Python急速入门——（第七章：元组和集合）

1.什么是元组

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元组是Python的内置数据结构之一，是一个不可变序列。

不可变序列：元组和字符串，特点是没有增删改操作。

"""不可变序列：字符串、元组"""
s = 'hello'
print(id(s))
s = s + 'world'
print(s)
print(id(s))

c = ('hello', 'world', 10)
print(c)

输出：

2465643058032
helloworld
2465643972464
('hello', 'world', 10)

发现s在执行+之前和之后的id不一样，说明s不能在原有字符串的基础上拼接，字符串是不可变的。

可变序列：

"""可变序列：字典、列表"""
lst = [1, 23, 45, 56]
print(id(lst))
lst.append(100) # 增加一个元素
print(id(lst))

score ={'zhangsan': 100, 'lisi': 22}
print(id(score))
score['wangwu'] = 20 # 增加一个键值对
print(score)
print(id(score))

输出：

2142456272448
2142456272448
2142456271424
{'zhangsan': 100, 'lisi': 22, 'wangwu': 20}
2142456271424

发现无论怎么改列表和字典，它们的id都是不变的，是在原列表/字典的基础上进行修改的。

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2.元组的创建方式

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1.使用()

"""第一种创建方式，使用()"""
t = ('hello', 'world', 33)
print(t)
print(type(t))
# 第一种创建方式中，()可以省略
t1 = 'hello', 'world', 33
print(t1)
print(type(t1))

输出：

('hello', 'world', 33)
<class 'tuple'>
('hello', 'world', 33)
<class 'tuple'>

2.使用内置函数tuple()

"""第二种创建方式，使用内置函数tuple"""
t2 = tuple(('hello', 'Python', 22))
print(t2)
print(type(t2))

输出：

('hello', 'Python', 22)
<class 'tuple'>

3.如果元组中只有一个元素怎么办

"""使用第一种方式时，不要忘了加,"""
t3 = ('python', )
print(t3)
print(type(t3))
"""使用第二种方式时，也要加,"""
t5 = tuple(('world',))
print(t5)
print(type(t5))

输出：

('python',)
<class 'tuple'>
('world',)
<class 'tuple'>

讨论没加","的情况：

"""讨论不加,的情况"""
# 对于第一种方式：不加逗号，会把()内的数据看成原本的数据类型
t4 = ('Python')
print(t4)
print(type(t4)) # 发现是str类型
# 对于第二种方式：不加,就和type()的效果一样，而不是type(())
t5 = tuple(('Python'))
print(t5) # 会把Python当成可迭代对象，将一个一个字母拆分
print(type(t5))
# 如果括号内不是可迭代对象，会直接报错
# t5 = tuple(88) # TypeError: 'int' object is not iterable

输出：

Python
<class 'str'>
('P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n')
<class 'tuple'>

4.创建空元组

"""空元组的创键"""
# 复习：空列表的创建
lst = []
lst1 = list()

# 复习：空字典的创建
d = {}
d1 = dict()

# 空元组的创建
t = ()
t2 = tuple()

print('空列表：', lst, lst1)
print('空字典：', d, d1)
print('空元组：', t, t2)

输出：

空列表： [] []
空字典： {} {}
空元组： () ()

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3.为什么要将元组设计成不可变序列

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1.在多任务环境下，同时操作对象时不需要加锁。（多任务环境就是有很多人要访问这个数据）

理解：

• 有一块内存中存放了一组数据，如果这组数据是可变的，那么当第一个用户访问这块内存时，会给这块内存上锁，这样其他用户就访问不了了，避免了数据被很多用户同时修改，造成的混乱，也保证了数据的安全性；
• 如果这个数据是不可变的，那么不需要加锁，多个用户可以同时访问，但是不能修改数据。

因此，在程序中尽量使用不可变序列。

2.注意事项：

1）元组中存储的是对象的引用（有点像C语言中的指针）

• 如果元组中对象本身是不可变对象，则不能再引用其他对象。
• 如果元组中的对象是可变对象，则可变对象的引用不允许改变，但数据可以改变。

2）图例：

t[下标]，表示对这个元素的引用。t[1]=100操作，意思是把t[1]这个引用改成指向100这个对象的引用，这样的操作是不被允许的。但是可以改变t[1]所引用的列表对象的元素，可以对这个列表进行增删改操作。

3.元组中的变与不变

t = (1, [20, 30], 99)
print(t)
print(type(t))
# 获取各块元素
print(t[0], type(t[0]), id(t[0]))
print(t[1], type(t[1]), id(t[1]))
print(t[2], type(t[2]), id(t[2]))
"""尝试修改t[1]，让它指向100"""
print('100的内存地址：', id(100))
# t[1] = 100  # 元组是不可以修改元素的
# TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

print()

"""由于[20,30]是列表，而列表是可变的，所以可以修改列表中的元素，而列表的内存地址不变"""
print('原元组：', t)
print('列表原id：', id(t[1]))
t[1].append(100)
print(t, '增加100后，列表的id：', id(t[1]))

输出：

(1, [20, 30], 99)
<class 'tuple'>
1 <class 'int'> 140703523656488
[20, 30] <class 'list'> 2450825369152
99 <class 'int'> 140703523659624
100的内存地址： 140703523659656

原元组： (1, [20, 30], 99)
列表原id： 2450825369152
(1, [20, 30, 100], 99) 增加100后，列表的id： 2450825369152

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4.元组的遍历

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可以用下标获取元组元素：

"""第一种方式，使用下标"""
t = tuple(('Python', 99, True))
print(t[0])
print(t[1])
print(t[2])

输出：

Python
99
True

元组是可迭代对象，所以可以用for in来进行遍历：

"""第二种方式，使用for in"""
t = ('Python', 78, False)
for item in t:
    print(item)

输出：

Python
78
False

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5.集合的概述和创建

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集合概述:

1. Python中提供的内置数据结构。
2. 与列表、字典一样都属于可变类型的序列。
3. 集合是没有value的字典。
4. 底层数据仍采用哈希表。

集合的创建方式：

1.直接使用{}

"""第一种创建方式：使用{}"""
s = {1, 2, 3, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 7}
# 集合中的元素不重复
print(s)
print(type(s))

输出：

{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
<class 'set'>

2.使用内置函数set()

"""第二种方式，使用内置函数set()"""
# set函数的参数必须是可迭代对象
s1 = set(range(6))
print(s1, type(s1))
s2 = set([1, 2, 3, 4, 5])
print(s2, type(s2))
# 可以发现集合中的数据顺序不是元组中元素的顺序，体现了哈希表的存储方式
s3 = set((1, 2, 4, 4, 5, 65))
print(s3, type(s3))
s4 = set('Python')
print(s4, type(s4))
s5 = set({2, 1, 99, 34, 23})
print(s5, type(s5))

输出：

{0, 1, 2, 3, 4, 5} <class 'set'>
{1, 2, 3, 4, 5} <class 'set'>
{65, 1, 2, 4, 5} <class 'set'>
{'o', 't', 'P', 'y', 'h', 'n'} <class 'set'>
{1, 2, 99, 34, 23} <class 'set'>

3.创建空集合

"""创建空集合"""
# 错误方式
s = {}
print(s, type(s)) # dict字典类型
# 正确方式
s = set()
print(s, type(s)) # set集合类型

输出：

{} <class 'dict'>
set() <class 'set'>

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6.集合的相关操作

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1.集合元素的判断操作：

"""用in和not in来判断一个元素是否在集合中"""
s = {1, 2, 3, 4, 5}
print(10 in s) # False
print(10 not in s) # True
print(2 in s) # True
print(2 not in s) # False

2.集合的新增操作：

"""集合的新增操作"""
# 用add()一次添加一个元素
print('原集合：', s)
s.add(6)
print(s)
# 用update一次添加多个元素
s.update({7, 8, 9})
print(s)
s.update([10, 11])
print(s)
s.update((22, 33))
print(s)
s.update('Python')
print(s)
# update的参数是一个可迭代对象
s.update(item for item in range(100, 200))
print(s)

输出：

原集合： {1, 2, 3, 4, 5}
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 33, 22}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 22, 33, 'n', 't', 'o', 'y', 'h', 'P'}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 22, 33, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 193, 194, 195, 196, 'h', 197, 198, 199, 'n', 'P', 't', 'o', 'y'}

可以用update添加一个元素：

"""可不可以用update去添加一个元素？"""
s = {1, 2, 3}
s.update([4])
print(s)
s.update((5, ))
print(s)
s.update({10})
print(s)

输出：

{1, 2, 3, 4}
{1, 2, 3, 4, 5}
{1, 2, 3, 4, 5, 10}

像这样添加空集合、元组、列表的操作也是语法允许的，但没有实际意义。

s = {1, 2, 3, 4, 5, 10}
s.update(set())
s.update(())
s.update([])
s.update({}) # 添加空字典

这里添加字典的话，只能将key值添加进去。

s = {1, 2, 3}
"""添加字典""" # 后期我们详细讨论字典的添加情况
d = {'zhangsan': 100, 'lisi': 20}
s.update(d)
print(s)
# s.add(d) # 报错

输出：

{1, 2, 3, 'zhangsan', 'lisi'}

3.集合的删除操作

1）调用remove()方法，一次删除一个指定元素，如果指定元素不存在抛出KeyError。
2）调用discard()方法，一次删除一个指定元素，如果指定的元素不存在不抛异常。
3）调用pop()方法，一次只删除一个任意元素。
4）调用clear()方法，清空集合。

"""集合的删除操作"""
s = {1, 2, 3, 100}
print('原集合：', s)
s.remove(1)
print(s)
# s.remove(a) # 报错
s.discard(2)
print(s)
s.discard(2000) # 不会报错
s.update([21, 22, 33, 44])
print('添加元素', s)
s.pop()
# s.pop(1) # 没有参数，写参数报错
print(s)
s.pop()
print(s)
s.pop()
print(s)

输出：

原集合： {1, 2, 3, 100}
{2, 3, 100}
{3, 100}
添加元素 {33, 3, 100, 21, 22, 44}
{3, 100, 21, 22, 44}
{100, 21, 22, 44}
{21, 22, 44}

测试clear()：

"""clear清空集合"""
s = {1, 2, 4}
print('原集合：', s)
s.clear()
print(s)

输出：

原集合：{1 2 4}
set()

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7.集合间的关系

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1.两个集合是否相等：

可以用运算符==或!=进行判断。

"""元素相等，集合相等，和顺序无关"""
s1 = {10, 20, 30, 40}
s2 = {20, 30, 40, 10}
print(s1 == s2) # True
print(s1 != s2) # False

2.一个集合是否是另一个集合的子集：

可以调用方法issubset进行判断。

"""一个集合是否是另一个集合的子集"""
s1 = {10, 20, 30, 40, 50}
s2 = {10, 20, 30}
s3 = {30}
print(s2.issubset(s1)) # True
print(s3.issubset(s2)) # True
print(s3.issubset(s3)) # True

3.一个集合是否是另一个集合的超集：

调用方法issuperset进行判断。

"""一个集合是否是另一个集合的超集"""
s1 = {10, 20, 30, 40, 50}
s2 = {10, 20, 30}
print(s1.issuperset(s2)) # True
print(s2.issuperset(s1)) # False
print(s1.issuperset(s1)) # True

4.两个集合是否有交集：

调用方法isdisjoint进行判断。

"""两个集合是否有交集"""
# 比较特殊
s1 = {10, 20, 30, 40}
s2 = {100, 20}
s3 = {300, 400, 500}
print(s1.isdisjoint(s2)) # 有交集，False
print(s2.isdisjoint(s3)) # 没有交集，True
print(s1.isdisjoint(s1)) # False

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8.集合的数学操作

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1.交集：

使用函数intersection()或&。

"""交集"""
s1 = {10, 20, 30, 40}
s2 = {20, 30, 40, 50, 60}
print(s1.intersection(s2))
s3 = s1 & s2    # intersection() 与 & 等价，交集操作
print(s3)
# s1和s2并不会发生变化
print(s1)
print(s2)

输出：

{40, 20, 30}
{40, 20, 30}
{40, 10, 20, 30}
{50, 20, 40, 60, 30}

2.并集：

使用函数union()或|。

"""并集"""
print(s1.union(s2))
print(s1 | s2)      # union() 与 | 等价，并集操作

输出：

{40, 10, 50, 20, 60, 30}
{40, 10, 50, 20, 60, 30}

3.差集：

使用函数difference()或-。

"""差集操作"""
print(s1.difference(s2))
print(s1 - s2)      # difference 与 - 等价，差集操作

输出：

{10}
{10}

4.对称差集：

使用函数symmetric_difference()或^。

"""对称差集"""
print(s1.symmetric_difference(s2))
print(s1 ^ s2)      # 与 ^ 等价，对称差集操作

输出：

{50, 10, 60}
{50, 10, 60}

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9.集合生成式

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元组是不可变序列，所以元组是没有生成式的，但集合有。

集合的生成式和列表生成式几乎一模一样，只需要把[]改为{}即可。

"""列表生成式"""

lst = [i * i for i in range(10)]
print(lst)

"""集合生成式"""

s = {i * i for i in range(10)}
print(s)

输出：

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
{0, 1, 64, 4, 36, 9, 16, 49, 81, 25}

这里也可以发现集合内数据的存储是无序的。

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