Advanced Python Types

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1. List

Lists are mutable.

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amazon_cart = [
    'notebooks',
    'sunglasses',
    'toys'
]

amazon_cart[0]='laptop'
print(amazon_cart)
# ['laptop', 'sunglasses', 'toys']

1.1 常见操作

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>>>x = [1,2,3,4,5,6]
>>>print(x)
[1,2,3]

# 切片操作
>>>x[:3]
[1,2,3]
>>>x[3:]
[4,5,6]
>>>x[-2:]
[5,6]

# extend
>>>x.extend([7,8])
>>>x
[1,2,3,4,5,6,7,8]

# append
>>>x.append(9)
>>>x
[1,2,3,4,5,6,7,8,9]

>>y=[10,11,12]
>>>listOfLists=[x,y]
>>>listiOfLists
[[1,2,3,4,5,6,7,8,9],[10,11,12]]

1.2 append() 与 extend() 方法的区别

1.append() 方法用于在列表末尾添加新的对象。语法：

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list1.append(obj) # 向列表中添加一个对象object

该方法无返回值，直接修改原列表。

使用append() 的时候，是将obj看作一个对象，整体打包添加到list1对象中。

例：

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list1 = [1,2,3]
list1.append([4,5])
print(list1)
# [1, 2, 3, [4, 5]]

2.extend() 函数用于在列表末尾一次性追加另一个序列中的多个值（用新列表扩展原来的列表）。语法：

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list1.extend(iterable) # 把iterable的内容添加到列表中(什么是iterable: something that you can loop over, 例如list)

该方法没有返回值，直接修改原列表。

extend()方法接受一个序列作为参数，并将该序列的每个元素都添加到原有的列表中。

例：

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list1 = [1,2,3]
list1.extend([4,5])
print(list1)
# [1, 2, 3, 4, 5]
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t1 = (5, 15, 25, 50)
s1 = "Apple" 

l1 = [[1,2,3,4]]
l1.extend(t1)
print(l1)
# [[1, 2, 3, 4], 5, 15, 25, 50]

l1 = [[1,2,3,4]]
l1.extend((s1,t1))
print(l1)
# [[1, 2, 3, 4], 'Apple', (5, 15, 25, 50)]

1.3 给List添加元素

1.往后添加元素append

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arr = [1,2]
arr.append(3)
print(arr)
# [1, 2, 3]

2.往前添加元素，或在指定位置添加元素 insert

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arr = []
num = 345
while num:
    arr.insert(0,num%10)
    num = num//10
	
print(arr)
# [3, 4, 5]

1.4 List的拼接

方法一：使用 “+”

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arr1 = [1,2]
arr2 = [3,4,5]
arr3 = arr1 + arr2
print(arr3)
# [1, 2, 3, 4, 5]

方法二：使用extend()

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arr1 = [1,2]
arr2 = [3,4,5]
arr1.extend(arr2)
print(arr1)
# [1, 2, 3, 4, 5]

1.5 排序

法一：sort() - 会改变原列表，无返回值

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x = [3,2,1]
x.sort()
x
# [1,2,3]

x.sort(reverse=True)
# [3,2,1]

法二：sorted() - 不会改变原列表，返回一个新的列表

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x = [3, 4, 1]
y = sorted(x)

print(x)
print(y)
# [3, 4, 1]
# [1, 3, 4]

更多关于sort的内容见 Python中的reverse, reversed, sort, sorted

1.6 列表 count() 方法

count() 方法返回具有指定值的元素数量。语法：

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list.count(value)

例：

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points = [1, 4, 2, 9, 7, 8, 9, 3, 1]
print(points.count(9))
# 2

1.7 all() 方法

all() 函数用于判断给定的可迭代参数 iterable 中的所有元素是否都为 TRUE，如果是返回 True，否则返回 False。元素除了是 0、空、None、False 外都算 True。语法：

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all(iterable)

iterable -- 元组或列表。

例： Define a list with elements 11, 25, 43, 68, 76 and 94. Write code that confirms the list of numbers are over 10.

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numbers = [11, 25, 43, 68, 76 , 94]
if all([x>10 for x in numbers]):
    print("All numbers are over 10")
# All numbers are over 10

1.8 创建一个0-99的数列

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>>> L = list(range(100))
>>> L
[0, 1, 2, 3, ..., 99]

1.9 列表生成式 List Comprehension

参考 https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1016959663602400/1017317609699776

A quick way for us to generate list.

关于列表生成式中的 if ... else 的用法：

例：输出偶数 只需要 if 时的正确写法：

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>>> [x for x in range(1,11) if x%2 == 0]
[2, 4, 6, 8, 10]

但是，不能在最后的 if 加上 else：

这是因为跟在 for 后面的 if 是一个筛选条件，不能带 else，否则如何筛选？

而如果把 if 写在 for 前面，必须加 else，否则报错：

这是因为 for 前面的部分是一个表达式，它必须根据 x 计算出一个结果。因此，考察表达式： x if x%2 == 0，它无法根据 x 计算出结果，因为缺少 x，必须加上 else： 需要 if ... else 时的正确写法：

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>>> [x if x%2 == 0 else -x for x in range(1,11)]
[-1, 2, -3, 4, -5, 6, -7, 8, -9, 10]

上述 for 前面的表达式 x if x%2 == 0 else -x 才能根据 x 计算出确定的结果。

总结：在列表生成式中，for 前面的内容是表达式，也就是对我们 iterate over 的对象要做什么操作，如果要用 if，则 if ... else 要成对使用，而 for 后面的 if 是过滤条件(也即对满足条件的对象才放进list中)，不能带 else.

此外，set, dictionary 也能进行类似操作(set comprehension, dictionary comprehension)

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# set comprehension，和list comprehension很像，只是[]换成了{}
print({char for char in "hello"})
# {'l', 'o', 'e', 'h'}

# dictionary comprehension
print({num:num*2 for num in [1,2,3]})
# {1: 2, 2: 4, 3: 6}

1.10 从列表中移除元素

方法一：pop()

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basket = [1,2,3,4,5]
basket.pop() # 移除末尾的元素
print(basket)
# [1, 2, 3, 4]
basket.pop(0) # 移除指定位置的元素
print(basket)
# [2, 3, 4]

方法二：remove(value) - remove the first occurrence of value

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basket = [1,2,3,4,3,5]
basket.remove(3)
print(basket)
# [1, 2, 4, 3, 5]

pop与remove的区别：

1、pop是移除指定index的元素，remove是移除指定的value (first occurence)

2、remove没有返回值，pop会返回移除的那个元素

清空列表：

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basket = [1,2,3,4,5]
basket.clear()
print(basket)
# []

1.11 移除列表中的重复元素

方法一：不需要保持原来的顺序时，可使用 set()

使用 set() 方法，返回的是一个集合，可使用 list() 或 tuple() 转化回 list 或 tuple。

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l = [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]

print(set(l))
# {1, 2, 3, 4, 5}

print(list(set(l)))
# [1, 2, 3, 4, 5]

方法二：需要保持原来的顺序时，可使用 dict.fromkeys() (Python3.7) 或 sorted()

dict.fromkeys() 使用可迭代对象中的键创建一个新字典，当第二个参数省略时，默认值为 None。因为字典键不能有重复的元素，重复的值会被忽略，就像 set() 一样。将字典传递给 list() 将返回一个以字典键为元素的列表。

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l = [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]

print(dict.fromkeys(l))
# {3: None, 2: None, 1: None, 5: None, 4: None}

print(list(dict.fromkeys(l)))
# [3, 2, 1, 5, 4]

从python3.7开始，dict.fromkeys() 保证序列的顺序会被保留。在更早的版本中，可使用 sorted()

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print(sorted(set(l), key=l.index))
# [3, 2, 1, 5, 4]

index() 方法返回一个值的索引。通过将其指定为 sorted() 中的 key 参数，可以根据原始列表的顺序对列表进行排序。

1.12 从列表中提取重复元素

方法一：使用 Counter()

使用 collections.Counter()返回 collections.Counter(字典子类)，其键是一个元素，其值是它的计数。

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import collections
li = [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]
print(collections.Counter(li))
# Counter({3: 3, 2: 2, 1: 2, 5: 1, 4: 1})

由于它是字典的子类，因此可以使用 items() 检索键和值。可以通过列表生成式提取具有两个以上计数的键：

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print([k for k, v in collections.Counter(li).items() if v > 1])
# [3, 2, 1]

注：从Python 3.7开始，collections.Counter 的键保留原始列表的顺序。在更早的版本中，如果需要保持原来的顺序时，可使用 sorted():

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li = [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]

print(sorted([k for k, v in collections.Counter(li).items() if v > 1], key=li.index))
# [3, 2, 1]

如果希望提取 elements in their duplicated state, 只需包含原始列表中出现两次或两次以上的元素。顺序也会被保留下来：

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counter = collections.Counter(li)
print([k for k in li if counter[k] > 1])
# [3, 3, 2, 1, 1, 2, 3]

方法二： 自己构造一个counter

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some_list =  [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]

counter = {}
for val in some_list:
  if val not in counter:
    counter[val] = 1
  else :
    counter[val]+=1 

print([k for k,v in counter.items() if v>1])
# [3,2,1]

方法三：利用list的count()方法

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some_list =  [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]

# 如果要提取 elements in their duplicated state
duplicates = []
for value in some_list:
  if some_list.count(value) > 1:
    duplicates.append(value)

print(duplicates)
#[3, 3, 2, 1, 1, 2, 3]


# 如果只提取重复的数
duplicates = []
for value in some_list:
  if some_list.count(value) > 1:
    if value not in duplicates:
      duplicates.append(value)

print(duplicates)
# [3, 2, 1]


方法四：结合set()使用（缺点：不能保持原顺序）

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some_list =  [3, 3, 2, 1, 5, 1, 4, 2, 3]
unique_list = list(set(some_list))
# [1,2,3,4,5]

for item in unique_list:
  if item in some_list:
    some_list.remove(item)

print(list(set(some_list)))
# [1,2,3]

# 法二：结合列表生成式
print(list(set([val for val in some_list if some_list.count(val)>1])))
# [1, 2, 3]

1.13 List Unpacking

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a,b,c=[1,2,3]
print(a)
print(b)
print(c)
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a,b,c,*other,d = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
print(a)
print(b)
print(c)
print(other)
print(d)
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#[4,5,6,7,8]
#9

2. Tuple

Tuple很像List，只是tuple是immutable的。

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>>>my_tuple=(1,2,3,4,5)
>>>my_tuple[1]='z
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

向tuple添加元素： 注：由于元组是不可变的，您不能直接向元素例添加元素，但可以将元组连接在一起

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primes = (2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23)
primes = primes + (29, 31)
primes
# (2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29, 31)

元组可以使用切片：

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primes[1]
# 3

primes[-3]
# 23
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x,y,z,*other = (1,2,3,4,5)
print(other)
#[4,5] 
# ↑it gives us a list

tuple只有两个built-in methods: count(), index()

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my_tuple=(1,2,3,4,5,5)
print(my_tuple.count(5))
#2
print(my_tuple.index(5))
#4 
# ↑first occurence

另：有了list为什么还需要tuple

tuple的优点：
1、immutable. Makes things easier. It tells other programmers, hey ,this shouldn't be changed.
2、More efficient. They are usually faster that lists.
3、可以当作字典的key（字典的key必须是immutable的，list不能作为key）

If you don't need a list to change, use a tuple.

3. Dictionary

注：3.6版本后Python的dict就是有序的了，顺序就是插入的顺序。

在Python3.6及之后的版本中，字典变得更加智能，使用了一种称为“保留插入顺序”的技术来存储键值对。这种技术确保在字典中添加新键时，它们被添加到最后，并且在迭代字典时按照它们在字典中添加的顺序返回。这也就意味着，在Python3.6及之后的版本中，字典的迭代顺序是可以预测的。

(https://geek-docs.com/python/python-dictionary-tutorials/109_is_the_python_dictionary_ordered_or_unordered.html)

In other languages, you might know this as a map, or a hash table. It's basically a lookup table, where you store values associated with some unique set of key values.

参考 https://www.runoob.com/python/python-dictionary.html

字典是一种可变容器模型，且可存储任意类型对象。

字典的每个键值 key=>value 对用冒号 : 分割，每个键值对之间用逗号 , 分割，整个字典包括在花括号 {} 中 ,格式如下所示：

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d = {key1 : value1, key2 : value2 }

一个简单的字典实例：

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d = {'foo':1, 'bar':2.3, 's':'my first dictionary'}

print(d)
# {'s': 'my first dictionary', 'bar': 2.3, 'foo': 1}

print(d['foo'])
# 1

键一般是唯一的，如果重复，最后的一个键值对会替换前面的，值不需要唯一。

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>>> dict1 = {'a': 1, 'b': 2, 'b': '3'}
>>> dict1['b']
'3'
>>> dict1
{'a': 1, 'b': '3'}

值可以取任何数据类型（字典值可以没有限制地取任何python对象，既可以是标准的对象，也可以是用户定义的），但键必须是不可变的，如字符串，数字或元组（列表不行）。如：

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dict1 = {['Name']: 'Zara', 'Age': 7} 
print ("dict1['Name']: ", dict1['Name'])

以上实例输出结果：
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 3, in <module>
    dict1 = {['Name']: 'Zara', 'Age': 7} 
TypeError: list objects are unhashable

3.1 访问字典里的值

把相应的键放入方括弧

如果访问字典中没有的key，会报错：

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captains['NX-01']
输出：
Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 5, in <module>
    captains['NX-01']
KeyError: 'NX-01'

避免报错的一个方法是使用 get . get是Python字典内置方法。dict.get(key, default=None) 返回指定键的值，如果值不在字典中返回default值

get还可指定不存在时的默认返回值，如

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print(captains.get("NX-01",0))
# 0

3.2 修改字典

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>>>dict1 = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
 
>>>dict1['Age'] = 8 # 更新
>>>dict1['School'] = "RUNOOB" # 添加

>>>print(dict1)
{'School': 'RUNOOB', 'Age': 8, 'Name': 'Zara', 'Class': 'First'}

# 方法二，使用.update()
>>>dict1 = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
>>>dict1.update({'age':20})
>>>dict1
{'Age': 7, 'Name': 'Zara', 'age': 20, 'Class': 'First'}

3.3 删除字典元素

pop(key[,default]) - 删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key值必须给出。 否则，返回default值。

popitem() - 返回并删除字典中的最后一对键和值。

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>>>dict1 = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
 
>>>del dict1['Name']  # 删除键是'Name'的条目
# 此时dict为：{'Age':7, 'Class':'First'}

>>>dict1.pop('Age')
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>>>dict1
{'Class':'First'}


>>>dict1.clear()      # 清空字典所有条目
# 此时dict为空：{}

>>>del dict1          # 删除字典
# 此时dict变量不存在

# 另一个方法 popitem()
>>> dict1 = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
>>> dict1.popitem()
('Age', 7)
>>> dict1
{'Name': 'Zara', 'Class': 'First'}
# randomly pops off (但如果是在python3.6及以后的版本，由于字典是有序的，会pop off最后一对(key,value)，也即这里的 ('Class','First'))

3.4 遍历字典： keys() 、values() 、items()

Iterate:

参考 https://www.cnblogs.com/FlyingLiao/p/11192330.html

  • xxx.keys() : 返回字典的所有的key. 返回一个序列，序列中保存有字典的所有的键

例：

  • xxx.values() : 返回字典所有的值.

例：

  • xxx.items() : 返回字典中所有的key和values. 返回一个序列，序列中包含所有双值子序列

例：

3.5 Python中的defaultdict

dict subclass that calls a factory function to supply missing values.

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import collections
dict1 = collections.defaultdict(int)

defaultdict(int) 创建一个类似 dictionary 对象，里面任何的 values 都是 int 的实例，而且就算是一个不存在的 key, d[key] 也有一个默认值，这个默认值是 int() 的默认值0.

3.6 按照字典的键或者值排序

参考 https://blog.csdn.net/leokingszx/article/details/81154681

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y = {1:3, 2:2, 3:1}
by_key =  sorted(y.items(),key = lambda item:item[0])
by_value = sorted(y.items(),key = lambda item:item[1])
print(by_key)   #结果为[(1, 3), (2, 2), (3, 1)]，即按照键名排列
print(by_value) #结果为[(3, 1), (2, 2), (1, 3)]，即按照键值排列

当然，在这样处理后，得到的结果将变成元组。这样也可以理解，毕竟对于字典而言，本身是不提供排序的需求的。如果想按照里面的元素进行排列，那么将不得不对其类型进行转化。

另：Python中多条件排序：

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#!/usr/bin/python
y = {"ab":1, "b":2, "a":1}
by_key =  sorted(y.items(),key = lambda item:(len(item[0]),item[1]))

print(by_key) 
# [('a', 1), ('b', 2), ('ab', 1)]

for value in by_key:
    print(value[0])
# a
# b
# ab

3.7 其他一些字典内置函数&方法

len(my_dict) 计算字典元素个数，即键的总数。

my_dict.copy() 返回一个字典的浅拷贝

3.8 两个列表合并成一个字典

两个列表合并成一个字典，一个列表里的值为 key，一个列表里的为 Value

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a = [1,2,3,4]
b = [6,7,8,9,10]

c = dict(zip(a,b))
c
# {1: 6, 2: 7, 3: 8, 4: 9}

补充1：关于zip()函数：https://www.runoob.com/python/python-func-zip.html

zip() 函数用于将可迭代的对象作为参数，将对象中对应的元素打包成一个个元组，然后返回由这些元组组成的列表(python2中返回的是列表，python3中返回的是对象）。

如果各个迭代器的元素个数不一致，则返回列表长度与最短的对象相同，利用 * 号操作符，可以将元组解压为列表。

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zip([iterable, ...])

zip 方法在 Python 2 和 Python 3 中的不同：在 Python 2.x zip() 返回的是一个元组列表， Python 3.x 中为了减少内存，zip() 返回的是一个对象。如需展示列表，需手动 list() 转换。。

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# Python3
>>> a = [1,2,3]
>>> b = [4,5,6]
>>> c = [4,5,6,7,8]
>>> zipped = zip(a,b)     # 返回一个对象
>>> zipped
<zip object at 0x103abc288>
>>> list(zipped)  # list() 转换为列表
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
>>> list(zip(a,c))              # 元素个数与最短的列表一致
[(1, 4), (2, 5), (3, 6)]
 
>>> a1, a2 = zip(*zip(a,b))        # 与 zip 相反，zip(*) 可理解为解压，返回二维矩阵式
>>> list(a1)
[1, 2, 3]
>>> list(a2)
[4, 5, 6]

补充2：字典还可以这样定义：

1
2
>>> dict([(1,2),(3,4)])
{1: 2, 3: 4}

3.9 合并两个字典

Combine below dictionaries in order to add values for common keys:
dict1 = {'alpha': 50,'beta': 200, 'gamma':300}
dict2 = {'alpha': 300, 'b': 200, 'beta': 120, 'delta':400}
Expected output:
{'alpha': 350, 'beta': 320, 'gamma': 300, 'b': 200, 'delta': 400}.

法一：

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dict1 = {'alpha': 50,'beta': 200, 'gamma':300} 
dict2 = {'alpha': 300, 'b': 200, 'beta': 120, 'delta':400} 

dict3 = {}
for k,v in dict1.items():
    dict3[k] = v + dict2.get(k,0)
for k,v in dict2.items():
    if k not in dict1:
        dict3[k] = v
print(dict3)
# {'beta': 320, 'gamma': 300, 'b': 200, 'delta': 400, 'alpha': 350}

法二：

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dict1 = {'alpha': 50,'beta': 200, 'gamma':300}
dict2 = {'alpha': 300, 'b': 200, 'beta': 120, 'delta':400}
dict3 = dict(dict1) # don't do `dict3=dict1`, you need to make a copy
dict3.update(dict2) 

for i, j in dict1.items():
    for x, y in dict2.items():
        if i == x:
            dict3[i]=(j+y)
print(dict3)
# {'gamma': 300, 'delta': 400, 'alpha': 350, 'beta': 320, 'b': 200}

法三：

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from collections import Counter
d = Counter(dict1) + Counter(dict2)
print(d)
# Counter({'delta': 400, 'alpha': 350, 'beta': 320, 'gamma': 300, 'b': 200})

4. String

String is immutable. You can’t reassign part of a string.

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test_str = '123456'
test_str[0] = '2'
print(test_str)
# 报错：'str' object does not support item assignment

#  The only way we can change it is to create something new. 例如：
test_str = test_str + '7'
# ↑ But now this test_str is a whole new string. 
# (We can overwrite it but we can't change it)

4.1 endswith()

Define a list called files which contains some file names: files = ['1.txt', '2.txt', '2.ab', '2.c', '3.txt', '3.ann', '3.ss']. Delete the file name which doesn't use the extension .txt from the list. Print the list, the expected output is: ['1.txt', '2.txt', '3.txt']

法一：

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files = ['1.txt', '2.txt', '2.ab', '2.c', '3.txt', '3.ann', '3.ss']
files1 = []
for f in files:
    if '.txt' in f: # 不够严谨?
        files1.append(f)
print(files1)
# ['1.txt', '2.txt', '3.txt']

法二：

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files = ['1.txt', '2.txt', '2.ab', '2.c', '3.txt', '3.ann', '3.ss',]
files = [i for i in files if i.endswith('.txt')]
print(files)
# ['1.txt', '2.txt', '3.txt']

类似的函数还有 startswith()

4.2 strip()

strip() 方法用于移除字符串头尾指定的字符（默认为空格或换行符）或字符序列。

注：该方法只能删除开头或是结尾的字符，不能删除中间部分的字符。

例：

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cities = [' London', ' Birmingham ', ' Manchester', '  Glasgow', '  Newcastle', 'Sheffield  ']

# 去除掉字符串首尾的空格
cities = [city.strip() for city in cities]
print(cities)
# ['London', 'Birmingham', 'Manchester', 'Glasgow', 'Newcastle', 'Sheffield']
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str1 = "00000003210Runoob01230000000"; 
print(str1.strip('0'));  # 去除首尾字符 0
# 3210Runoob0123

例： Define a string: idx_str = 'use, index,numbers ,to , specify ,positions'. 生成如下字典idx_dict：{0: 'use', 1: 'index', 2: 'numbers', 3: 'to', 4: 'specify', 5: 'positions'}

法一：

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idx_str = 'use, index,numbers ,to  , specify ,positions'
idx_dict = dict([(i, val.strip()) for i, val in enumerate(idx_str.split(","))])
print(idx_dict)
# {0: 'use', 1: 'index', 2: 'numbers', 3: 'to', 4: 'specify', 5: 'positions'}

法二：

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idx_str = 'use, index,numbers ,to  , specify ,positions'
idx_dict = {}
for idx, val in enumerate(idx_str.split(',')):
    idx_dict[idx] = val.strip()
print(idx_dict)
# {0: 'use', 1: 'index', 2: 'numbers', 3: 'to', 4: 'specify', 5: 'positions'}

4.3 大小写

  • s.lower()：全部转换为小写
  • s.upper()：全部转换为大写
  • s.title()：每个单词的首字母大写，其余小写
  • s.capitalize()：第一个单词的首字母大写，其余小写
  • s.islower()：判断是否全为小写
  • s.isupper()：判断是否全为大写
  • s.istitle()：判断是否每个单词的首字母均大写，其余均小写

例：

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s = "hello WorlD"

print(s.title())
# Hello World

print(s.capitalize())
# Hello world

4.4 判断是否为数字、字母

  • s.isdigit()：判断是否全为数字（若s为空，返回False）
  • s.isalpha()：判断是否全为字母（若s为空，返回False）
  • s.isalnum()：判断是否全为字母数字（若s为空，返回False）

注：Python官方定义中的字母：可默认为英文字母+汉字；Python官方定义中的数字：可默认为阿拉伯数字+带圈的数字（如①）

4.5 替换strings

参考 https://note.nkmk.me/en/python-str-replace-translate-re-sub/

在Python中，有许多替换strings的方法，可以使用 replace()进行简单的替换，使用 translate() 进行 character-to-character 的替换，以及正则表达式方法 re.sub() 和 re.subn() 进行复杂的 patter-based 替换。另外，slicing 可用来替换指定位置的子字符串。

4.5.1 Replace substrings: replace()
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s = 'one two one two one'

print(s.replace(' ', '-'))
# one-two-one-two-one
# ↑实际上做的是creating a new string

print(s.replace(' ', ''))
# onetwoonetwoone

print(s)
# one two one two one
# ↑注意不会改变原来的string. Strings are immutable

指定替换的最大计数：指定第三个参数 count

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s = 'one two one two one'

print(s.replace('one', 'XXX'))
# XXX two XXX two XXX

print(s.replace('one', 'XXX', 2))
# XXX two XXX two one

替换多个不同的字符串：

如果要用相同的字符串替换多个不同的字符串，可以使用接下来会描述的正则表达式方法，如果要用不同的字符串替换多个不同的字符串，需要重复使用 replace()：

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s = 'one two one two one'

print(s.replace('one', 'XXX').replace('two', 'YYY'))
# XXX YYY XXX YYY XXX

第一次replace的结果，传入第二个replace。

4.5.2 Replace multiple different characters: translate()

使用 translate() 方法替换多个不同的字符。通过使用 str.maketrans() 来创建 translate() 中指定的翻译表：

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s = 'one two one two one'

print(s.translate(str.maketrans({'o': 'O', 't': 'T'})))
# One TwO One TwO One

print(s.translate(str.maketrans({'o': 'XXX', 't': None})))
# XXXne wXXX XXXne wXXX XXXne

4.5.3 Replace by regex: re.sub(), re.subn()

如果想替换匹配正则表达式(regex)而不是精确匹配的字符串，可以使用re模块的sub()。

在re.sub()中，在第一个参数中指定regex pattern，在第二个参数中指定新字符串，在第三个参数中指定要处理的字符串。

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import re

s = 'aaa@xxx.com bbb@yyy.net ccc@zzz.org'

print(re.sub('[a-z]+@', 'ABC@', s))
# ABC@xxx.com ABC@yyy.net ABC@zzz.org

和 replace() 一样，可以在第四个参数 count中指定替换的最大计数：

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print(re.sub('[a-z]+@', 'ABC@', s, 2))
# ABC@xxx.com ABC@yyy.net ccc@zzz.org

还可以使用 re.compile()创建正则表达式模式对象并调用 sub()方法。当需要重复使用相同的正则表达式模式时，这种方法更有效：

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p = re.compile('[a-z]+@')
print(p.sub('ABC@', s))
# ABC@xxx.com ABC@yyy.net ABC@zzz.org

用相同的字符串替换多个子字符串：（将字符串用 [] 括起来以匹配其中的任何单个字符）

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s = 'aaa@xxx.com bbb@yyy.net ccc@zzz.org'

print(re.sub('[xyz]', '1', s))
# aaa@111.com bbb@111.net ccc@111.org

If patterns are delimited by |, it matches any pattern：

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print(re.sub('com|net|org', 'biz', s))
# aaa@xxx.biz bbb@yyy.biz ccc@zzz.biz

Replace using the matched part：使用匹配到的部分进行替换

如果pattern中有被 ()括起来的部分，替换时可以通过\1、\2等来指代 () 括起来的部分：

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s = 'aaa@xxx.com bbb@yyy.net ccc@zzz.org'

print(re.sub('([a-z]+)@([a-z]+)', '\\2@\\1', s))   # 交换@前后的内容
# xxx@aaa.com yyy@bbb.net zzz@ccc.org

print(re.sub('([a-z]+)@([a-z]+)', r'\2@\1', s))
# xxx@aaa.com yyy@bbb.net zzz@ccc.org

↑ 在引号(单引号或双引号)中，'\1' 需要用反斜杠进行转义：\\1；也可通过在引号前加 r（r'' 或 r""）将字符串变为 raw string后，可直接写作 \1。（因为 \1 是特殊转义字符（Python中 print('\1')会输出☺），需使用双反斜杠或者 r'' 来使其代表字面意义上的 \1）

4.5.4 Replace by position: slice
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s = 'abcdefghij'

print(s[:4] + 'XXX' + s[7:])
# abcdXXXhij

4.6 find()

存不存在，如果存在返回第一次出现时所在的index

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quote = 'to be or not to be'
print(quote.find('be'))
# 3

5. Set

Sets are simply unordered collections of unique object.

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my_set = {1,2,3,4,5,5}
print(my_set)
#{1,2,3,4,5}
# ↑集合中的元素的unique的，所以最后的5不会被加进集合中

# set不支持indexing
my_set[0]会报错

print(len(my_set))
#5
# ↑ only count the unique things

5.1 向集合中添加元素

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my_set={1,2,3,4,5}
my_set.add(100)
my_set.add(2)
print(my_set)
#{1,2,3,4,5,100}
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fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
more_fruits = ["orange", "mango", "grapes"]
fruits.update(more_fruits)

print(fruits)
# {'mango', 'banana', 'grapes', 'apple', 'cherry', 'orange'}

5.2 移除元素

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# discard
my_set={1,2,3,4,5}
my_set.discard(5) #无返回值
print(my_set)
#{1,2,3,4}

# 或者使用remove,一样的效果

#清空集合
my_set.clear()
print(my_set)
#{}

5.3 集合的方法

  • .difference()
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my_set={1,2,3,4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

print(my_set.difference(your_set))
#{1,2,3}
# difference(*s: Iterable[Any]) -> set[int]
# 另一个元素中没有的元素

  • .difference_update(): remove all elements of another set from this set.
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my_set={1,2,3,4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

my_set.difference_update(your_set) # 无返回值
print(my_set)
#{1,2,3}
#把另一个集合中相同的元素去掉
  • .intersection() - 交集
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my_set={1,2,3,4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

print(my_set.intersection(your_set))
#{4,5}

# 另一种写法：
print(my_set & your_set)
#{4,5}
  • .union() - 并集
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my_set={1,2,3,4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

print(my_set.union(your_set))
#{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}

# 另一种写法：
print(my_set | your_set)
#{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}
  • .isdisjoint() - 是否有共同元素，如果没有则返回True，否则返回False
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my_set={1,2,3,4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

print(my_set.isdisjoint(your_set))
#False
  • .issubset() - 是否是子集; .issuperset() - 是否是超集
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my_set={4,5}
your_set={4,5,6,7,8,9,10}

print(my_set.issubset(your_set))
#True
print(your_set.issuperset(my_set))
#True

6. Array

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import numpy as np
print(np.array([1,2]))
# [1 2]
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array_2 = np.array([[[1,1,1],[2,2,2]],[[3,3,3],[4,4,4]],[[5,5,5],[6,6,6]],[[7,7,7],[8,8,8]]])
print(array_2.ndim)
# 3
print(array_2.shape)
# (4, 2, 3)
print(array_2.dtype)
# int32

# 转换成 float
array_2 = array_2.astype(np.float64)

np.arange()：

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array_3 = np.arange(1,20,2)
array_3
# array([ 1,  3,  5,  7,  9, 11, 13, 15, 17, 19])

# Create an array of shape (2,2,2,2). The array contains numbers from 0 to 15
>>> arr4d= np.arange(16).reshape(2,2,2,2)
>>> arr4d
array([[[[ 0,  1],
         [ 2,  3]],

        [[ 4,  5],
         [ 6,  7]]],


       [[[ 8,  9],
         [10, 11]],

        [[12, 13],
         [14, 15]]]])

# Change values 8,9,10,11 in the array to 12.
>>> arr4d[1,0] = 12
>>> arr4d
array([[[[ 0,  1],
         [ 2,  3]],

        [[ 4,  5],
         [ 6,  7]]],


       [[[12, 12],
         [12, 12]],

        [[12, 13],
         [14, 15]]]])

cumsum:

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>>> a = np.array([1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21])
>>> print(a.cumsum())
[  1   4   9  16  25  36  49  64  81 100 121]

Create an array by using array_4 = np.array([[7,-1],[10,2],[-3,4]]).Print the elements of the array which are larger than 0.

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>>> array_4 = np.array([[7,-1],[10,2],[-3,4]])
>>> array_4[array_4>0]
array([ 7, 10,  2,  4])

Replace the odd numbers in array_4 with zeros.

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>>> array_4[array_4%2==1] = 0
>>> array_4
array([[ 0,  0],
       [10,  2],
       [ 0,  4]])

6.1 Array的合并

1
np.concatenate(要拼接的多个数组, axis = 0)

例：

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arr1 = np.array([1,2])
arr2 = np.array([3,4,5])
arr3 = np.concatenate([arr1,arr2], axis = 0)
print(arr3)
# [1 2 3 4 5]

6.2 矩阵

单位矩阵：np.identity(), np.eye()

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法一：
>>> arr1 = np.identity(5)
>>> print(arr1)
[[1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1.]]

法二：
>>> arr2 = np.eye(5)
>>> arr2
[[1. 0. 0. 0. 0.]
 [0. 1. 0. 0. 0.]
 [0. 0. 1. 0. 0.]
 [0. 0. 0. 1. 0.]
 [0. 0. 0. 0. 1.]]

区别：np.identity() 返回的是行数和列数相等的 square array，np.eye() 行数和列数可以不同，例：

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>>> print(np.eye(3,2))
[[1. 0.]
 [0. 1.]
 [0. 0.]]

全为1的矩阵：np.ones()

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>>> my_array = np.ones([5,5]) #也可以用(5,5)
>>> my_array
array([[1., 1., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., 1., 1.],
       [1., 1., 1., 1., 1.]])

# 将内部改为0
>>> my_array[1:4,1:4]=0
>>> my_array
array([[1., 1., 1., 1., 1.],
       [1., 0., 0., 0., 1.],
       [1., 0., 0., 0., 1.],
       [1., 0., 0., 0., 1.],
       [1., 1., 1., 1., 1.]])

全为0的矩阵：np.zeros()

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array = np.zeros((12,12))

空矩阵：np.empty(). Return a new array of given shape and type, without initializing entries.

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>>> arr = np.empty((4,4))
>>> for i in range(4):
>>>    arr[i] = i
>>> arr
array([[0., 0., 0., 0.],
       [1., 1., 1., 1.],
       [2., 2., 2., 2.],
       [3., 3., 3., 3.]])

>>> arr_new = arr.reshape(8,2)
>>> arr_new
array([[0., 0.],
       [0., 0.],
       [1., 1.],
       [1., 1.],
       [2., 2.],
       [2., 2.],
       [3., 3.],
       [3., 3.]])

Write a code that reindexes the array arr_new so that it looks like the below array:

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[[0., 0.],
[1., 1.],
[2., 2.],
[3., 3.],
[3., 3.],
[2., 2.],
[1., 1.],
[0., 0.]]
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>>> arr_new[np.ix_([0, 2, 4, 6, 7, 5, 3, 1], [0,1])]
array([[0., 0.],
       [1., 1.],
       [2., 2.],
       [3., 3.],
       [3., 3.],
       [2., 2.],
       [1., 1.],
       [0., 0.]])

Using ix_ one can quickly construct index arrays that will index the cross product. a[np.ix_([1,3],[2,5])] returns the array [[a[1,2] a[1,5]], [a[3,2] a[3,5]]].

上三角矩阵与下三角矩阵

Use one line of numpy code to create and print the below array:

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[[0. 0. 0. 0.]  
 [1. 0. 0. 0.]  
 [1. 1. 0. 0.]  
 [1. 1. 1. 0.]]
1
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(np.triu(np.ones((4, 4)), 1)).T
# or
print(np.tril(np.ones((4, 4)), -1))

np.triu(): 上三角矩阵（主对角线以下都是零的方阵） np.tril(): 下三角矩阵（主对角线以上都是零的方阵）

随机矩阵

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>>> X = np.random.randn(6, 3) # Return a sample (or samples) from the "standard normal" distribution.
>>> print(X)
[[ 0.63926617  0.76423729  1.80890798]
 [ 1.41459964 -0.62706709 -1.26970789]
 [ 0.38017848 -0.22310835  0.34467019]
 [-1.59067911 -1.10059474 -0.36641207]
 [ 0.02698284 -2.00582688 -0.70687337]
 [-0.10859002 -1.28653612  0.65185543]]

Define an array called data using the following code: data = np.array([[10,2,3],[1,3,3],[2,34,4],[5,4,3]]) For each row in the array, apply the following formula: \(x_1×2+x_2×5+x_3×3\) For instance, if you apply the formula to the first row, you will get $39 (10×2+2×5+3×3). $Print the new array after applying the formula to each row. The expected output is: [ 39 26 186 39]

1
2
3
>>> data = np.array([[10,2,3],[1,3,3],[2,34,4],[5,4,3]])
>>> print((data*[2,5,3]).sum(axis=1))
[ 39  26 186  39]

Print an array of shape 4X4, with the first value of 1000 and next values being 25% larger than the previous one. It should look like this:

1
2
3
4
[[ 1000.          1250.          1562.5         1953.125     ]
 [ 2441.40625     3051.7578125   3814.69726562  4768.37158203]
 [ 5960.46447754  7450.58059692  9313.22574615 11641.53218269]
 [14551.91522837 18189.89403546 22737.36754432 28421.7094304 ]]
1
2
3
4
5
>>> print(1000*(1.25**np.arange(16)).reshape(4,4))
[[ 1000.          1250.          1562.5         1953.125     ]
 [ 2441.40625     3051.7578125   3814.69726562  4768.37158203]
 [ 5960.46447754  7450.58059692  9313.22574615 11641.53218269]
 [14551.91522837 18189.89403546 22737.36754432 28421.7094304 ]]

6.3 Array中的nan

1
np.isnan(arr).sum()

7. python的数据类型的有序无序&可变不可变

参考 https://www.cnblogs.com/z-x-y/p/10090749.html

  • 列表list有序可变
  • 字典dict在python3.6之前是无序的，到了python3.7变成了有序，可变
  • 元组tuple不可变
  • 集合set无序可变（还有个不可变集合frozenset）
  • 数字number不可变
  • 字符串string不可变