)：返回列表长度。
min(list) 和 max(list)：返回列表中的最小值和最大值。
list(iterable)：将可迭代对象转换为列表。
list.append(element)：在列表末尾添加元素。
list.extend(iterable)：将可迭代对象的元素添加到列表末尾。
list.insert(index, element)：在指定索引处插入元素。
list.index(element, [start, [stop]])：返回元素在列表中首次出现的索引。
list.count(element)：返回元素在列表中出现的次数。
list.sort([key[, reverse=True|False]])：对列表进行排序（会改变原列表）。
sorted(iterable, key=None, reverse=False)：返回排序后的新列表（不会改变原列表）。
列表推导式
使用列表推导式可以简洁地创建列表。
python
squares = [x**2 for x in range(1, 6)]  # 创建包含1到5的平方的列表
列表嵌套
列表可以包含其他列表，形成嵌套列表。
python
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]  # 创建一个3x3的矩阵
列表比较
列表之间可以使用比较运算符（如 ==, !=, <, >, <=, >=）进行比较。
遍历列表
使用 for 循环遍历列表中的每个元素。
使用 enumerate() 函数在遍历时同时获取元素和索引。
列表元素的排序与查找
如前所述，可以使用 sort() 方法或 sorted() 函数对列表进行排序。
使用 index() 方法查找元素在列表中的索引。
三、示例代码
python
# 示例：使用列表的基本和高级操作  
my_list = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]  # 访问和更新元素  
print(my_list[0])  # 输出: 3  
my_list[0] = 0  # 删除元素  
my_list.remove(1)  # 列表排序  
my_list.sort()  
print(my_list)  # 输出: [0,

3.2.3 集合类型

集合（Set）是Python中的一种基本数据结构，用于存储多个不重复的元素。与列表和元组不同，集合中的元素是无序的，即集合中的元素没有固定的位置。集合中的元素必须是可哈希的，即不可变类型，如数字、字符串、元组等。

在Python中，可以使用两种方式来创建集合：

使用大括号 {}，但需要注意，如果大括号内没有元素，则创建的是一个空字典，而不是空集合。因此，要创建一个空集合，应使用 set() 函数。

# 创建一个空集合  
empty_set = set()  # 创建一个非空集合  
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

集合特点

无序性：集合中的元素没有固定的顺序，即集合不支持通过索引来访问元素。
唯一性：集合中的元素是唯一的，即集合中的每个元素都是独一无二的。如果试图向集合中添加已存在的元素，集合不会变化。
可变性：集合是可变的，即可以向集合中添加、删除或修改元素。
支持多种运算：集合支持常见的集合运算，如并集、交集、差集和对称差集等。
支持快速成员关系测试：集合可以很快地进行成员关系测试，即判断一些元素是否出现在集合中。
元素类型的限制：集合中的元素必须是可哈希的，即元素必须是不可变的，如数字、字符串、元组等。不可哈希的类型，如列表和字典，不能作为集合的元素。

集合操作

添加元素：使用 add() 方法向集合中添加一个元素，或使用 update() 方法添加多个元素。
python
my_set.add(6)  # 添加单个元素  
my_set.update([7, 8, 9])  # 添加多个元素
删除元素：使用 remove() 方法删除指定值的元素（如果元素不存在，会抛出异常），或使用 discard() 方法删除指定值的元素（如果元素不存在，不会抛出异常）。另外，可以使用 pop() 方法随机删除并返回一个元素（如果集合为空，会抛出异常）。
python
my_set.remove(5)  # 删除元素5  
my_set.discard(6)  # 尝试删除元素6，如果不存在则不报错  
removed_element = my_set.pop()  # 随机删除并返回一个元素
集合运算：
并集：使用 | 运算符或 union() 方法计算两个集合的并集。
交集：使用 & 运算符或 intersection() 方法计算两个集合的交集。
差集：使用 - 运算符或 difference() 方法计算两个集合的差集（第一个集合有而第二个集合没有的元素）。
对称差集：使用 ^ 运算符或 symmetric_difference() 方法计算两个集合的对称差集（两个集合中不同时存在的元素）。
python
set1 = {1, 2, 3}  
set2 = {2, 3, 4}  union_set = set1 | set2  # {1, 2, 3, 4}  
intersection_set = set1 & set2  # {2, 3}  
difference_set = set1 - set2  # {1}  
symmetric_difference_set = set1 ^ set2  # {1, 4}
判断元素是否存在：使用 in 关键字判断一个元素是否存在于集合中。
python
if 1 in my_set:  print("1存在于集合中")
其他操作：集合还支持其他操作，如 clear() 方法清空集合，copy() 方法复制集合，isdisjoint() 方法判断两个集合是否没有交集等。