Python之“可变”的tuple

前面我们看到了tuple一旦创建就不能修改。现在，我们来看一个“可变”的tuple：

>>> t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

注意到 t 有 3 个元素：'a'，'b'和一个list：['A', 'B']。list作为一个整体是tuple的第3个元素。list对象可以通过 t[2] 拿到：

>>> L = t[2]

然后，我们把list的两个元素改一改：

>>> L[0] = 'X' >>> L[1] = 'Y'

再看看tuple的内容：

>>> print t ('a', 'b', ['X', 'Y'])

不是说tuple一旦定义后就不可变了吗？怎么现在又变了？

别急，我们先看看定义的时候tuple包含的3个元素：

当我们把list的元素'A'和'B'修改为'X'和'Y'后，tuple变为：

表面上看，tuple的元素确实变了，但其实变的不是 tuple 的元素，而是list的元素。

tuple一开始指向的list并没有改成别的list，所以，tuple所谓的“不变”是说，tuple的每个元素，指向永远不变。即指向'a'，就不能改成指向'b'，指向一个list，就不能改成指向其他对象，但指向的这个list本身是可变的！

理解了“指向不变”后，要创建一个内容也不变的tuple怎么做？那就必须保证tuple的每一个元素本身也不能变。

Python之创建单元素tuple

tuple和list一样，可以包含 0 个、1个和任意多个元素。

包含多个元素的 tuple，前面我们已经创建过了。

包含 0 个元素的 tuple，也就是空tuple，直接用 ()表示：

>>> t = () >>> print t ()

创建包含1个元素的 tuple 呢？来试试：

>>> t = (1) >>> print t 1

好像哪里不对！t 不是 tuple ，而是整数1。为什么呢？

因为()既可以表示tuple，又可以作为括号表示运算时的优先级，结果 (1) 被Python解释器计算出结果 1，导致我们得到的不是tuple，而是整数 1。

正是因为用()定义单元素的tuple有歧义，所以 Python 规定，单元素 tuple 要多加一个逗号“,”，这样就避免了歧义：

>>> t = (1,) >>> print t (1,)

Python在打印单元素tuple时，也自动添加了一个“,”，为了更明确地告诉你这是一个tuple。

多元素 tuple 加不加这个额外的“,”效果是一样的：

>>> t = (1, 2, 3,) >>> print t (1, 2, 3)

Python之创建tuple

tuple是另一种有序的列表，中文翻译为“ 元组 ”。tuple 和 list 非常类似，但是，tuple一旦创建完毕，就不能修改了。

同样是表示班里同学的名称，用tuple表示如下：

>>> t = ('Adam', 'Lisa', 'Bart')

创建tuple和创建list唯一不同之处是用( )替代了[ ]。

现在，这个 t 就不能改变了，tuple没有 append()方法，也没有insert()和pop()方法。所以，新同学没法直接往 tuple 中添加，老同学想退出 tuple 也不行。

获取 tuple 元素的方式和 list 是一模一样的，我们可以正常使用 t[0]，t[-1]等索引方式访问元素，但是不能赋值成别的元素，不信可以试试：

>>> t[0] = 'Paul' Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

Python中替换元素

假设现在班里仍然是3名同学：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

现在，Bart同学要转学走了，碰巧来了一个Paul同学，要更新班级成员名单，我们可以先把Bart删掉，再把Paul添加进来。

另一个办法是直接用Paul把Bart给替换掉：

>>> L[2] = 'Paul' >>> print L L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul']

对list中的某一个索引赋值，就可以直接用新的元素替换掉原来的元素，list包含的元素个数保持不变。

由于Bart还可以用 -1 做索引，因此，下面的代码也可以完成同样的替换工作：

>>> L[-1] = 'Paul'

Python从list删除元素

Paul同学刚来几天又要转走了，那么我们怎么把Paul 从现有的list中删除呢？

如果Paul同学排在最后一个，我们可以用list的pop()方法删除：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'] >>> L.pop() 'Paul' >>> print L ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

pop()方法总是删掉list的最后一个元素，并且它还返回这个元素，所以我们执行 L.pop() 后，会打印出 'Paul'。

如果Paul同学不是排在最后一个怎么办？比如Paul同学排在第三：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Paul', 'Bart']

要把Paul踢出list，我们就必须先定位Paul的位置。由于Paul的索引是2，因此，用 pop(2)把Paul删掉：

>>> L.pop(2) 'Paul' >>> print L ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

Python之添加新元素

现在，班里有3名同学：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

今天，班里转来一名新同学 Paul，如何把新同学添加到现有的 list 中呢？

第一个办法是用 list 的 append() 方法，把新同学追加到 list 的末尾：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart'] >>> L.append('Paul') >>> print L ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

append()总是把新的元素添加到 list 的尾部。

如果 Paul 同学表示自己总是考满分，要求添加到第一的位置，怎么办？

方法是用list的 insert()方法，它接受两个参数，第一个参数是索引号，第二个参数是待添加的新元素：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart'] >>> L.insert(0, 'Paul') >>> print L ['Paul', 'Adam', 'Lisa', 'Bart']

L.insert(0, 'Paul') 的意思是，'Paul'将被添加到索引为 0 的位置上（也就是第一个），而原来索引为 0 的Adam同学，以及后面的所有同学，都自动向后移动一位。

Python之倒序访问list

我们还是用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

这时，老师说，请分数最低的同学站出来。

要写代码完成这个任务，我们可以先数一数这个 list，发现它包含3个元素，因此，最后一个元素的索引是2：

>>> print L[2] Bart

有没有更简单的方法？

有！

Bart同学是最后一名，俗称倒数第一，所以，我们可以用 -1 这个索引来表示最后一个元素：

>>> print L[-1] Bart

Bart同学表示躺枪。

类似的，倒数第二用 -2 表示，倒数第三用 -3 表示，倒数第四用 -4 表示：

>>> print L[-2] Lisa >>> print L[-3] Adam >>> print L[-4] Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> IndexError: list index out of range

L[-4] 报错了，因为倒数第四不存在，一共只有3个元素。

使用倒序索引时，也要注意不要越界。

Python按照索引访问list

由于list是一个有序集合，所以，我们可以用一个list按分数从高到低表示出班里的3个同学：

>>> L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart']

那我们如何从list中获取指定第 N 名的同学呢？方法是通过索引来获取list中的指定元素。

需要特别注意的是，索引从 0 开始，也就是说，第一个元素的索引是0，第二个元素的索引是1，以此类推。

因此，要打印第一名同学的名字，用 L[0]:

>>> print L[0] Adam

要打印第二名同学的名字，用 L[1]:

>>> print L[1] Lisa

要打印第三名同学的名字，用 L[2]:

>>> print L[2] Bart

要打印第四名同学的名字，用 L[3]:

>>> print L[3] Traceback (most recent call last):   File "<stdin>", line 1, in <module> IndexError: list index out of range

报错了！IndexError意思就是索引超出了范围，因为上面的list只有3个元素，有效的索引是 0，1，2。

所以，使用索引时，千万注意不要越界。

Python创建list

Python内置的一种数据类型是列表：list。list是一种有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素。

比如，列出班里所有同学的名字，就可以用一个list表示：

>>> ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] ['Michael', 'Bob', 'Tracy']

list是数学意义上的有序集合，也就是说，list中的元素是按照顺序排列的。

构造list非常简单，按照上面的代码，直接用 [ ] 把list的所有元素都括起来，就是一个list对象。通常，我们会把list赋值给一个变量，这样，就可以通过变量来引用list：

>>> classmates = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] >>> classmates # 打印classmates变量的内容 ['Michael', 'Bob', 'Tracy']

由于Python是动态语言，所以list中包含的元素并不要求都必须是同一种数据类型，我们完全可以在list中包含各种数据：

>>> L = ['Michael', 100, True]

一个元素也没有的list，就是空list：

>>> empty_list = []

Python中布尔类型

我们已经了解了Python支持布尔类型的数据，布尔类型只有True和False两种值，但是布尔类型有以下几种运算：

与运算：只有两个布尔值都为 True 时，计算结果才为 True。

True and True   # ==> True True and False   # ==> False False and True   # ==> False False and False   # ==> False

或运算：只要有一个布尔值为 True，计算结果就是 True。

True or True   # ==> True True or False   # ==> True False or True   # ==> True False or False   # ==> False

非运算：把True变为False，或者把False变为True：

not True   # ==> False not False   # ==> True

布尔运算在计算机中用来做条件判断，根据计算结果为True或者False，计算机可以自动执行不同的后续代码。

在Python中，布尔类型还可以与其他数据类型做 and、or和not运算，请看下面的代码：

a = True print a and 'a=T' or 'a=F'

计算结果不是布尔类型，而是字符串 'a=T'，这是为什么呢？

因为Python把0、空字符串''和None看成 False，其他数值和非空字符串都看成 True，所以：

True and 'a=T' 计算结果是 'a=T' 继续计算 'a=T' or 'a=F' 计算结果还是 'a=T'

要解释上述结果，又涉及到 and 和 or 运算的一条重要法则：短路计算。

1. 在计算 a and b 时，如果 a 是 False，则根据与运算法则，整个结果必定为 False，因此返回 a；如果 a 是 True，则整个计算结果必定取决与 b，因此返回 b。

2. 在计算 a or b 时，如果 a 是 True，则根据或运算法则，整个计算结果必定为 True，因此返回 a；如果 a 是 False，则整个计算结果必定取决于 b，因此返回 b。

所以Python解释器在做布尔运算时，只要能提前确定计算结果，它就不会往后算了，直接返回结果。

Python中整数和浮点数

Python支持对整数和浮点数直接进行四则混合运算，运算规则和数学上的四则运算规则完全一致。

基本的运算：

1 + 2 + 3   # ==> 6 4 * 5 - 6   # ==> 14 7.5 / 8 + 2.1   # ==> 3.0375

使用括号可以提升优先级，这和数学运算完全一致，注意只能使用小括号，但是括号可以嵌套很多层：

(1 + 2) * 3    # ==> 9 (2.2 + 3.3) / (1.5 * (9 - 0.3))    # ==> 0.42145593869731807

和数学运算不同的地方是，Python的整数运算结果仍然是整数，浮点数运算结果仍然是浮点数：

1 + 2    # ==> 整数 3 1.0 + 2.0    # ==> 浮点数 3.0

但是整数和浮点数混合运算的结果就变成浮点数了：

1 + 2.0    # ==> 浮点数 3.0

为什么要区分整数运算和浮点数运算呢？这是因为整数运算的结果永远是精确的，而浮点数运算的结果不一定精确，因为计算机内存再大，也无法精确表示出无限循环小数，比如 0.1 换成二进制表示就是无限循环小数。

那整数的除法运算遇到除不尽的时候，结果难道不是浮点数吗？我们来试一下：

11 / 4    # ==> 2

令很多初学者惊讶的是，Python的整数除法，即使除不尽，结果仍然是整数，余数直接被扔掉。不过，Python提供了一个求余的运算 % 可以计算余数：

11 % 4    # ==> 3

如果我们要计算 11 / 4 的精确结果，按照“整数和浮点数混合运算的结果是浮点数”的法则，把两个数中的一个变成浮点数再运算就没问题了：

11.0 / 4    # ==> 2.75

Python中Unicode字符串

字符串还有一个编码问题。

因为计算机只能处理数字，如果要处理文本，就必须先把文本转换为数字才能处理。最早的计算机在设计时采用8个比特（bit）作为一个字节（byte），所以，一个字节能表示的最大的整数就是255（二进制11111111=十进制255），0 - 255被用来表示大小写英文字母、数字和一些符号，这个编码表被称为ASCII编码，比如大写字母 A 的编码是65，小写字母 z 的编码是122。

如果要表示中文，显然一个字节是不够的，至少需要两个字节，而且还不能和ASCII编码冲突，所以，中国制定了GB2312编码，用来把中文编进去。

类似的，日文和韩文等其他语言也有这个问题。为了统一所有文字的编码，Unicode应运而生。Unicode把所有语言都统一到一套编码里，这样就不会再有乱码问题了。

Unicode通常用两个字节表示一个字符，原有的英文编码从单字节变成双字节，只需要把高字节全部填为0就可以。

因为Python的诞生比Unicode标准发布的时间还要早，所以最早的Python只支持ASCII编码，普通的字符串'ABC'在Python内部都是ASCII编码的。

Python在后来添加了对Unicode的支持，以Unicode表示的字符串用u'...'表示，比如：

print u'中文' 中文

注意: 不加 u ，中文就不能正常显示。

Unicode字符串除了多了一个 u 之外，与普通字符串没啥区别，转义字符和多行表示法仍然有效：

转义：

u'中文\n日文\n韩文'

多行：

u'''第一行 第二行'''

raw+多行：

ur'''Python的Unicode字符串支持"中文", "日文", "韩文"等多种语言'''

如果中文字符串在Python环境下遇到 UnicodeDecodeError，这是因为.py文件保存的格式有问题。可以在第一行添加注释

# -*- coding: utf-8 -*-

目的是告诉Python解释器，用UTF-8编码读取源代码。然后用Notepad++ 另存为... 并选择UTF-8格式保存。

Python中raw字符串与多行字符串

如果一个字符串包含很多需要转义的字符，对每一个字符都进行转义会很麻烦。为了避免这种情况，我们可以在字符串前面加个前缀 r ，表示这是一个 raw 字符串，里面的字符就不需要转义了。例如：

r'\(~_~)/ \(~_~)/'

但是r'...'表示法不能表示多行字符串，也不能表示包含'和 "的字符串（为什么？）

如果要表示多行字符串，可以用'''...'''表示：

'''Line 1 Line 2 Line 3'''

上面这个字符串的表示方法和下面的是完全一样的：

'Line 1\nLine 2\nLine 3'

还可以在多行字符串前面添加 r ，把这个多行字符串也变成一个raw字符串：

r'''Python is created by "Guido". It is free and easy to learn. Let's start learn Python in imooc!'''

Python中定义字符串

前面我们讲解了什么是字符串。字符串可以用''或者""括起来表示。

如果字符串本身包含'怎么办？比如我们要表示字符串 I'm OK ，这时，可以用" "括起来表示：

"I'm OK"

类似的，如果字符串包含"，我们就可以用' '括起来表示：

'Learn "Python" in imooc'

如果字符串既包含'又包含"怎么办？

这个时候，就需要对字符串的某些特殊字符进行“转义”，Python字符串用\进行转义。

要表示字符串 Bob said "I'm OK".
由于 ' 和 " 会引起歧义，因此，我们在它前面插入一个\表示这是一个普通字符，不代表字符串的起始，因此，这个字符串又可以表示为

'Bob said \"I\'m OK\".'

注意：转义字符 \ 不计入字符串的内容中。

常用的转义字符还有：

\n 表示换行 \t 表示一个制表符 \\ 表示 \ 字符本身

Python中什么是变量

在Python中，变量的概念基本上和初中代数的方程变量是一致的。

例如，对于方程式 y=x*x ，x就是变量。当x=2时，计算结果是4，当x=5时，计算结果是25。

只是在计算机程序中，变量不仅可以是数字，还可以是任意数据类型。

在Python程序中，变量是用一个变量名表示，变量名必须是大小写英文、数字和下划线（_）的组合，且不能用数字开头，比如：

a = 1

变量a是一个整数。

t_007 = 'T007'

变量t_007是一个字符串。

在Python中，等号=是赋值语句，可以把任意数据类型赋值给变量，同一个变量可以反复赋值，而且可以是不同类型的变量，例如：

a = 123    # a是整数 print a a = 'imooc'   # a变为字符串 print a

这种变量本身类型不固定的语言称之为动态语言，与之对应的是静态语言。

静态语言在定义变量时必须指定变量类型，如果赋值的时候类型不匹配，就会报错。例如Java是静态语言，赋值语句如下（// 表示注释）：

int a = 123; // a是整数类型变量 a = "mooc"; // 错误：不能把字符串赋给整型变量

和静态语言相比，动态语言更灵活，就是这个原因。

请不要把赋值语句的等号等同于数学的等号。比如下面的代码：

x = 10 x = x + 2

如果从数学上理解x = x + 2那无论如何是不成立的，在程序中，赋值语句先计算右侧的表达式x + 2，得到结果12，再赋给变量x。由于x之前的值是10，重新赋值后，x的值变成12。

最后，理解变量在计算机内存中的表示也非常重要。当我们写：a = 'ABC'时，Python解释器干了两件事情：

1. 在内存中创建了一个'ABC'的字符串；

2. 在内存中创建了一个名为a的变量，并把它指向'ABC'。

也可以把一个变量a赋值给另一个变量b，这个操作实际上是把变量b指向变量a所指向的数据，例如下面的代码：

a = 'ABC' b = a a = 'XYZ' print b

最后一行打印出变量b的内容到底是'ABC'呢还是'XYZ'？如果从数学意义上理解，就会错误地得出b和a相同，也应该是'XYZ'，但实际上b的值是'ABC'，让我们一行一行地执行代码，就可以看到到底发生了什么事：

执行a = 'ABC'，解释器创建了字符串  'ABC'和变量 a，并把a指向 'ABC'：

执行b = a，解释器创建了变量 b，并把b指向 a 指向的字符串'ABC'：

执行a = 'XYZ'，解释器创建了字符串'XYZ'，并把a的指向改为'XYZ'，但b并没有更改：

所以，最后打印变量b的结果自然是'ABC'了。