第5
章


Python 
数据结构

学习目标

.掌握字符串的格式化、索引和分片的具体方法。
.掌握Python中字符串的基本运算、函数和方法。
.掌握列表的创建和基本操作方法。
.了解列表的其他操作方法。
.掌握元组、字典、集合的创建和操作方法。
.了解迭代器和生成器、可变对象和不可变对象。
5.1　组合数据类型简介
Python可以处理的数据类型已经在第2章介绍过,如整型、字符串类型和逻辑型等, 
这些数据类型只能表示一个单一的数据,称为基本数据类型。但是在处理多个有关联的
数据时,仅使用基本数据类型是不够的。除了这些简单数据类型外,Python语言还可以
处理一些复杂的数据类型,称为组合数据类型。

组合数据类型能够将多个基本数据类型或组合数据类型组织起来,作用是能够更清
晰地反映数据之间的关系,也使得人们管理和操作数据更加方便。Python中组合数据类
型有3类:序列类型、映射类型和集合类型。

序列类型是一维元素向量,元素之间存在先后关系,通过序号访问。Python中的序

stlist) tuple)

列类型主要有字符串类型(r)、列表类型(和元组类型(等。只要是序列类型, 
就可以使用相同的索引体系访问其中的序列元素,索引体系有两种不同的形式,分别是正
向递增索引和反向递减索引,如图5.

1所示。
映射类型是一种键值对,一个键只能对应一个值,但是多个键可以对应相同的值,通
过键可以访问值。字典类型(dict)是Python中唯一的映射类型。字典中的元素没有特定


92Python学习从入门到实践（第2版）
图5.

1 序列类型数据的索引体系

的顺序,每个值都对应一个唯一的键。字典类型的数据和序列类型的数据的区别在于存
储和访问方式。另外,序列类型只用整数作为序号,而映射类型可以用整数、字符串或者
其他类型的数据作为键,而且键和值有一定关联性,也就是键可以映射到值。

集合类型是通过数学中的集合概念引进的,是一种无序不重复的元素集。集合中包
含的元素类型只能是固定的数据类型,例如整型、字符串、元组等,而列表、字典等是可变
数据类型,不能作为集合中的数据元素。Pytho2所示。

n数据类型的分类如图5.


图5.n数据类型的分类

2Pytho

5.2　字符串的基本操作
字符串类型与组合数据类型中的列表和字典都属于序列类型,具有很多相似的特点, 
因此在学习列表和元组之前,先介绍一些关于字符串类型的相关操作。字符串是一种非
常重要且应用非常广泛的数据类型,支持丰富的操作和运算。Python的字符串可以看作
一串连续存储的字符的序列,可以通过索引进行顺序访问,属于序列类型。同时,由于字
符串类型的单一字符串只表达一个含义,因此被看作是基本数据类型。


第5 章　Python 数据结构 93 
5.2.1 字符串的索引与分片
1. 索引 
序列类型的索引体系是相同的,因此,字符串的索引也包括正向递增和反向递减两个
体系。字符串中的字符按位置进行编号,使用时可以通过编号访问字符串中的特定字符。
对于一个长度为L的字符串,其第一个字符的编号为0,最后一个字符编号为L-1。例
如,可以通过下面的方式访问指定字符: 
>>>str = "God Wants To Check The Air Quality" 
>>>str[0],str[1],str[19] 
('G', 'o', 'T') 
Python同时允许根据索引反向访问字符串,此时字符串的编号从-1开始。例如: 
>>>str = "God Wants To Check The Air Quality" 
>>>str[-1],str[-13],str[-26] 
('y', 'e', 's') 
>>> 
2. 分片
字符串的分片是指通过索引对字符串进行切片的操作。分片操作格式: 
<字符串名>[i:j:k] 
这里的i表示起始编号,j表示结束编号,k表示编号增加步长。注意,切片的位置不
包含j位置上的字符。例如: 
>>>str = "God Wants To Check The Air Quality" 
>>>str[0:8:2] #将str 字符串第0、2、4、6 的位置进行切片
'GdWn' 
分片语句中的i、j、k均可以省略。i省略时,表示从0或-1开始;j省略时,表示到最
后一个字符;k省略时,表示步长为1。例如: 
>>>str = "God Wants To Check The Air Quality" 
>>>str[4:18]

94 Python 学习从入门到实践（第2 版） 
'Wants To Check' 
>>>str[::2] 
'GdWnsT hc h i ult' 
>>>str[27::] 
'Quality 
【例5.1】 利用字符串分片操作,逆序输出字符串。
程序代码如下: 
#Example5.1 
st = input('输入一个字符串:') 
print("原字符串:%s"%(st)) 
print("逆序字符:%s"%(st[-1::-1])) 
程序的运行结果如下: 
>>> 
================ RESTART:C:/Users/Python/Example5.1.py ================ 
输入一个字符串:abcdefg 
原字符串:abcdefg 
逆序字符:gfedcba 
>>> 
说明: 
(1)程序用来实现将输入的字符串逆序输出; 
(2)通过分片生成逆序字符串,st[-1::-1]表示从末尾进行分片直到完成,步长
为-1; 
(3)st[-1::-1]也可以写作st[::-1]。
【例5.2】 查询月份英文缩写。
程序代码如下: 
#Example5.2 
#查询英文月份
st = '''一月Jan 二月Feb 三月Mar 四月Apr 五月May 六月Jun 
七月Jul 八月Aug 九月Sep 十月Oct 十一Nov 十二Dec''' 
mon = int(input('input a month:')) 
n = (mon-1)*5

第5 章　Python 数据结构 95 
print('%s 的英文简称为:%s'%(st[n:n+2],st[n+2:n+5])) 
程序的运行结果如下: 
>>> 
================ RESTART:C:/Users/Python/Example5.2.py ================ 
input a month:6 
六月的英文简称为:Jun 
>>> 
说明: 
(1)程序用来实现在字符串st中分片生成月份的英文缩写; 
(2)st中用固定格式顺序存放12个月的英文缩写形式; 
(3)为方便定位,将每个月份的信息固定长度为5(三个英文两个汉字); 
(4)通过表达式n=(mon-1)*5的计算,得到相应月份所在的起始位置; 
(5)分片st[n:n+2]生成月份字符串,st[n+2:n+5]生成英文缩写字符串。
5.2.2 字符串的基本运算
Python支持通过一些运算符实现几个字符串的基本运算,包括字符串的连接、判断
子串、字符串的比较等。字符串的基本运算如表5.1所示。
表5.1 字符串基本运算及功能
运 算功 能
s1+s2 连接字符串s1和s2 
s1*n 生成由n个s1组成的字符串
s1ins2 如果s1是s2的子串,返回True,否则返回False 
>,<,== 比较字符串的AscII码,多个字符时从左向右依次比较 
字符串的运算实例: 
>>>s1 = 'Python 程序设计' 
>>>s2 = '入门' 
>>>n = 2 
>>>s1 + s2 
'Python 程序设计入门'

96 Python 学习从入门到实践（第2 版） 
>>>s1 * n 
'Python 程序设计Python 程序设计' 
>>>s2 in s1 
False 
>>>'a' > 'A' #比较单个字符的AscII 码值,a 为97,A 为65 
True 
>>>'this is a test' > 'this is ' #多个字符的比较,从左向右依次比较每个字符
True 
>>> 
5.2.3 字符串运算方法
Python是面向对象的程序设计语言,Python中的所有数据类型都是一个类。类的
方法就是封闭在类中的函数,与内置的功能相似,但是调用方法不同。字符串对象通过一
些常用方法完成相应的运算。调用字符串方法的格式如下: 
<字符串名>.<方法名>(<参数>) 
字符串常用方法如表5.2所示。
表5.2 字符串常用方法及功能
方 法功 能
s.lower() 将字符串转换为小写字母
s.upper() 将字符串转换为大写字母
s.capitalize() 将字符串转换为首字母大写
s.tiltle() 将第一个字符转换为大写
s.replace(old,new[,count]) 将s中的old字符串替换为new,count为替换的次数
s.split([sep,[maxsplit]]) 以sep为分隔符将s拆分为一个列表,默认分隔符为空格,maxsplit表
示拆分的次数,默认为-1,表示无限制
s.find(s1[,start,[end]]) 返回s1在s中出现的位置。如果没有出现返回-1 
s.count(s1[,start,[end]] 返回s1在s中出现的次数
s.isalnum() 判断s是否为全字母和数字,且至少一个字符
s.isalpha() 判断s是否为全字母,且至少一个字符

第5 章　Python 数据结构 97 
续表
方 法功 能
s.isupper() 判断s是否为全大写字母
s.islower() 判断s是否为全小写字母
s.format() 字符串s的一种格式化输出格式,5.2.5节详细介绍
s.join(iterable) 以s为分隔符,将可迭代对象iterable(字符串、列表、元组、字典、集合) 
的每个元素连接,生成一个新的字符串 
字符串大小写转换方法的实例: 
>>>s = 'this is a test!' 
>>>s.upper() 
'THIS IS A TEST!' 
>>>s.capitalize () 
'This is a test!' 
>>>s.title() 
'This Is A Test!' 
>>> 
字符串拆分方法的实例: 
>>>s = 'this is a test!' 
>>>s.split() #将字符串以空格为分隔符拆分
['this', 'is', 'a', 'test!'] 
>>>s.split(sep = ' ',maxsplit=1) #将字符串以空格为分隔符拆分一次
['this', 'is a test!'] 
>>> 
字符串替换和查找方法的实例: 
>>>s = 'this is a test!' 
>>>s.find('t') #查找字母t 在字符串s 中第一次出现的位置
0 >>>s.count('t') #查找字母t 在字符串s 中出现的次数
3 >>>s.replace('t','T',2) #将字符串的t 替换T,替换两次

98 Python 学习从入门到实践（第2 版） 
'This is a Test!' 
>>> 
字符串连接方法实例: 
>>>" ".join('Python') 
'P y t h o n' 
>>>",".join('Python') 
'P,y,t,h,o,n' 
>>>",".join(['Python','Java','php','Pascal']) 
'Python,Java,php,Pascal' 
>>>",".join(('Python','Java','php','Pascal')) 
'Python,Java,php,Pascal' 
>>>",".join({'Python':98,'Java':80,'php':79,'Pascal':92}) 
'Python,Java,php,Pascal' 
【例5.3】 统计英文语句中某个单词出现的次数。
程序代码如下: 
#Example5.3 
passage = 'Do not trouble trouble till trouble troubles you.' 
word = input('input a word:') 
n = passage.count(word) 
print('%s 出现的次数:%s'%(word,n)) 
程序的运行结果如下: 
>>> 
================ RESTART:C:\Users\Python \Example5.3.py ================ 
input a word:trouble 
trouble 出现的次数:4 
>>> 
【例5.4】 电文加密程序。
程序代码如下: 
#Example5.4 
#电文加密

第5 章　Python 数据结构 99 
original = input('输入原文:') 
cryption = '' 
for s1 in original: 
if s1.isalpha(): 
i = ord(s1) + 5 
if s1.isupper(): 
ifi > ord('Z'):i -= 26 
else: 
ifi > ord('z'):i -= 26 
s2 = chr(i) 
cryption += s2 
else: 
cryption+=s1 
print('输出密文:%s'%(cryption)) 
程序的运行结果如下: 
>>> 
================ RESTART:C:/Users/Python/Example5.4.py ================= 
输入原文:Windows! 
输出密文:Bnsitbx! 
>>> 
说明如下。
(1)电文加密规则:将原文中的字母转换为英文字母表中其后面第5个字母,例如, 
A→F。要求保持原文的大小写状态,且除字母外的其他字符不变,不进行加密处理。
(2)代码中s1.isalpha()字符串方法判断s1是否为字母,若是,返回True;否则返回
False。
(3)代码中s1.isupper()字符串方法判断s1是否为大写字母,若是,返回True;否则
返回False。
(4)字母在ASCII表中分别按a~z和A~Z的顺序排列,即26个字母的ASCII码
是连续的。a~z的ASCII码是97~122,A~Z的ASCII码是65~90。
5.2.4 字符串的格式化
字符串的格式化通常用在print()函数中,用来实现将字符以特定的样式输出。
Python支持多种字符串的格式化输出方法。在Python2.5以及更低的版本中,只支持使

1 00 Python 学习从入门到实践（第2 版） 
用字符串格式化输出方法%s。从Python3.0版本开始,可使用format()方法进行格式
化输出,同时兼容%s形式。Python3.6版本中引入了一种新的字符串格式化方式fstring
。
1. 转义字符
在Python字符串中可以使用转义字符,即在反斜杠(\)后面紧跟一个字符来表示一
些特殊字符,常用的转义字符如表5.3所示。
表5.3 常用的转义字符
转义字符描 述转义字符描 述
\(在行尾时) 续行符\n 换行
\\ 反斜杠符号\ \r 回车
\’ 单引号\t 横向制表符
\” 双引号\v 纵向制表符 
转义字符的使用实例如下: 
>>>print('It's a book') #单引号嵌套错误
SyntaxError: invalid syntax 
>>>print('It\'s a book') #\’为转义字符,输出时转义为’ 
It's a book 
>>>print("It\'s a book") #双引号内的单引号正常输出
It's a book 
>>>print("你好!\n 欢迎来到Python 的世界!") 
你好! 
欢迎来到Python 的世界! 
表5.3中,转义字符“\n”“\r”与平常意义上的回车理解不同。“\n”代表换行,换到当
前位置的下一行;“\r”代表回车,回到当前行的行首,而不会换到下一行,如果接着输出, 
本行以前的内容会被逐一覆盖。
【例5.5】 倒计时程序。
程序代码如下: 
#Example5.5