Python数据序列

一、了解字符串

1、字符串的定义

字符串是 Python 中最常用的数据类型。我们一般使用引号来创建字符串。

案例1：使用单引号或双引号定义字符串变量

str1 = 'abcdefg'
str2 = "hello world"print(type(str1))  # <class 'str'>
print(type(str2))  # <class 'str'>

案例2：使用3个引号定义字符串变量

name1 = '''I am Tom, Nice to meet you!'''
print(name1)
print(type(name1))print('-' * 20)name2 = """I am Jennify,Nice to meet you!"""
print(name2)
print(type(name2))

注意：三引号形式的字符串支持换行操作

案例3：思考如何使用字符串定义"I’m Tom"

使用单引号情况

str1 = 'I'm Tom'

运行结果：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-pIyoyreW-1639396514518)(media/image-20210310101123953.png)]

出现以上问题的主要原因在于，以上字符串的定义代码出现了(syntax)语法错误。单引号在字符串定义中必须成对出现，而且Python解析器在解析代码时，会自动认为第一个单引号和最近的一个单引号是一对！

如果一定要在单引号中在放入一个单引号，必须使用==反斜杠==进行转义。

str1 = 'I\'am Tom'

使用双引号情况

str2 = "I'm Tom"

注：在Python中，如果存在多个引号，建议① 单引号放在双引号中 ② 双引号放在单引号中。

2、字符串输入

在Python代码中，我们可以使用input()方法来接收用户的输入信息。记住：在Python中，input()方法返回的结果是一个字符串类型的数据。

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')print(name, age, address)

3、字符串的输出

普通输出

print(变量名称)
print(变量名称1, 变量名称2, 变量名称3)

格式化输出

① 百分号（Python2和Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')print('我的名字是%s，今年%d岁了，家里住在%s...' % (name, age, address))

② format方法（Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')print('我的名字是{}，今年{}岁了，家里住在{}...'.format(name, age, address))

③ f形式（Python3）

name = input('请输入您的姓名：')
age = input('请输入您的年龄：')
address = input('请输入您的住址：')print(f'我的名字是{name}，今年{age}岁了，家里住在{address}...')

延伸：

name = input('请输入您购买商品的名称：')
price = float(input('请输入您购买商品的价格：'))  # 18.5print(f'购买商品名称：{name}，商品价格：{price:.2f}')

4、字符串在计算机底层的存储形式

Python中的字符串属于序列结构。所以其底层存储占用一段连续的内存空间。

str1 = 'iloveyou'

注意：索引下标从0开始

5、聊聊索引下标

索引下标，就是编号。

比如火车座位号，座位号的作用：按照编号快速找到对应的座位。同理，下标的作用即是通过下标快速找到对应的数据。

举个例子：

name = 'abcdef'
print(name[0])  # a
print(name[3])  # d

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二、字符串切片

1、什么是字符串切片

所谓的切片是指对操作的对象截取其中一部分的操作。字符串、列表、元组都支持切片操作。

2、字符串切片基本语法

顾头不顾尾（前闭后开）：

序列名称[开始位置下标:结束位置下标:步长]

① 不包含结束位置下标对应的数据，正负整数均可；

② 步长是选取间隔，正负整数均可，正数从左向右，负数从右向左。默认步长为1。

3、字符串切片小口诀

记口诀：切片其实很简单，只顾头来尾不管，步长为正正向移，步长为负则逆向移

如果还是有点不太清楚这个原理，建议大家对字符串进行画图

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4、字符串切片的小栗子

案例1：

numstr = '0123456789'
# 1、从2到5开始切片，步长为1
print(numstr[2:5:1])
print(numstr[2:5])
# 2、只有结尾的字符串切片：代表从索引为0开始，截取到结尾字符-1的位置
print(numstr[:5])
# 3、只有开头的字符串切片：代表从起始位置开始，已知截取到字符串的结尾
print(numstr[1:])
# 4、获取或拷贝整个字符串
print(numstr[:])
# 5、调整步阶：类似求偶数
print(numstr[::2])
# 6、把步阶设置为负整数：类似字符串翻转
print(numstr[::-1])
# 7、起始位置与结束位置都是负数（遵循一个原则：必须是从左向右截取）
print(numstr[-4:-1])
# 8、结束字符为负数，如截取012345678
print(numstr[:-1])

案例2：给定一个图片的名称为"avatar.png"，使用Python方法获取这个图片的名称(avatar)以及这个图片的后缀(.png)。

分析：① 建议先获取点号的位置（目前还未学习，只能一个一个数）

② 从开头切片到点号位置，得到的就是文件的名称

③ 从点号开始切片，一直到文件的结尾，则得到的就是文件的后缀

filename = 'avatar.png'
# 获取点号的索引下标
index = 6
# 使用切片截取文件的文件
name = filename[:index]
print(f'上传文件的名称：{name}')# 使用切片截取文件的后缀
postfix = filename[index:]
print(f'上传文件的后缀：{postfix}')

三、字符串的操作方法（内置）

1、字符串中的查找方法

查找子串在字符串中的位置或出现的次数

基本语法：

字符串.find(要查找的字符或者子串)

编号	函数	作用
1	find()	检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则返回-1。
2	index()	检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则报异常。
3	rfind()	和find()功能相同，但查找方向为右侧开始。
4	rindex()	和index()功能相同，但查找方向为右侧开始。
5	count()	返回某个子串在字符串中出现的次数

☆ find()方法

作用：检测某个子串是否包含在这个字符串中，如果在返回这个子串开始的位置下标，否则则返回-1。

# 定义一个字符串
str1 = 'hello world hello linux hello python'
# 查找linux子串是否出现在字符串中
print(str1.find('linux'))
# 在str1中查找不存在的子串
print(str1.find('and'))

☆ index()方法

index()方法其功能与find()方法完全一致，唯一的区别在于当要查找的子串没有出现在字符串中时，find()方法返回-1，而index()方法则直接报错。

str1 = 'apple, banana, orange'
# 判断apple是否出现在字符串str1中
print(str1.index('apple'))
print(str1.index('pineapple'))

☆ rfind()与rindex()方法

r = right，代表从右开始查找

字符串序列.rfind(子串)
字符串序列.rindex(子串)

强调：rfind()方法与rindex()方法适合于查找子串在字符串中出现了多次的情况

案例：有一个文件名称叫20210310axvu.avatar.png，其中点号出现了2次，这个时候，如果我想获取文件的后缀.png，代码应该如何编写？

filename = '20210310axvu.avatar.png'
# 求出点号在字符串中第一次出现的位置
# index = filename.find('.')
# print(index)
# 求出点号在字符串中最后一次出现的位置
index = filename.rfind('.')
print(index)

rfind()方法和rindex()方法语法上完全一致，唯一的区别就是对子串没有出现在字符串的中的情况，rfind()返回-1，rindex()返回错误。

☆ count()方法

主要功能：求子串在字符串中出现的次数

基本语法：

字符串.count('子串', 开始位置下标, 结束位置下标)

案例：获取字符串中and关键字出现的次数

str1 = 'hello world and hello linux and hello python'
# 不限定字符串长度
ands = str1.count('and')
# 限定开始查找的位置和结束位置
# ands = str1.count('and', 10, 30)
print(f'and字符串出现的次数为：{ands}')

2、字符串的修改方法

所谓修改字符串，指的就是通过函数（方法）的形式修改字符串中的数据。

编号	函数	作用
1	replace()	返回替换后的字符串
2	split()	返回切割后的列表序列
3	capitalize()	首字母大写
4	title()	所有单词首字母大写
5	upper()与lower()	返回全部大写或小写的字符串
6	lstrip()、rstrip()与strip()	去除左边、右边以及两边的空白字符
7	ljust()、rjust()与center()	返回原字符串左对齐、右对齐以及居中对齐

☆ replace()方法

基本语法：

字符串.replace(要替换的内容, 替换后的内容, 替换的次数-可以省略)

案例：编写一个字符串，然后把字符串中的linux替换为python

str1 = 'hello linux and hello linux'
# 把字符串中所有linux字符替换为python
print(str1.replace('linux', 'python'))
# 把字符串中的第一个linux进行替换为python
print(str1.replace('linux', 'python', 1))
# 把and字符串替换为&&
print(str1.replace('and', '&&'))

==目前在工作中，replace主要用于实现关键字替换或过滤功能。北京 > BJ，论坛关键字过滤，共产党 => ***

☆ split()方法

作用：对字符串进行切割操作，返回一个list()列表类型的数据

str1 = 'apple-banana-orange'
print(str1.split('-'))

☆ capitalize() 方法

作用：把字符串的首字母大写，其他字符全部小写

☆ title()方法

作用：把字符串中的所有单词的首字母大写，组成大驼峰

str1 = 'myName'
# 把str1变成首字母大写字符串
print(str1.capitalize())str2 = 'student_manager'
# 把str2变成大驼峰
print(str2.title().replace('_', ''))

☆ upper()与lower() 方法

upper()：把字符串全部转换为大写形式

lower()：把字符串全部转换为小写形式

# 用户名以及密码验证案例
username = input('请输入您的账号：')
password = input('请输入您的密码：')# 把username和password全部转换为大写或小写
print(username.lower())
print(password.upper())

☆ lstrip()、rstrip()与strip()

strip() 方法主要作用：删除字符串两边的空白字符（如空格）

lstrip() 方法 == left + strip，作用：只删除字符串左边的空白字符

rstrip() 方法，作用：只删除字符串右边的空白字符

# 用户名验证案例
username = input('请输入您的账号：')# 去除username两边的空白字符
print(len(username))
print(username.strip())
print(len(username.strip()))

☆ ljust()、rjust()、center()

作用：返回原字符串左对齐、右对齐以及居中对齐

基本语法：

字符串序列.ljust(长度, 填充字符)

案例：定义一个字符串，要求返回长度为10个字符，不足的使用.点号进行填充

str1 = 'python'
# 左对齐
print(str1.ljust(10, '.'))
# 右对齐
print(str1.rjust(10, '#'))
# 居中对齐
print(str1.center(10, '@'))

4、字符串的判断方法

所谓判断即是判断真假，返回的结果是布尔型数据类型：True 或 False。

编号	函数	作用
1	startswith()	检查字符串是否是以指定子串开头，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。
2	endswith()	检查字符串是否是以指定子串结尾，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。
3	isalpha()	如果字符串所有字符(至少有一个字符)都是字母则返回 True, 否则返回 False。
4	isdigit()	如果字符串只包含数字则返回 True 否则返回 False。
5	isalnum()	Python isalnum() 方法检测字符串是否由字母和数字组成。如果字符串所有字符(至少有一个字符)都是字母或数字则返回 True,否则返回 False。
6	isspace()	如果字符串中只包含空白，则返回 True，否则返回 False

☆ startswith()

作用：检查字符串是否是以指定子串开头，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。

str1 = 'python program'
print(str1.startswith('python'))

☆ endswith()

作用：检查字符串是否是以指定子串结尾，是则返回 True，否则返回 False。如果设置开始和结束位置下标，则在指定范围内检查。

str2 = 'avatar.png'
print(str2.endswith('.png'))if str2.endswith('.png') or str2.endswith('.jpg') or str2.endswith('.gif'):print('是一张图片格式的图片')
else:print('您上传的文件格式异常')

☆ isalpha()

作用：如果字符串所有字符(至少有一个字符)都是字母则返回 True, 否则返回 False。

str1 = 'admin'
str2 = 'admin123'print(str1.isalpha())  # True
print(str2.isalpha())  # False

☆ isdigit()

作用：如果字符串只包含数字则返回 True 否则返回 False。

password = input('请输入您的银行卡密码：')if len(password) == 6 and password.isdigit():print('输入密码成功，正在验证...')
else:print('密码输入错误，请重新输入')

☆ isalnum()

作用：Python isalnum() 方法检测字符串是否由字母和数字组成。如果字符串所有字符(至少有一个字符)都是字母或数字则返回 True,否则返回 False。

username = input('请输入的您的用户名（只能为字母+数字形式）：')if username.isalnum():print('合理的用户名，正在录入系统...')
else:print('输入的用户名有误，请重新输入...')

☆ isspace()

作用：如果字符串中只包含空白，则返回 True，否则返回 False（逆向思维）

str1 = ' '  # 最少要包含一个空白字符
print(str1.isspace())username = input('请输入的您的用户名：')
if len(username) == 0 or username.isspace():print('您没有输入任何字符...')
else:print(f'您的输入的字符{username}')

四、列表及其应用场景

为什么需要列表思考：

有一个人的姓名(TOM)怎么书写存储程序？答：变量。

思考：如果一个班级100位学生，每个人的姓名都要存储，应该如何书写程序？声明100个变量吗？

答：No，我们使用列表就可以了，列表一次可以存储多个数据。

在Python中，我们把这种数据类型称之为列表。但是在其他的编程语言中，如Java、PHP、Go等等中其被称之为数组。

2、列表的定义

列表序列名称 = [列表中的元素1, 列表中的元素2, 列表中的元素3, ...]

案例演示：定义一个列表，用于保存苹果、香蕉以及菠萝

list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
# list列表类型支持直接打印
print(list1)
# 打印列表的数据类型
print(type(list1))

注意：列表可以一次存储多个数据且可以为不同的数据类型

3、列表的相关操作

列表的作用是一次性存储多个数据，程序员可以对这些数据进行的操作有：

增、删、改、查。

☆ 查操作

列表在计算机中的底层存储形式，列表和字符串一样，在计算机内存中都占用一段连续的内存地址，我们向访问列表中的每个元素，都可以通过"索引下标"的方式进行获取。

如果我们想获取列表中的某个元素，非常简单，直接使用索引下标：

list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
# 获取列表中的banana
print(list1[1])

查操作的相关方法：

编号	函数	作用
1	index()	指定数据所在位置的下标
2	count()	统计指定数据在当前列表中出现的次数
3	in	判断指定数据在某个列表序列，如果在返回True，否则返回False
4	not in	判断指定数据不在某个列表序列，如果不在返回True，否则返回False

举个栗子：

# 1、查找某个元素在列表中出现的位置（索引下标）
list1 = ['apple', 'banana', 'pineapple']
print(list1.index('apple'))  # 0
# print(list1.index('peach'))  # 报错# 2、count()方法：统计元素在列表中出现的次数
list2 = ['刘备', '关羽', '张飞', '关羽', '赵云']
# 统计一下关羽这个元素在列表中出现的次数
print(list2.count('关羽'))# 3、in方法和not in方法（黑名单系统）
list3 = ['192.168.1.15', '10.1.1.100', '172.35.46.128']
if '10.1.1.100' in list3:print('黑名单IP，禁止访问')
else:print('正常IP，访问站点信息')

☆ 增操作

编号	函数	作用
1	append()	增加指定数据到列表中
2	extend()	列表结尾追加数据，如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表
3	insert()	指定位置新增数据

☆ append()

append() ：在列表的尾部追加元素

names = ['孙悟空', '唐僧', '猪八戒']
# 在列表的尾部追加一个元素"沙僧"
names.append('沙僧')
# 打印列表
print(names)

注意：列表追加数据的时候，直接在原列表里面追加了指定数据，即修改了原列表，故列表为可变类型数据。

☆ extend()方法

列表结尾追加数据，如果数据是一个序列，则将这个序列的数据逐一添加到列表

案例：

list1 = ['Tom', 'Rose', 'Jack']
# 1、使用extend方法追加元素"Jennify"
# names.extend("Jennify")
# print(names)# 2、建议：使用extend方法两个列表进行合并
list2 = ['Hack', 'Jennify']
list1.extend(list2)print(list1)

总结：extend方法比较适合于两个列表进行元素的合并操作

☆ insert()方法

作用：在指定的位置增加元素

names = ['薛宝钗', '林黛玉']
# 在薛宝钗和林黛玉之间，插入一个新元素"贾宝玉"
names.insert(1, '贾宝玉')
print(names)

☆ 删操作

编号	函数	作用
1	del 列表[索引]	删除列表中的某个元素
2	pop()	删除指定下标的数据(默认为最后一个)，并返回该数据
3	remove()	移除列表中某个数据的第一个匹配项。
4	clear()	清空列表，删除列表中的所有元素，返回空列表。

☆ del删除指定的列表元素

基本语法：

names = ['Tom', 'Rose', 'Jack', 'Jennify']
# 删除Rose
del names[1]
# 打印列表
print(names)

☆ pop()方法

作用：删除指定下标的元素，如果不填写下标，默认删除最后一个。其返回结果：就是删除的这个元素

names = ['貂蝉', '吕布', '董卓']
del_name = names.pop()
# 或
# del_name = names.pop(1)
print(del_name)
print(names)

☆ remove()方法

作用：删除匹配的元素

fruit = ['apple', 'banana', 'pineapple']
fruit.remove('banana')
print(fruit)

☆ clear()方法

清空列表

names = ['貂蝉', '吕布', '董卓']
# 随着故事的发展，人物都game over
names.clear()
# 打印列表
print(names)

☆ 改操作

编号	函数	作用
1	列表[索引] = 修改后的值	修改列表中的某个元素
2	reverse()	将数据序列进行倒叙排列
3	sort()	对列表序列进行排序
4	copy()	对列表序列进行拷贝

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔', '八戒']
# 修改列表中的元素
list1[3] = '周瑜'
print(list1)list2 = [1, 2, 3, 4, 5, 6]
list2.reverse()
print(list2)list3 = [10, 50, 20, 30, 1]
list3.sort()  # 升序(从小到大)
# 或
# list3.sort(reverse=True)  # 降序(从大到小)
print(list3)list4 = list3.copy()
print(list4)

4、列表的循环遍历

什么是循环遍历？答：循环遍历就是使用while或for循环对列表中的每个数据进行打印输出

while循环：

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔']# 定义计数器
i = 0
# 编写循环条件
while i < len(list1):print(list1[i])# 更新计数器i += 1

for循环（个人比较推荐）：

list1 = ['貂蝉', '大乔', '小乔']
for i in list1:print(i)

5、列表的嵌套

列表的嵌套：列表中又有一个列表，我们把这种情况就称之为列表嵌套

在其他编程语言中，称之为叫做二维数组或多维数组

应用场景：要存储班级一、二、三 => 三个班级学生姓名，且每个班级的学生姓名在一个列表。

classes = ['第一个班级','第二个班级','第三个班级']一班：['张三', '李四']
二班：['王五', '赵六']
三班：['田七', '孙八']把班级和学员信息合并在一起，组成一个嵌套列表
students = [['张三', '李四'],['王五', '赵六'],['田七', '孙八']]students = [x,y,z]
students[0] == ['张三', '李四']
students[0][1]

问题：嵌套后的列表，我们应该如何访问呢？

# 访问李四
print(students[0][1])
# 嵌套列表进行遍历，获取每个班级的学员信息
for i in students:print(i)

6、知识点补充

字符串：split()方法

作用：根据指定字符对字符串进行分割操作，其返回一个列表

fruit = 'apple-banana-orange'
print(fruit.split('-'))

字符串：join()方法

作用：和split()方法正好相反，其主要功能是把序列拼接为字符串

字符串.join(数据序列)

案例：把水果列表[‘apple’, ‘banana’, ‘orange’]拼接成’apple-banana-orange’

list1 = ['apple', 'banana', 'orange']
print('-'.join(list1))

作业：

1、求幸运数字6

幸运数字6（只要是6的倍数）：输入任意数字，如数字8，生成nums列表，元素值为1~8，从中选取幸运数字移动到新列表lucky，打印nums与lucky。

# 第一步：定义二个空列表
nums = []
lucky = []
# 第二步：提示用户输入数字
num = int(input('请输入您要输入的数字：'))
# 第三步：生成nums列表（把1到num）所有的数据都追加到nums列表中
for i in range(1, num+1):nums.append(i)
# 第四步：对nums进行遍历操作，获取幸运数字
for i in nums:if i % 6 == 0:# 幸运数字从nums中删除nums.remove(i)# 把幸运数字写入到lucky列表中lucky.append(i)
# 第五步：打印nums和lucky
print(nums)
print(lucky)

2、把8名讲师随机分配到3个教室

列表嵌套：有3个教室[[],[],[]]，8名讲师[‘A’,‘B’,‘C’,‘D’,‘E’,‘F’,‘G’,‘H’]，将8名讲师随机分配到3个教室中。

分析：

思考1：我们第一间教室、第二间教室、第三间教室，怎么表示

rooms = [[],[],[]]
# 第一间教室
rooms[0]
# 第二间教室
rooms[1]
# 第三间教室
rooms[2]

思考2：我们如何一次从8名老师中，读出一个人

答：使用while或for进行遍历操作

思考3：我们如何在每次循环读取讲师的过程中，将其随机写入到某个教室？

rooms[0或1或2] = 读取的讲师信息

综合代码：

import random# 1、定义3间教室以及8名讲师
rooms = [[], [], []]
teachers = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H']
# 2、对所有的讲师进行遍历操作
for teacher in teachers:# 3、生成随机数index = random.randint(0, 2)rooms[index].append(teacher)
# 3、输出每个教室的讲师信息
# print(rooms)
i = 1
for room in rooms:print(f'第{i}个教室中的讲师：{room}')i += 1