java 单机接口限流处理方案
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2022-09-06
Python认知篇:常见数据类型--字符串+元组(python元组是什么数据类型)
大家好,我是辣条, 最近不少人找到我问我很多跟数据类型相关的问题,于是我这里就跟大家讲几个常见的数据类型,篇幅有点长 但是耐心看完之后你会很好的掌握这些常见的数据类型的。
另外还有人在问怎么找辣条的,今天再跟大家说一下。
目录
一,字符串
前言
字符串的定义转义字符和原始字符串字符串的运算
拼接和重复比较运算成员运算获取字符串长度索引和切片循环遍历每个字符
字符串的方法
大小写相关操作查找操作性质判断格式化字符串修剪操作替换操作拆分/合并操作编码/解码操作其他方法
简单的总结
二,元组
常用数据结构之元组
定义和使用元组元组的应用场景
例子1:打包和解包操作。例子2:交换两个变量的值。
元组和列表的比较简单的总结
一,字符串
前言
第二次世界大战促使了现代电子计算机的诞生,世界上的第一台通用电子计算机叫ENIAC(电子数值积分计算机),诞生于美国的宾夕法尼亚大学,占地167平米,重量27吨,每秒钟大约能够完成约5000次浮点运算,如下图所示。ENIAC诞生之后被应用于导弹弹道的计算,而数值计算也是现代电子计算机最为重要的一项功能。
随着时间的推移,虽然数值运算仍然是计算机日常工作中最为重要的组成部分,但是今天的计算机还要处理大量的以文本形式存在的信息。如果我们希望通过Python程序来操作本这些文本信息,就必须要先了解字符串这种数据类型以及与它相关的知识。
字符串的定义
所谓字符串,就是由零个或多个字符组成的有限序列,一般记为:
在Python程序中,如果我们把单个或多个字符用单引号或者双引号包围起来,就可以表示一个字符串。字符串中的字符可以是特殊符号、英文字母、中文字符、日文的平假名或片假名、希腊字母、Emoji字符等。
s1 = 'hello, world!'s2 = "你好,世界!"print(s1, s2)# 以三个双引号或单引号开头的字符串可以折行s3 = '''hello, world!'''print(s3, end='')
提示:print函数中的end=''表示输出后不换行,即将默认的结束符\n(换行符)更换为''(空字符)。
转义字符和原始字符串
可以在字符串中使用\(反斜杠)来表示转义,也就是说\后面的字符不再是它原来的意义,例如:\n不是代表反斜杠和字符n,而是表示换行;\t也不是代表反斜杠和字符t,而是表示制表符。所以如果字符串本身又包含了'、"、\这些特殊的字符,必须要通过\进行转义处理。例如要输出一个带单引号或反斜杠的字符串,需要用如下所示的方法。
s1 = '\'hello, world!\''print(s1)s2 = '\\hello, world!\\'print(s2)
Python中的字符串可以r或R开头,这种字符串被称为原始字符串,意思是字符串中的每个字符都是它本来的含义,没有所谓的转义字符。例如,在字符串'hello\n'中,\n表示换行;而在r'hello\n'中,\n不再表示换行,就是反斜杠和字符n。大家可以运行下面的代码,看看会输出什么。
# 字符串s1中\t是制表符,\n是换行符s1 = '\time up \now'print(s1)# 字符串s2中没有转义字符,每个字符都是原始含义s2 = r'\time up \now'print(s2)
Python中还允许在\后面还可以跟一个八进制或者十六进制数来表示字符,例如\141和\x61都代表小写字母a,前者是八进制的表示法,后者是十六进制的表示法。另外一种表示字符的方式是在\u后面跟Unicode字符编码,例如\u9a86\u660a代表的是中文“骆昊”。运行下面的代码,看看输出了什么。
s1 = '\141\142\143\x61\x62\x63's2 = '\u9a86\u660a'print(s1, s2)
字符串的运算
Python为字符串类型提供了非常丰富的运算符,我们可以使用+运算符来实现字符串的拼接,可以使用*运算符来重复一个字符串的内容,可以使用in和not in来判断一个字符串是否包含另外一个字符串,我们也可以用[]和[:]运算符从字符串取出某个字符或某些字符。
拼接和重复
下面的例子演示了使用+和*运算符来实现字符串的拼接和重复操作。
s1 = 'hello' + ' ' + 'world'print(s1) # hello worlds2 = '!' * 3print(s2) # !!!s1 += s2 # s1 = s1 + s2print(s1) # hello world!!!s1 *= 2 # s1 = s1 * 2print(s1) # hello world!!!hello world!!!
用*实现字符串的重复是非常有意思的一个运算符,在很多编程语言中,要表示一个有10个a的字符串,你只能写成"aaaaaaaaaa",但是在Python中,你可以写成'a' * 10。你可能觉得"aaaaaaaaaa"这种写法也没有什么不方便的,那么想一想,如果字符a要重复100次或者1000次又会如何呢?
比较运算
对于两个字符串类型的变量,可以直接使用比较运算符比较两个字符串的相等性或大小。需要说明的是,因为字符串在计算机内存中也是以二进制形式存在的,那么字符串的大小比较比的是每个字符对应的编码的大小。例如A的编码是65, 而a的编码是97,所以'A' < 'a'的结果相当于就是65 < 97的结果,很显然是True;而'boy' < 'bad',因为第一个字符都是'b'比不出大小,所以实际比较的是第二个字符的大小,显然'o' < 'a'的结果是False,所以'boy' < 'bad'的结果也是False。如果不清楚两个字符对应的编码到底是多少,可以使用ord函数来获得,例如ord('A')的值是65,而ord('昊')的值是26122。下面的代码为大家展示了字符串的比较运算。
s1 = 'a whole new world's2 = 'hello world'print(s1 == s2, s1 < s2) # False Trueprint(s2 == 'hello world') # Trueprint(s2 == 'Hello world') # Falseprint(s2 != 'Hello world') # Trues3 = '骆昊'print(ord('骆'), ord('昊')) # 39558 26122s4 = '王大锤'print(ord('王'), ord('大'), ord('锤')) # 29579 22823 38180print(s3 > s4, s3 <= s4) # True False
需要强调一下的是,字符串的比较运算比较的是字符串的内容,Python中还有一个is运算符(身份运算符),如果用is来比较两个字符串,它比较的是两个变量对应的字符串对象的内存地址(不理解先跳过),简单的说就是两个变量是否对应内存中的同一个字符串。看看下面的代码就比较清楚is运算符的作用了。
s1 = 'hello world's2 = 'hello world's3 = s2# 比较字符串的内容print(s1 == s2, s2 == s3) # True True# 比较字符串的内存地址print(s1 is s2, s2 is s3) # False True
成员运算
Python中可以用in和not in判断一个字符串中是否存在另外一个字符或字符串,in和not in运算通常称为成员运算,会产生布尔值True或False,代码如下所示。
s1 = 'hello, world'print('wo' in s1) # Trues2 = 'goodbye'print(s2 in s1) # False
获取字符串长度
获取字符串长度没有直接的运算符,而是使用内置函数len,我们在上节课的提到过这个内置函数,代码如下所示。
s = 'hello, world'print(len(s)) # 12print(len('goodbye, world')) # 14
索引和切片
如果希望从字符串中取出某个字符,我们可以对字符串进行索引运算,运算符是[n],其中n是一个整数,假设字符串的长度为N,那么n可以是从0到N-1的整数,其中0是字符串中第一个字符的索引,而N-1是字符串中最后一个字符的索引,通常称之为正向索引;在Python中,字符串的索引也可以是从-1到-N的整数,其中-1是最后一个字符的索引,而-N则是第一个字符的索引,通常称之为负向索引。注意,因为字符串是不可变类型,所以不能通过索引运算修改字符串中的字符。
s = 'abc123456'N = len(s)# 获取第一个字符print(s[0], s[-N]) # a a# 获取最后一个字符print(s[N-1], s[-1]) # 6 6# 获取索引为2或-7的字符print(s[2], s[-7]) # c c# 获取索引为5和-4的字符print(s[5], s[-4]) # 3 3
需要提醒大家注意的是,在进行索引操作时,如果索引越界(正向索引不在0到N-1范围,负向索引不在-1到-N范围),会引发IndexError异常,错误提示信息为:string index out of range(字符串索引超出范围)。
如果要从字符串中取出多个字符,我们可以对字符串进行切片,运算符是[i:j:k],其中i是开始索引,索引对应的字符可以取到;j是结束索引,索引对应的字符不能取到;k是步长,默认值为1,表示从前向后获取相邻字符的连续切片,所以:k部分可以省略。假设字符串的长度为N,当k > 0时表示正向切片(从前向后获取字符),如果没有给出i和j的值,则i的默认值是0,j的默认值是N;当k < 0时表示负向切片(从后向前获取字符),如果没有给出i和j的值,则i的默认值是-1,j的默认值是-N - 1。如果不理解,直接看下面的例子,记住第一个字符的索引是0或-N,最后一个字符的索引是N-1或-1就行了。
s = 'abc123456'# i=2, j=5, k=1的正向切片操作print(s[2:5]) # c12# i=-7, j=-4, k=1的正向切片操作print(s[-7:-4]) # c12# i=2, j=9, k=1的正向切片操作print(s[2:]) # c123456# i=-7, j=9, k=1的正向切片操作print(s[-7:]) # c123456# i=2, j=9, k=2的正向切片操作print(s[2::2]) # c246# i=-7, j=9, k=2的正向切片操作print(s[-7::2]) # c246# i=0, j=9, k=2的正向切片操作print(s[::2]) # ac246# i=1, j=-1, k=2的正向切片操作print(s[1:-1:2]) # b135# i=7, j=1, k=-1的负向切片操作print(s[7:1:-1]) # 54321c# i=-2, j=-8, k=-1的负向切片操作print(s[-2:-8:-1]) # 54321c# i=7, j=-10, k=-1的负向切片操作print(s[7::-1]) # 54321cba# i=-1, j=1, k=-1的负向切片操作print(s[:1:-1]) # 654321c# i=0, j=9, k=1的正向切片print(s[:]) # abc123456# i=0, j=9, k=2的正向切片print(s[::2]) # ac246# i=-1, j=-10, k=-1的负向切片print(s[::-1]) # 654321cba# i=-1, j=-10, k=-2的负向切片print(s[::-2]) # 642ca
循环遍历每个字符
如果希望从字符串中取出每个字符,可以使用for循环对字符串进行遍历,有两种方式。
方式一:
s1 = 'hello'for index in range(len(s1)): print(s1[index])
方式二:
s1 = 'hello'for ch in s1: print(ch)
字符串的方法
在Python中,我们可以通过字符串类型自带的方法对字符串进行操作和处理,对于一个字符串类型的变量,我们可以用变量名.方法名()的方式来调用它的方法。所谓方法其实就是跟某个类型的变量绑定的函数,后面我们讲面向对象编程的时候还会对这一概念详加说明。
大小写相关操作
下面的代码演示了和字符串大小写变换相关的方法。
s1 = 'hello, world!'# 使用capitalize方法获得字符串首字母大写后的字符串print(s1.capitalize()) # Hello, world!# 使用title方法获得字符串每个单词首字母大写后的字符串print(s1.title()) # Hello, World!# 使用upper方法获得字符串大写后的字符串print(s1.upper()) # HELLO, WORLD!s2 = 'GOODBYE'# 使用lower方法获得字符串小写后的字符串print(s2.lower()) # goodbye
查找操作
如果想在一个字符串中从前向后查找有没有另外一个字符串,可以使用字符串的find或index方法。
s = 'hello, world!'# find方法从字符串中查找另一个字符串所在的位置# 找到了返回字符串中另一个字符串首字符的索引print(s.find('or')) # 8# 找不到返回-1print(s.find('shit')) # -1# index方法与find方法类似# 找到了返回字符串中另一个字符串首字符的索引print(s.index('or')) # 8# 找不到引发异常print(s.index('shit')) # ValueError: substring not found
在使用find和index方法时还可以通过方法的参数来指定查找的范围,也就是查找不必从索引为0的位置开始。find和index方法还有逆向查找(从后向前查找)的版本,分别是rfind和rindex,代码如下所示。
s = 'hello good world!'# 从前向后查找字符o出现的位置(相当于第一次出现)print(s.find('o')) # 4# 从索引为5的位置开始查找字符o出现的位置print(s.find('o', 5)) # 7# 从后向前查找字符o出现的位置(相当于最后一次出现)print(s.rfind('o')) # 12
性质判断
可以通过字符串的startswith、endswith来判断字符串是否以某个字符串开头和结尾;还可以用is开头的方法判断字符串的特征,这些方法都返回布尔值,代码如下所示。
s1 = 'hello, world!'# startwith方法检查字符串是否以指定的字符串开头返回布尔值print(s1.startswith('He')) # Falseprint(s1.startswith('hel')) # True# endswith方法检查字符串是否以指定的字符串结尾返回布尔值print(s1.endswith('!')) # Trues2 = 'abc123456'# isdigit方法检查字符串是否由数字构成返回布尔值print(s2.isdigit()) # False# isalpha方法检查字符串是否以字母构成返回布尔值print(s2.isalpha()) # False# isalnum方法检查字符串是否以数字和字母构成返回布尔值print(s2.isalnum()) # True
格式化字符串
在Python中,字符串类型可以通过center、ljust、rjust方法做居中、左对齐和右对齐的处理。如果要在字符串的左侧补零,也可以使用zfill方法。
s = 'hello, world'# center方法以宽度20将字符串居中并在两侧填充*print(s.center(20, '*')) # ****hello, world****# rjust方法以宽度20将字符串右对齐并在左侧填充空格print(s.rjust(20)) # hello, world# ljust方法以宽度20将字符串左对齐并在右侧填充~print(s.ljust(20, '~')) # hello, world~~~~~~~~# 在字符串的左侧补零print('33'.zfill(5)) # 00033print('-33'.zfill(5)) # -0033
我们之前讲过,在用print函数输出字符串时,可以用下面的方式对字符串进行格式化。
a = 321b = 123print('%d * %d = %d' % (a, b, a * b))
当然,我们也可以用字符串的方法来完成字符串的格式,代码如下所示。
a = 321b = 123print('{0} * {1} = {2}'.format(a, b, a * b))
从Python 3.6开始,格式化字符串还有更为简洁的书写方式,就是在字符串前加上f来格式化字符串,在这种以f打头的字符串中,{变量名}是一个占位符,会被变量对应的值将其替换掉,代码如下所示。
a = 321b = 123print(f'{a} * {b} = {a * b}')
如果需要进一步控制格式化语法中变量值的形式,可以参照下面的表格来进行字符串格式化操作。
变量值 | 占位符 | 格式化结果 | 说明 |
| | | 保留小数点后两位 |
| | | 带符号保留小数点后两位 |
| | | 带符号保留小数点后两位 |
| | | 不带小数 |
| | | 左边补 |
| | | 右边补 |
| | | 左边补空格,补够10位 |
| | | 右边补空格,补够10位 |
| | | 逗号分隔格式 |
| | | 百分比格式 |
| | | 科学计数法格式 |
修剪操作
字符串的strip方法可以帮我们获得将原字符串修剪掉左右两端空格之后的字符串。这个方法非常有实用价值,通常用来将用户输入中因为不小心键入的头尾空格去掉,strip方法还有lstrip和rstrip两个版本,相信从名字大家已经猜出来这两个方法是做什么用的。
s = ' jackfrued@126.com \t\r\n'# strip方法获得字符串修剪左右两侧空格之后的字符串print(s.strip()) # jackfrued@126.com
替换操作
如果希望用新的内容替换字符串中指定的内容,可以使用replace方法,代码如下所示。replace方法的第一个参数是被替换的内容,第二个参数是替换后的内容,还可以通过第三个参数指定替换的次数。
s = 'hello, world'print(s.replace('o', '@')) # hell@, w@rldprint(s.replace('o', '@', 1)) # hell@, world
拆分/合并操作
可以使用字符串的split方法将一个字符串拆分为多个字符串(放在一个列表中),也可以使用字符串的join方法将列表中的多个字符串连接成一个字符串,代码如下所示。
s = 'I love you'words = s.split()print(words) # ['I', 'love', 'you']print('#'.join(words)) # I#love#you
需要说明的是,split方法默认使用空格进行拆分,我们也可以指定其他的字符来拆分字符串,而且还可以指定最大拆分次数来控制拆分的效果,代码如下所示。
s = 'I#love#you#so#much'words = s.split('#')print(words) # ['I', 'love', 'you', 'so', 'much']words = s.split('#', 3)print(words) # ['I', 'love', 'you', 'so#much']
编码/解码操作
Python中除了字符串str类型外,还有一种表示二进制数据的字节串类型(bytes)。所谓字节串,就是由零个或多个字节组成的有限序列。通过字符串的encode方法,我们可以按照某种编码方式将字符串编码为字节串,我们也可以使用字节串的decode方法,将字节串解码为字符串,代码如下所示。
a = '骆昊'b = a.encode('utf-8')c = a.encode('gbk')print(b, c) # b'\xe9\xaa\x86\xe6\x98\x8a' b'\xc2\xe6\xea\xbb'print(b.decode('utf-8'))print(c.decode('gbk'))
注意,如果编码和解码的方式不一致,会导致乱码问题(无法再现原始的内容)或引发UnicodeDecodeError错误导致程序崩溃。
其他方法
对于字符串类型来说,还有一个常用的操作是对字符串进行匹配检查,即检查字符串是否满足某种特定的模式。例如,一个网站对用户注册信息中用户名和邮箱的检查,就属于模式匹配检查。实现模式匹配检查的工具叫做正则表达式,Python语言通过标准库中的re模块提供了对正则表达式的支持,我们会在后续的课程中为大家讲解这个知识点。
简单的总结
知道如何表示和操作字符串对程序员来说是非常重要的,因为我们需要处理文本信息,Python中操作字符串可以用拼接、切片等运算符,也可以使用字符串类型的方法。
二,元组
常用数据结构之元组
Python中容器型的数据类型肯定不止列表一种,接下来我们为大家讲解另一种重要的容器型数据类型,它的名字叫元组(tuple)。
定义和使用元组
在Python中,元组也是多个元素按照一定的顺序构成的序列。元组和列表的不同之处在于,元组是不可变类型,这就意味着元组类型的变量一旦定义,其中的元素不能再添加或删除,而且元素的值也不能进行修改。定义元组通常使用()字面量语法,也建议大家使用这种方式来创建元组。元组类型支持的运算符跟列表是一样。下面的代码演示了元组的定义和运算。
# 定义一个三元组t1 = (30, 10, 55)# 定义一个四元组t2 = ('骆昊', 40, True, '四川成都')# 查看变量的类型print(type(t1), type(t2)) #
一个元组中如果有两个元素,我们就称之为二元组;一个元组中如果五个元素,我们就称之为五元组。需要提醒大家注意的是,()表示空元组,但是如果元组中只有一个元素,需要加上一个逗号,否则()就不是代表元组的字面量语法,而是改变运算优先级的圆括号,所以('hello', )和(100, )才是一元组,而('hello')和(100)只是字符串和整数。我们可以通过下面的代码来加以验证。
# 空元组a = ()print(type(a)) #
元组的应用场景
讲到这里,相信大家一定迫切的想知道元组有哪些应用场景,我们给大家举几个例子。
例子1:打包和解包操作。
当我们把多个用逗号分隔的值赋给一个变量时,多个值会打包成一个元组类型;当我们把一个元组赋值给多个变量时,元组会解包成多个值然后分别赋给对应的变量,如下面的代码所示。
# 打包a = 1, 10, 100print(type(a), a) #
在解包时,如果解包出来的元素个数和变量个数不对应,会引发ValueError异常,错误信息为:too many values to unpack(解包的值太多)或not enough values to unpack(解包的值不足)。
a = 1, 10, 100, 1000# i, j, k = a # ValueError: too many values to unpack (expected 3)# i, j, k, l, m, n = a # ValueError: not enough values to unpack (expected 6, got 4)
有一种解决变量个数少于元素的个数方法,就是使用星号表达式,我们之前讲函数的可变参数时使用过星号表达式。有了星号表达式,我们就可以让一个变量接收多个值,代码如下所示。需要注意的是,用星号表达式修饰的变量会变成一个列表,列表中有0个或多个元素。还有在解包语法中,星号表达式只能出现一次。
a = 1, 10, 100, 1000i, j, *k = aprint(i, j, k) # 1 10 [100, 1000]i, *j, k = aprint(i, j, k) # 1 [10, 100] 1000*i, j, k = aprint(i, j, k) # [1, 10] 100 1000*i, j = aprint(i, j) # [1, 10, 100] 1000i, *j = aprint(i, j) # 1 [10, 100, 1000]i, j, k, *l = aprint(i, j, k, l) # 1 10 100 [1000]i, j, k, l, *m = aprint(i, j, k, l, m) # 1 10 100 1000 []
需要说明一点,解包语法对所有的序列都成立,这就意味着对列表以及我们之前讲到的range函数返回的范围序列都可以使用解包语法。大家可以尝试运行下面的代码,看看会出现怎样的结果。
a, b, *c = range(1, 10)print(a, b, c)a, b, c = [1, 10, 100]print(a, b, c)a, *b, c = 'hello'print(a, b, c)
例子2:交换两个变量的值。
交换两个变量的值是编程语言中的一个经典案例,在很多编程语言中,交换两个变量的值都需要借助一个中间变量才能做到,如果不用中间变量就需要使用比较晦涩的位运算来实现。在Python中,交换两个变量a和b的值只需要使用如下所示的代码。
a, b = b, a
同理,如果要将三个变量a、b、c的值互换,即b赋给a,c赋给b,a赋给c,也可以如法炮制。
a, b, c = b, c, a
需要说明的是,上面并没有用到打包和解包语法,Python的字节码指令中有ROT_TWO和ROT_THREE这样的指令可以实现这个操作,效率是非常高的。但是如果有多于三个变量的值要依次互换,这个时候没有直接可用的字节码指令,执行的原理就是我们上面讲解的打包和解包操作。
元组和列表的比较
这里还有一个非常值得探讨的问题,Python中已经有了列表类型,为什么还需要元组这样的类型呢?这个问题对于初学者来说似乎有点困难,不过没有关系,我们先抛出观点,大家可以一边学习一边慢慢体会。
元组是不可变类型,不可变类型更适合多线程环境,因为它降低了并发访问变量的同步化开销。关于这一点,我们会在后面讲解多线程的时候为大家详细论述。元组是不可变类型,通常不可变类型在创建时间和占用空间上面都优于对应的可变类型。我们可以使用sys模块的getsizeof函数来检查保存相同元素的元组和列表各自占用了多少内存空间。我们也可以使用timeit模块的timeit函数来看看创建保存相同元素的元组和列表各自花费的时间,代码如下所示。
import sysimport timeita = list(range(100000))b = tuple(range(100000))print(sys.getsizeof(a), sys.getsizeof(b)) # 900120 800056print(timeit.timeit('[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]'))print(timeit.timeit('(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)'))
Python中的元组和列表是可以相互转换的,我们可以通过下面的代码来做到。
# 将元组转换成列表info = ('骆昊', 175, True, '四川成都')print(list(info)) # ['骆昊', 175, True, '四川成都']# 将列表转换成元组fruits = ['apple', 'banana', 'orange']print(tuple(fruits)) # ('apple', 'banana', 'orange')
简单的总结
列表和元组都是容器型的数据类型,即一个变量可以保存多个数据。列表是可变数据类型,元组是不可变数据类型,所以列表添加元素、删除元素、清空、排序等方法对于元组来说是不成立的。但是列表和元组都可以进行拼接、成员运算、索引和切片这些操作,后面我们要讲到的字符串类型也是这样,因为字符串就是字符按一定顺序构成的序列,在这一点上三者并没有什么区别。我们推荐大家使用列表的生成式语法来创建列表,它很好用,也是Python中非常有特色的语法。
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