Python学习2：数据类型

Python 中的数据类型包括：

1. 数字类型：包括整型、浮点型、复数型和布尔类型：只有两个取值，True 和 False，用于表示逻辑值。
2. 字符串类型：由一系列字符组成，可以是单引号、双引号或三引号括起来的文本。
3. 列表类型：由一系列有序的元素组成，可以包含任何类型的数据。
4. 元组类型：与列表类似，但是元素不能被修改。
5. 集合类型：由一组唯一的元素组成，支持集合的基本操作，如并集、交集和差集等。
6. 字典类型：由一组键值对组成，其中键是唯一的，用于查找和存储值。
7. None 类型：表示空值或缺失值。

数字

在 Python 中，数字类型包括整数（int）、浮点数（float）、复数（complex）和布尔值（bool）。

1. 整数（int）是不带小数的数字，可以使用十进制、二进制、八进制或十六进制表示。在 Python 3 中，整数的长度不再受限于机器的位数，可以表示任意大的整数。 例如：

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   a = 123 # 十进制整数 b = 0b1010 # 二进制整数，等于十进制的 10 c = 0o12 # 八进制整数，等于十进制的 10 d = 0x0A # 十六进制整数，等于十进制的 10

2. 浮点数（float）是带小数的数字，可以使用科学计数法表示。在 Python 中，浮点数采用 IEEE 754 标准表示，具有双精度（64 位）和单精度（32 位）两种形式。例如：

   1 2	a = 3.14e-2 # 科学计数法表示的浮点数，等于 0.0314 b = 1.23 # 普通的浮点数

3. 复数（complex）是具有实部和虚部的数字，可以使用 a+bj 或 complex(a, b) 的形式表示，其中 j 表示虚数单位。例如：

   1 2	a = 1+2j # 复数 b = complex(3, 4) # 复数，等于 3+4j

4. 布尔值（bool）只有两个取值，True 和 False，用于表示真和假。在 Python 中，布尔值可以和数值进行运算，True 转换为 1，False 转换为 0。例如：

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   a = True b = False c = 1 + True # c 的值为 2 d = 3 * False # d 的值为 0

数字的操作和运算：

1. 整数除法、取模、幂运算

在 Python 中，使用 / 运算符进行除法运算得到的结果是浮点数，如果想要得到整数结果，可以使用 // 运算符进行整数除法运算。例如：

1
2

a = 7 / 2   # a 的值为 3.5
b = 7 // 2  # b 的值为 3

同时，使用 % 运算符可以进行取模运算，即计算除法的余数。例如：

1

c = 7 % 2   # c 的值为 1

**是一种运算符，称为“双星号运算符”或“幂运算符”。它可以用于计算一个数的幂。

1

d = 2 ** 3  # 计算2的3次方，结果为8

2. 数字类型的转换

在 Python 中，可以使用 int()、float() 和 complex() 函数将其他类型的数据转换为整数、浮点数和复数类型。例如：

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a = int("123")  # 将字符串 "123" 转换为整数类型
b = float("3.14")  # 将字符串 "3.14" 转换为浮点数类型
c = complex("1+2j")  # 将字符串 "1+2j" 转换为复数类型
print(a, b, c) # 123 3.14 (1+2j)

同时，可以使用 str()、repr() 和 format() 函数将数字转换为字符串类型。例如：

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a = str(123)                     # 将整数 123 转换为字符串类型
b = repr(3.1415926)              # 将浮点数 3.1415926 转换为字符串类型，使用 repr() 函数可以保留小数点后的精度
c = "{:.2f}".format(3.1415926)   # 将浮点数 3.1415926 转换为字符串类型，保留小数点后两位
print(a, b, c) # 123 3.1415926 3.14

3. 随机数生成

在 Python 中，可以使用 random 模块中的函数生成随机数。常用的函数包括：

• random.random()：生成一个 0 到 1 之间的随机浮点数。
• random.randint(a, b)：生成一个在 a 和 b 之间（包括 a 和 b）的随机整数。
• random.choice(seq)：从序列 seq 中随机选择一个元素并返回。
• random.shuffle(seq)：将序列 seq 中的元素随机排序。

例如，可以使用 random 模块中的 randint() 函数生成一个随机整数：

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import random

a = random.randint(1, 10)   # 生成一个在 1 和 10 之间的随机整数
print(a)

字符串

在 Python 中，字符串是一种不可变序列类型 ，用于表示文本数据。字符串是由一系列 Unicode 字符组成的，可以包含任何字符，包括字母、数字、标点符号、空格等。

定义字符串可以使用 单引号、双引号或三引号。例如：

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str1 = 'Hello, world!'
str2 = "Hello, Python!"
str3 = """This is a long string that
spans multiple lines."""

字符串支持一些常用的操作，例如：

• 拼接字符串：使用加号（+）运算符

  1 2	str4 = str1 + ' ' + str2 # str4 = 'Hello, world! Hello, Python!'

• 访问字符串中的字符：使用 下标（索引）运算符或切片运算符

  1 2	ch = str1[0] # ch = 'H' substr = str2[7:13] # substr = 'Python'

• 获取字符串的长度：使用 len() 函数

  1	length = len(str3) # length = 45

• 查找子字符串：使用 find() 或 index() 函数

  1 2	pos1 = str1.find('world') # pos1 = 7 pos2 = str2.index('Python') # pos2 = 7

• 替换子字符串：使用 replace() 函数

  1	new_str = str1.replace('world', 'Python') # new_str = 'Hello, Python!'

• 分割字符串：使用 split() 函数

  1	words = str3.split() # words = ['This', 'is', 'a', 'long', 'string', 'that', 'spans', 'multiple', 'lines.']

• 连接字符串列表：使用 join() 函数

  1	new_str = '-'.join(words) # new_str = 'This-is-a-long-string-that-spans-multiple-lines.'

• 判断字符串是否包含某个子字符串：使用 in 或 not in 运算符

  1 2	flag1 = 'world' in str1 # flag1 = True flag2 = 'Python' not in str2 # flag2 = False

• 判断字符串是否以某个子字符串开头或结尾：使用 startswith() 和 endswith() 方法

  1 2	flag3 = str1.startswith('Hello') # flag3 = True flag4 = str2.endswith('!') # flag4 = True

• 大小写转换：使用 upper() 和 lower() 方法

  1 2	upper_str = str1.upper() # upper_str = 'HELLO, WORLD!' lower_str = str2.lower() # lower_str = 'hello, python!'

• 去除字符串两端的空白字符：使用 strip()、lstrip() 和 rstrip() 方法

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  str5 = ' Hello, Python! ' new_str1 = str5.strip() # new_str1 = 'Hello, Python!' new_str2 = str5.lstrip() # new_str2 = 'Hello, Python! ' new_str3 = str5.rstrip() # new_str3 = ' Hello, Python!'

• 字符串转换为数字类型：使用 int()、float() 或 complex() 函数

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  num1 = int('123') # num1 = 123 num2 = float('3.14') # num2 = 3.14 num3 = complex('1+2j') # num3 = (1+2j)

• 判断字符串是否全部由数字组成：使用 isnumeric() 方法

  1 2	str6 = '123456' flag5 = str6.isnumeric() # flag5 = True

• 判断字符串是否全部由字母组成：使用 isalpha() 方法

  1 2	str7 = 'HelloWorld' flag6 = str7.isalpha() # flag6 = True

• 判断字符串是否全部由字母和数字组成：使用 isalnum() 方法

  1 2	str8 = 'Hello123' flag7 = str8.isalnum() # flag7 = True

• 计算字符串中某个字符出现的次数：使用 count() 方法

  1 2	str9 = 'Hello, Python!' count = str9.count('o') # count = 2

• 将字符串按指定的宽度进行对齐：使用 ljust()、rjust() 和 center() 方

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  str10 = 'Hello' new_str4 = str10.ljust(10) # new_str4 = 'Hello ' new_str5 = str10.rjust(10) # new_str5 = ' Hello' new_str6 = str10.center(10) # new_str6 = ' Hello '

• 将字符串中的某个子字符串替换为另一个字符串：使用 translate() 方法

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  str11 = 'Hello, Python!' table = str.maketrans('lo', '12') new_str7 = str11.translate(table) # new_str7 = 'He22, Pyth2n!'

  这段代码使用了字符串的 translate() 方法，用于将字符串中的某个子字符串替换为另一个字符串。具体来说，它的作用是将字符串 str11 中的所有字符 ’l’ 替换为 ‘1’，将所有字符 ‘o’ 替换为 ‘2’，生成一个新的字符串 new_str7。

  这里用到了 str.maketrans() 方法，它用于生成一个转换表，将字符串中的某些字符转换为其他字符。这个方法接受两个参数，两个参数都是字符串，第一个参数是需要被替换的字符，第二个参数是替换为的字符。生成的转换表可以用于字符串的 translate() 方法。

  具体来说，这里的代码使用 str.maketrans(’lo’, ‘12’) 生成了一个转换表，将字符 ’l’ 转换为 ‘1’，将字符 ‘o’ 转换为 ‘2’。然后使用 translate() 方法将字符串 str11 中的字符按照转换表进行替换，生成了一个新的字符串 new_str7，它的值为 ‘He22, Pyth2n!’。

  需要注意的是，这种字符串的替换方式只是按照字符进行替换，不是按照子字符串进行替换。如果需要按照子字符串进行替换，可以使用字符串的 replace() 方法。

• 将字符串从左侧或右侧填充指定的字符：使用 lstrip() 和 rstrip() 方法

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  str12 = 'Hello' new_str8 = str12.lstrip('H') # new_str8 = 'ello' new_str9 = str12.rstrip('o') # new_str9 = 'Hell'

Python 中字符串的知识点还有很多，包括但不限于：

• 格式化字符串：Python 3.6 以后的版本支持 f-string，可以在字符串中直接使用表达式和变量，非常方便。例如：

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  name = 'John' age = 25 greeting = f'My name is {name}, and I am {age} years old.' # greeting = 'My name is John, and I am 25 years old.'

• 字符串的格式化输出：Python 中的 format() 方法可以对字符串进行格式化输出，支持各种格式控制符和占位符。例如：

  1 2	pi = 3.141592653589793 print('pi = {:.2f}'.format(pi)) # 输出 'pi = 3.14'

• 正则表达式：Python 中内置了 re 模块，可以使用正则表达式进行字符串匹配和替换操作，非常强大。例如：

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  import re str13 = 'Hello, world!' pattern = r'w\w+' match = re.search(pattern, str13) if match: print(match.group()) # 输出 'world'

• 字符串的编码和解码：Python 中的字符串是 Unicode 字符串，可以使用 encode() 方法将字符串编码成字节串，使用 decode() 方法将字节串解码成字符串。例如：

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  str14 = '你好，世界！' utf8_bytes = str14.encode('utf-8') gb2312_bytes = str14.encode('gb2312') utf8_str = utf8_bytes.decode('utf-8') gb2312_str = gb2312_bytes.decode('gb2312')

• 字符串的比较和排序：Python 中的字符串可以进行比较和排序操作，使用的是按照 Unicode 码点进行比较和排序的规则。例如：

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  str_list = ['world', 'hello', 'Python', 'java'] str_list.sort() print(str_list) # 输出 ['Python', 'hello', 'java', 'world'] # 对列表进行降序排序 str_list.sort(reverse=True) print(str_list) # 输出 ['world', 'java', 'hello', 'Python']

这段代码用于对一个字符串列表进行排序，它使用了列表的 sort() 方法，将列表中的元素按照一定的规则进行排序。具体来说，它的作用是将字符串列表 str_list 按照字典序进行升序排序，生成一个新的排序后的列表。

在 Python 中，字符串是可以进行比较操作的，比较的规则是按照 Unicode 码点进行比较。因此，对于字符串列表的排序，实际上就是按照字符串的字典序进行排序。具体来说，对于两个字符串 s1 和 s2，按照字典序进行比较的规则是：

• 如果 s1 在 s2 的前面，则 s1 < s2；
• 如果 s1 在 s2 的后面，则 s1 > s2；
• 如果 s1 和 s2 相等，则 s1 == s2。

因此，对于这段代码中的字符串列表 str_list，它的排序结果为 [‘Python’, ‘hello’, ‘java’, ‘world’]，其中 ‘Python’ 在字典序中排在最前面，‘world’ 在字典序中排在最后面。

需要注意的是，列表的 sort() 方法会直接修改原有的列表，如果不想修改原有列表，可以使用 sorted() 函数。例如：

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str_list = ['world', 'hello', 'Python', 'java'] new_str_list = sorted(str_list) print(new_str_list) # 输出 ['Python', 'hello', 'java', 'world'] # 对列表生成器进行降序排序 new_str_list = sorted(str_list, reverse=True) print(new_str_list) # 输出 ['world', 'java', 'hello', 'Python']

这样做可以生成一个新的排序后的列表，不会修改原有的列表。

需要注意的是，由于字符串是不可变的，因此对字符串进行修改会创建一个新的字符串对象。

列表

在 Python 中，列表（list）是一种可变序列类型，用于存储一组有序的元素。列表中的元素可以是任意类型的数据，包括数字、字符串、布尔值、列表、元组、字典等。列表使用方括号 [] 表示，元素之间使用逗号分隔。例如：

1

my_list = [1, 2, "hello", True, [3, 4, 5], {"name": "Alice", "age": 20}]

列表中的元素可以通过索引（下标）进行访问和修改。列表的索引从 0 开始，可以使用正整数和负整数来表示。正整数表示从左往右数的索引，负整数表示从右往左数的索引，例如：

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my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list[0])     # 输出 1，第一个元素的索引为 0
print(my_list[-1])    # 输出 5，最后一个元素的索引为 -1

可以使用切片运算符 : 来获取列表的子列表。切片运算符表示从起始索引到终止索引之间的所有元素，不包括终止索引对应的元素。例如：

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my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
print(my_list[1:3])   # 输出 [2, 3]
print(my_list[:3])    # 输出 [1, 2, 3]
print(my_list[3:])    # 输出 [4, 5]

列表是一种可变类型，可以通过索引和切片操作来修改列表中的元素。此外，还可以使用列表的方法来添加、删除和修改元素。常用的列表方法包括：

• append(x)：在列表末尾添加元素 x。
• insert(i, x)：在列表的第 i 个位置插入元素 x。
• extend(iterable)：在列表末尾添加可迭代对象 iterable 中的所有元素。
• remove(x)：删除列表中第一个值为 x 的元素。
• pop([i])：删除列表中索引为 i 的元素，并返回该元素的值。如果省略 i，则默认删除最后一个元素。
• clear()：删除列表中的所有元素。
• index(x)：返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果列表中不存在值为 x 的元素，则抛出 ValueError 异常。
• count(x)：返回列表中值为 x 的元素的个数。
• sort()：对列表中的元素进行排序。默认按照升序排列，可以使用 reverse=True 参数进行降序排列。
• reverse()：将列表中的元素反转。

例如，可以使用 append() 方法向列表中添加元素：

1
2
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my_list = [1, 2, 3]
my_list.append(4)
print(my_list)   # 输出 [1, 2, 3, 4]

需要注意的是，列表是一种可变类型，修改一个列表会影响到所有引用该列表的变量。如果需要复制一个列表并独立使用，可以使用 copy() 方法或切片运算符进行复制。例如：

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my_list = [1, 2, 3]
new_list = my_list.copy()   # 复制一个新的列表
new_list.append(4)
print(my_list)   # 输出 [1, 2, 3]
print(new_list)  # 输出 [1, 2, 3, 4]

除了上面提到的基本操作和常用方法，Python 列表还有一些其他的特性和用法，如下：

1. 列表推导式

列表推导式（list comprehension）是一种快速创建列表的方式。列表推导式由一对方括号和一个表达式构成，表达式可以包含一个或多个循环和条件语句。例如，下面的列表推导式生成了一个包含 1 到 10 的平方值的列表：

1
2

squares = [x ** 2 for x in range(1, 11)]
print(squares)   # 输出 [1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

2. zip() 函数

zip() 函数用于将多个列表中对应位置的元素合并成元组。zip() 函数返回一个 zip 对象，可以使用 tuple() 函数将其转换为元组列表。例如：

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names = ["Alice", "Bob", "Charlie"]
ages = [20, 25, 30]
zipped = zip(names, ages)
print(list(zipped))   # 输出 [('Alice', 20), ('Bob', 25), ('Charlie', 30)]

3. 列表的复制和浅拷贝

当使用赋值语句将一个列表赋值给另一个变量时，实际上是将该列表的引用赋值给了新变量，两个变量指向同一个列表对象。如果修改其中一个变量对应的列表，另一个变量也会受到影响。例如：

1
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3
4
5

a = [1, 2, 3]
b = a
b.append(4)
print(a)   # 输出 [1, 2, 3, 4]
print(b)   # 输出 [1, 2, 3, 4]

为了避免这种情况，可以使用 copy() 方法或切片运算符进行复制。但是需要注意的是，这种复制方式只是进行了浅拷贝，即只复制了列表中的元素的引用，而不是元素本身。如果列表中的元素是可变对象（如列表、字典等），修改其中一个元素的值会影响到所有引用该元素的变量。例如：

1
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3
4
5

a = [[1, 2], [3, 4]]
b = a.copy()
b[0].append(3)
print(a)   # 输出 [[1, 2, 3], [3, 4]]
print(b)   # 输出 [[1, 2, 3], [3, 4]]

可以看到，修改 b 中的第一个元素也影响到了 a 中的元素。如果需要完全独立的复制一个列表，需要使用深拷贝（deep copy）方式，可以使用 copy 模块中的 deepcopy() 函数。例如：

1
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3
4
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6
7

import copy

a = [[1, 2], [3, 4]]
b = copy.deepcopy(a)
b[0].append(3)
print(a)   # 输出 [[1, 2], [3, 4]]
print(b)   # 输出 [[1, 2, 3], [3, 4]]

4. 列表解包

列表解包（list unpacking）是一种快速将列表中的元素分别赋值给多个变量的方式。列表解包使用一对方括号和多个变量名构成，变量名之间使用逗号分隔。例如：

1
2
3

my_list = [1, 2, 3]
a, b, c = my_list
print(a, b, c)   # 输出 1 2 3

5. 列表的判断和比较

可以使用 in 和 not in 运算符判断一个元素是否在列表中，可以使用 == 和 != 运算符比较两个列表是否相等。例如：

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7

my_list = [1, 2, 3]
print(2 in my_list)    # 输出 True
print(4 not in my_list)   # 输出 True

other_list = [1, 2, 3]
print(my_list == other_list)   # 输出 True
print(my_list is other_list)   # 输出 False，两个列表不是同一个对象

需要注意的是，列表的比较是按照元素的顺序和值进行的，如果两个列表包含相同的元素但顺序不同，则它们不相等。例如：

1
2
3

a = [1, 2, 3]
b = [3, 2, 1]
print(a == b)   # 输出 False

6. 列表的迭代和生成器

可以使用 for 循环对列表进行迭代，也可以使用列表推导式或生成器表达式生成一个生成器（generator）。生成器是一种特殊的迭代器，可以逐个产生列表中的元素，避免一次性加载整个列表到内存中。例如：

1
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my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
# 列表迭代
for x in my_list:
    print(x)

# 生成器表达式
gen = (x ** 2 for x in my_list)
for x in gen:
    print(x)

7. 列表的高级排序

除了 sort() 方法之外，Python 还提供了一些高级的排序方法，如 sorted() 函数和 sort() 方法的 key 参数和 cmp 参数。sorted() 函数可以对任意可迭代对象进行排序，返回一个新的有序列表。key 参数指定一个函数，用于对每个元素进行排序，cmp 参数可以指定一个比较函数，用于比较两个元素。例如：

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7
8

my_list = ["apple", "banana", "orange", "grape"]
# 按照字符串长度排序
sorted_list = sorted(my_list, key=len)
print(sorted_list)   # 输出 ['apple', 'grape', 'banana', 'orange']

# 按照字母顺序排序
my_list.sort(key=str.lower)
print(my_list)   # 输出 ['apple', 'banana', 'grape', 'orange']

元组

在 Python 中，元组（tuple）是一种不可变的序列类型，用于存储一组有序的对象。元组与列表类似，但元组一旦创建就不能被修改，也没有添加、删除、修改等操作的方法，因此元组更加轻量级，而且更加安全。元组使用一对圆括号和逗号分隔的对象列表构成，如下所示：

1

my_tuple = (1, 2, 3)

可以使用索引和切片运算符对元组进行访问和切片。元组支持所有的序列操作，如 len()、in、+、* 等。元组也可以包含任意类型的对象，包括其他元组。例如：

1
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3
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t1 = ("apple", 1, True)
t2 = (t1, "banana", 2.5)
print(t2)   # 输出 (('apple', 1, True), 'banana', 2.5)
print(t2[0][1])   # 输出 1

元组的不可变性可以保证元组中的对象不会被修改，从而增强程序的安全性和稳定性。元组通常用于表示一些不可变的数据，如坐标、日期、时间等。元组也可以用于函数的返回值，将多个值打包成一个元组返回。例如：

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def get_rectangle_area_and_perimeter(length, width):
    area = length * width
    perimeter = 2 * (length + width)
    return area, perimeter

area, perimeter = get_rectangle_area_and_perimeter(10, 5)
print(area, perimeter)   # 输出 50 30

需要注意的是，如果元组中只有一个元素，需要在元素后面加上逗号，否则会被解释为其他类型。例如：

1
2

my_tuple = (1,)   # 包含一个元素的元组
not_a_tuple = (1)   # 一个整数，而不是元组

下面是 Python 元组的一些其他特性和用法：

1. 元组解包

和列表解包类似，可以使用元组解包（tuple unpacking）将元组中的元素依次赋值给多个变量，变量名之间使用逗号分隔。例如：

1
2
3

my_tuple = (1, 2, 3)
a, b, c = my_tuple
print(a, b, c)   # 输出 1 2 3

2. 元组的比较和排序

和列表一样，元组也支持比较运算符（==、!=、<、<=、>、>=）和排序方法（sorted()、sort()）。元组的比较是按照元素的顺序和值进行的，如果两个元组包含相同的元素但顺序不同，则它们不相等。例如：

1
2
3

a = (1, 2, 3)
b = (3, 2, 1)
print(a == b)   # 输出 False

3. 元组作为不可变字典的键

由于元组是不可变的，可以用作字典的键。如果要使用列表作为字典的键，则需要先将列表转换为元组。例如：

1
2

my_dict = {("apple", "banana"): 1, ("orange", "grape"): 2}
print(my_dict[("apple", "banana")])   # 输出 1

4. * 运算符

可以使用 * 运算符将多个元组合并成一个元组。例如：

1
2
3
4

t1 = (1, 2, 3)
t2 = (4, 5, 6)
t3 = (*t1, *t2)
print(t3)   # 输出 (1, 2, 3, 4, 5, 6)

5. 元组的生成器

和列表一样，元组也可以使用生成器表达式生成一个生成器（generator）。生成器是一种特殊的迭代器，可以逐个产生元组中的元素，避免一次性加载整个元组到内存中。例如：

1
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4
5

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
# 生成器表达式
gen = (x ** 2 for x in my_tuple)
for x in gen:
    print(x)

集合

Python 中的集合类型是 set（集合）和 frozenset（不可变集合）。

set 是一种无序、可变的集合类型，其中不允许有重复元素。可以使用大括号{}或set()函数来创建一个集合。例如：

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4
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my_set = {1, 2, 3}
print(my_set)   # 输出 {1, 2, 3}

my_set = set([1, 2, 3, 2])
print(my_set)   # 输出 {1, 2, 3}

可以使用 add()方法向集合中添加元素，使用remove()方法删除元素。可以使用in关键字来检查元素是否在集合中。例如：

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8

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)
print(my_set)   # 输出 {1, 2, 3, 4}

my_set.remove(2)
print(my_set)   # 输出 {1, 3, 4}

print(2 in my_set)   # 输出 False

集合支持各种集合运算，如并集、交集、差集等。例如：

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10
11
12
13
14

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}

# 并集
print(set1 | set2)   # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

# 交集
print(set1 & set2)   # 输出 {3}

# 差集
print(set1 - set2)   # 输出 {1, 2}

# 对称差集
print(set1 ^ set2)   # 输出 {1, 2, 4, 5}

frozenset 是一种不可变的集合类型，可以使用frozenset()函数来创建。frozenset 和 set 具有相似的操作，但是不支持添加、删除元素等操作。例如：

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my_fset = frozenset([1, 2, 3])
print(my_fset)   # 输出 frozenset({1, 2, 3})

下面是 Python 中集合类型的一些其他特性和用法：

1. 列表、元组转换为集合

可以使用set()函数将列表或元组转换为集合。集合会自动去除重复元素。例如：

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my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
my_set = set(my_list)
print(my_set)   # 输出 {1, 2, 3}

my_tuple = (4, 5, 5, 6, 6, 6)
my_set = set(my_tuple)
print(my_set)   # 输出 {4, 5, 6}

2. 集合的长度

可以使用len()函数获取集合的长度（即集合中元素的个数）。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
print(len(my_set))   # 输出 3

3. 集合的迭代

可以使用for循环迭代集合中的元素。由于集合是无序的，每次迭代的顺序可能不同。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
for x in my_set:
    print(x)

4. 集合解析

和列表解析类似，可以使用集合解析（set comprehension）快速生成一个集合。例如：

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my_set = {x for x in range(1, 6)}
print(my_set)   # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

5. frozenset 作为字典键

由于frozenset是不可变的，可以作为字典的键。例如：

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my_dict = {frozenset({1, 2}): "A", frozenset({3, 4}): "B"}
print(my_dict[frozenset({1, 2})])   # 输出 "A"

6. 集合的类型

可以使用type()函数查看集合的类型，也可以使用isinstance()函数判断集合是否属于某种类型。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
print(type(my_set))   # 输出 <class 'set'>
print(isinstance(my_set, set))   # 输出 True

7. 集合的复制

集合可以使用copy()方法进行复制。复制后的集合和原集合具有不同的内存地址，互不影响。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
new_set = my_set.copy()
print(new_set)   # 输出 {1, 2, 3}

new_set.add(4)
print(new_set)   # 输出 {1, 2, 3, 4}
print(my_set)    # 输出 {1, 2, 3}

8. 集合的更新

可以使用update()方法将一个集合的元素添加到另一个集合中。例如：

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set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
set1.update(set2)
print(set1)   # 输出 {1, 2, 3, 4, 5}

9. 集合的删除

可以使用discard()方法或remove()方法来删除集合中的元素。如果要删除的元素不存在，discard()方法不会报错，而remove()方法会抛出 KeyError 异常。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
my_set.discard(2)
print(my_set)   # 输出 {1, 3}

my_set.remove(3)
print(my_set)   # 输出 {1}

my_set.discard(3)   # 不会报错
my_set.remove(3)    # 抛出KeyError异常

10. 集合的清空

可以使用clear()方法清空集合中的所有元素。例如：

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my_set = {1, 2, 3}
my_set.clear()
print(my_set)   # 输出 set()

字典

在 Python 中，字典是一种可变的数据类型，用于存储键-值对。字典用大括号{}表示，每个键值对之间用逗号分隔。字典中的键必须是不可变的，如整数、字符串或元组，而值可以是任意的 Python 对象。

下面是一个简单的字典示例：

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my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

在上面的例子中，键’name’、‘age’和’city’分别与值’John’、30 和’New York’相关联。可以使用键来访问字典中的值，例如：

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print(my_dict['name'])  # 输出：John
print(my_dict['age'])  # 输出：30

您还可以使用dict()函数从其他序列或映射创建字典，如下所示：

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my_dict2 = dict([('name', 'Mary'), ('age', 25), ('city', 'Los Angeles')])
print(my_dict2)  # 输出：{'name': 'Mary', 'age': 25, 'city': 'Los Angeles'}

字典支持许多有用的方法，如keys()、values()和items()，这些方法返回字典的键、值和键-值对的视图。字典的视图可用于按照特定的顺序访问字典中的元素，或对字典进行迭代操作。例如：

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# 获取字典的键列表
print(list(my_dict.keys()))  # 输出：['name', 'age', 'city']

# 获取字典的值列表
print(list(my_dict.values()))  # 输出：['John', 30, 'New York']

# 获取字典的键-值对列表
print(list(my_dict.items()))  # 输出：[('name', 'John'), ('age', 30), ('city', 'New York')]

# 使用for循环迭代字典的键和值
for key, value in my_dict.items():
    print(key, value)

以下是一些进阶的字典操作：

1. 向字典中添加或更新键值对

可以使用[key]索引或update()方法向字典中添加或更新键值对。例如：

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# 添加新的键值对
my_dict['gender'] = 'male'
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'gender': 'male'}

# 更新现有的键值对
my_dict['age'] = 40
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 40, 'city': 'New York', 'gender': 'male'}

可以使用update()方法将一个字典合并到另一个字典中。如果键相同，则后一个字典的值将覆盖前一个字典的值。例如：

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my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
my_dict2 = {'gender': 'male', 'country': 'USA'}
my_dict.update(my_dict2)
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'gender': 'male', 'country': 'USA'}

2. 删除字典中的键值对

可以使用del语句或pop()方法从字典中删除键值对。例如：

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# 使用del删除键值对
del my_dict['gender']
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 40, 'city': 'New York'}

# 使用pop删除键值对
my_dict.pop('age')
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'city': 'New York'}

3. 使用items()方法遍历字典的键值对

可以使用items()方法遍历字典的键值对。例如：

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my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
for key, value in my_dict.items():
    print(f"{key}: {value}")

在这个例子中，items()方法返回一个由键值对组成的元组，然后使用for循环遍历这个元组并打印出每个键值对。

3. 使用字典推导式创建字典

可以使用字典推导式从其他序列或字典创建新的字典。例如：

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# 从列表创建字典
my_list = [('name', 'John'), ('age', 30), ('city', 'New York')]
my_dict = {key: value for key, value in my_list}
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

# 从另一个字典创建字典
my_dict2 = {'gender': 'male', 'country': 'USA'}
my_dict3 = {**my_dict, **my_dict2}
print(my_dict3)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'gender': 'male', 'country': 'USA'}

4. 使用defaultdict创建默认值字典

defaultdict是一个字典子类，它允许您指定一个默认值，以便在访问不存在的键时返回该值。例如：

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from collections import defaultdict

my_dict = defaultdict(int)  # 默认值为0
my_dict['age'] += 1
print(my_dict)  # 输出：{'age': 1}

my_dict2 = defaultdict(list)  # 默认值为[]
my_dict2['names'].append('John')
print(my_dict2)  # 输出：{'names': ['John']}

5. 使用sorted()函数按照键或值排序字典

可以使用sorted()函数按照字典的键或值对字典进行排序。例如：

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# 按照键排序字典
my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
sorted_dict = dict(sorted(my_dict.items(), key=lambda x: x[0]))
print(sorted_dict)  # 输出：{'age': 30, 'city': 'New York', 'name': 'John'}

# 按照值排序字典
my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
sorted_dict = dict(sorted(my_dict.items(), key=lambda x: x[1]))
print(sorted_dict)  # 输出：{'age': 30, 'name': 'John', 'city': 'New York'}

6. 使用zip()函数将两个序列合并为字典

可以使用zip()函数将两个序列合并为一个字典。例如：

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keys = ['name', 'age', 'city']
values = ['John', 30, 'New York']
my_dict = dict(zip(keys, values))
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

7. 使用json模块将字典转换为 JSON 格式

可以使用json模块将 Python 字典转换为 JSON 格式的字符串。例如：

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import json

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
json_str = json.dumps(my_dict)
print(json_str)  # 输出：{"name": "John", "age": 30, "city": "New York"}

8. 使用pprint模块打印出漂亮的字典输出

可以使用pprint模块打印出漂亮的、易于阅读的字典输出。例如：

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from pprint import pprint

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
pprint(my_dict)

9. 使用copy()方法或dict()构造函数创建字典副本

可以使用copy()方法或dict()构造函数创建字典的副本。例如：

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my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
my_dict_copy = my_dict.copy()  # 使用copy()方法创建副本
my_dict_copy['age'] = 40
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(my_dict_copy)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 40, 'city': 'New York'}

my_dict2 = dict(my_dict)  # 使用dict()构造函数创建副本
my_dict2['name'] = 'Mary'
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(my_dict2)  # 输出：{'name': 'Mary', 'age': 30, 'city': 'New York'}

10. 使用setdefault()方法获取字典的值

可以使用setdefault()方法获取字典的值。如果键存在，则返回键的值。如果键不存在，则返回默认值并将其添加到字典中。例如：

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my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
name = my_dict.setdefault('name', 'Unknown')
gender = my_dict.setdefault('gender', 'male')
print(name)  # 输出：John
print(gender)  # 输出：male
print(my_dict)  # 输出：{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'gender': 'male'}

11. 字典解包

字典解包是一种将字典转换为关键字参数的技术。字典解包使用一个或两个星号运算符（*或**）来实现。

具体来说，当使用单个星号运算符*将一个字典解包时，它会将字典的键解包为一个可迭代对象，可以在函数调用中作为位置参数传递。例如：

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def print_info(name, age, city):
    print(f"Name: {name}")
    print(f"Age: {age}")
    print(f"City: {city}")

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print_info(*my_dict)  # 输出：TypeError: print_info() takes 3 positional arguments but 6 were given

在这个例子中，由于print_info()函数需要 3 个关键字参数name、age和city，而字典my_dict中有 3 个键name、age和city，因此它们被解包为一个可迭代对象('name', 'age', 'city')，然后作为位置参数传递给print_info()函数。但是，由于print_info()函数需要的是关键字参数而不是位置参数，因此出现了TypeError异常。

为了解决这个问题，可以使用双星号运算符**将字典解包为关键字参数。例如：

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def print_info(name, age, city):
    print(f"Name: {name}")
    print(f"Age: {age}")
    print(f"City: {city}")

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print_info(**my_dict)  # 输出：Name: John Age: 30 City: New York

在这个例子中，双星号运算符**将字典my_dict解包为关键字参数name='John'、age=30和city='New York'，然后将它们作为关键字参数传递给print_info()函数，这样就能够成功地打印出字典中的值了。

需要注意的是，只有在函数定义中明确指定了这些关键字参数时，才能使用字典解包。否则，将会引发TypeError异常。

None

在 Python 中，None是一个特殊的对象，表示一个空值或缺失值。None是 Python 中唯一的空值对象，用于表示没有值的情况。它是一个单例对象，也就是说，Python 中的所有None引用都指向同一个对象。

None类型可以用于多种情况，例如：

• 表示函数没有返回值
• 表示变量尚未被赋值
• 表示一个字典中没有指定的键
• 表示一个类的属性尚未被赋值

以下是一些使用None的例子：

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def print_hello():
    print("Hello, world!")
    # 函数没有返回值，所以可以不写return语句

x = None
if x is None:
    print("x is not defined")

my_dict = {'name': 'John', 'age': 30}
city = my_dict.get('city')
if city is None:
    print("No city found in my_dict")

class Person:
    def __init__(self, name=None, age=None):
        self.name = name
        self.age = age

p = Person("John")
if p.age is None:
    print("Age not specified")

在这些例子中，我们可以看到None被用于表示函数没有返回值、变量尚未被赋值、一个字典中没有指定的键以及一个类的属性尚未被赋值等情况。

Python 中None类型的一些补充说明：

1. NoneType 类型

在 Python 中，None是一个特殊的对象，其类型为NoneType。可以使用type()函数来检查一个对象的类型。例如：

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x = None
print(type(x))  # 输出：<class 'NoneType'>

在这个例子中，type()函数返回变量x的类型，即NoneType。

2. 避免与其他类型混淆

在 Python 中，None类型只能与自身进行比较，不能与其他类型进行比较。如果不小心将None与其他类型混淆，可能会导致一些奇怪的行为。例如：

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x = None
if x == '':
    print("x is an empty string")

在这个例子中，由于==操作符将None与空字符串进行比较，所以程序不会打印任何内容。如果想检查一个变量是否为字符串，应该使用isinstance()函数。例如：

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x = None
if isinstance(x, str):
    print("x is a string")

在这个例子中，isinstance()函数检查变量x是否为字符串类型。

3. 使用is not None检查变量是否存在

在 Python 中，如果想检查一个变量是否存在，应该使用is not None表达式。例如：

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x = None
if x is not None:
    print("x is defined")

在这个例子中，is not None表达式检查变量x是否存在。如果存在，则打印出x is defined。这种写法比使用if x:更明确，可以避免一些潜在的问题。