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【python】什么是序列，Python序列详解

Python 索引

2023-02-26 12:36:18 时间

### 什么是序列，Python序列详解 ###

*  概述
 *  序列索引
 *  序列切片
 *  序列相加
 *  序列相乘
 *  检查元素是否包含在序列中
 *  序列相关的内置函数
 *  range 快速初始化数字列表

# 概述 #

所谓序列，指的是一块可存放多个值的连续内存空间，这些值按一定顺序排列，可通过每个值所在位置的编号（称为索引）访问它们。

为了更形象的认识序列，可以将它看做是一家旅店，那么店中的每个房间就如同序列存储数据的一个个内存空间，每个房间所特有的房间号就相当于索引值。也就是说，通过房间号（索引）我们可以找到这家旅店（序列）中的每个房间（内存空间）。

在 Python 中，序列类型包括字符串、列表、元组、集合和字典，这些序列支持以下几种通用的操作，但比较特殊的是，`集合`和`字典`不支持索引、切片、相加和相乘操作。

> 字符串也是一种常见的序列，它也可以直接通过索引访问字符串内的字符。

# 序列索引 #

序列中，每个元素都有属于自己的编号（索引）。从起始元素开始，索引值从 0 开始递增。  
![在这里插入图片描述][20210626135032844.png]  
除此之外，Python 还支持索引值是负数，此类索引是从右向左计数，换句话说，从最后一个元素开始计数，从索引值 -1 开始。  
![在这里插入图片描述][20210626135103709.png]

> 注意，在使用负值作为列序中各元素的索引值时，是从 `-1 开始`，而不是从 0 开始。

无论是采用正索引值，还是负索引值，都可以访问序列中的任何元素。以字符串为例，访问“C语言中文网”的首元素和尾元素，可以使用如下的代码：

str="HelloWorld"
    print(str[0],"==",str[-10])
    print(str[9],"==",str[-1])
    输出：
    H == H
    d == d

# 序列切片 #

切片操作是访问序列中元素的另一种方法，它可以访问一定范围内的元素，通过切片操作，可以生成一个新的序列。

序列实现切片操作的语法格式如下：

sname[start : end : step]

其中，各个参数的含义分别是：

*  sname：表示序列的名称；
 *  start：表示切片的开始索引位置（包括该位置），此参数也可以不指定，会默认为 0，也就是从序列的开头进行切片；
 *  end：表示切片的结束索引位置（不包括该位置），如果不指定，则默认为序列的长度；
 *  step：表示在切片过程中，隔几个存储位置（包含当前位置）取一次元素，也就是说，如果 `step` 的值大于 1，则在进行切片去序列元素时，会“`跳跃式`”的取元素。如果省略设置 `step` 的值，则最后一个冒号就可以省略。

例如，对字符串“HelloWorld”进行切片：

str="HelloWorld"
    #取索引区间为[0,2]之间（不包括索引2处的字符）的字符串
    print(str[:2])
    #隔 1 个字符取一个字符，区间是整个字符串
    print(str[::2])
    #取整个字符串，此时 [] 中只需一个冒号即可
    print(str[:])
    
    输出：
    He
    Hlool
    HelloWorld

# 序列相加 #

Python 中，支持两种类型相同的序列使用“`+`”运算符做相加操作，它会将两个序列进行连接，但不会去除重复的元素。

> 这里所说的“类型相同”，指的是“`+`”运算符的两侧序列要么都是列表类型，要么都是元组类型，要么都是字符串。

例如，前面章节中我们已经实现用“`+`”运算符连接 2 个（甚至多个）字符串，如下所示：

str="www.qinjl.com"
    print("Hello"+"World:"+str)
    
    输出：
    HelloWorld:www.qinjl.com

# 序列相乘 #

Python 中，使用数字 `n` 乘以一个序列会生成新的序列，其内容为原来序列被重复 n 次的结果。例如：

str="HelloWorld"
    print(str*3)
    
    输出：
    HelloWorldHelloWorldHelloWorld

比较特殊的是，列表类型在进行乘法运算时，还可以实现初始化指定长度列表的功能。

例如如下的代码，将创建一个长度为 5 的列表，列表中的每个元素都是 None，表示什么都没有。

#列表的创建用 []，后续讲解列表时会详细介绍
    list = [None]*5
    print(list)
    
    输出：
    [None, None, None, None, None]

# 检查元素是否包含在序列中 #

Python 中，可以使用 `in 关键字`检查某元素是否为序列的成员，其语法格式为：

value in sequence

其中，value 表示要检查的元素，sequence 表示指定的序列。

例如，检查字符`‘q’`是否包含在字符串`“www.qinjl.com”`中，可以执行如下代码：

str="www.qinjl.com"
    print('c'in str)
    输出：True

和 `in 关键字`用法相同，但功能恰好相反的，还有 `not in` 关键字，它用来检查某个元素是否不包含在指定的序列中，比如说：

str="www.qinjl.com"
    print('q' not in str)
    输出：False

# 序列相关的内置函数 #

Python提供了几个内置函数，可用于实现与序列相关的一些常用操作。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数</th> 
   <th>功能</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>len()</td> 
   <td>计算序列的长度，即返回序列中包含多少个元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>max()</td> 
   <td>找出序列中的最大元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>min()</td> 
   <td>找出序列中的最小元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>list()</td> 
   <td>将序列转换为列表。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>str()</td> 
   <td>将序列转换为字符串。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sum()</td> 
   <td>计算元素和。注意，对序列使用 sum() 函数时，做加和操作的必须都是数字，不能是字符或字符串，否则该函数将抛出异常，因为解释器无法判定是要做连接操作（+ 运算符可以连接两个序列），还是做加和操作。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>sorted()</td> 
   <td>对元素进行排序。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>reversed()</td> 
   <td>反向序列中的元素。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>enumerate()</td> 
   <td>将序列组合为一个索引序列，多用在 for 循环中。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

举个栗子：

str="c.biancheng.net"
    #找出最大的字符
    print(max(str))
    #找出最小的字符
    print(min(str))
    #对字符串中的元素进行排序
    print(sorted(str))
    输出：
    w
    .
    ['.','.','c','i','j','l','m','n','o','q','w','w','w']

# range 快速初始化数字列表 #

实际场景中，经常需要存储一组数字。

例如在游戏中，需要跟踪每个角色的位置，还可能需要跟踪玩家的几个最高得分。在数据可视化中，处理的几乎都是由数字（如温度、距离、人口数量、经度和纬度等）组成的集合。

列表非常适合用于存储数字集合，并且 Python 提供了 `range()` 函数，可帮助我们高效地处理数字列表，即便列表需要包含数百万个元素，也可以快速实现。

for value in range(1,5):
        print(value)
    输出：
    1
    2
    3
    4

注意，在这个示例程序中，`range()` 只是打印数字 `1~4`，因为 `range()` 函数的用法是：让 Python 从指定的第一个值开始，一直数到指定的第二个值停止，但不包含第二个值（这里为 5）`【左闭右开】`。

另外需要指明的是，`range()` 函数的返回值并不直接是列表类型（list），例如：

>>> type([1,2,3,4,5])
    <class 'list'>
    >>> type(range(1,6))
    <class 'range'>

可以看到，`range()` 函数的返回值类型为 range，而不是 list。而如果想要得到 range() 函数创建的数字列表，还需要借助 list() 函数，比如：

>>> list(range(1,6))
    [1, 2, 3, 4, 5]

可以看到，如果将 `range()` 作为 `list()` 的参数，其输出就是一个数字列表。

不仅如此，在使用 `range()` 函数时，还可以指定步长。例如，下面的代码打印 1~10 内的偶数：

even_numbers = list(range(2,11,2))
    print(even_numbers)
    输出：[2, 4, 6, 8, 10]

> 注意，即便 `range()` 第二个参数恰好符合条件，最终创建的数字列表中也不会包含它

实际使用时，`range()` 函数常常和 Python 循环结构、推导式一起使用，几乎能够创建任何需要的数字列表。

例如，创建这样一个列表，其中包含前 10 个整数（即1~10）的平方，实现代码如下：

squares = []
    for value in range(1, 11):
        square = value ** 2
        squares.append(square)
    print(squares)
    输出：[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

[20210626135032844.png]: /images/20221005/cbbf747906444251b9d94e128852e50e.png
[20210626135103709.png]: /images/20221005/ccabd9bcd91a42fc83d64f5ba5a4db77.png

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