Python 二级备考笔记（四）：组合数据类型和字符串

1. 字符串操作符

• + 拼接：连接两个字符串，生成新字符串。注意 + 两侧都必须是字符串，否则抛出 TypeError。
• * 重复：字符串与整数相乘，重复复制该字符串指定次数。
• in 和 not in：成员判断，判断子串是否（不）存在于原字符串中，返回布尔值。
• 比较运算符（==、!=、>、<、>=、<=）：按字典序（Unicode 码点）比较两个字符串。逐字符比较，遇到第一个不同的字符即决定大小。
• len()：返回字符串长度（字符个数）。
• max() / min()：返回最大/最小字符（按 Unicode 码点）。

---

2. 字符串索引

• 正向索引：从 0 开始，0 表示第一个字符，len(s)-1 表示最后一个字符。
• 反向索引：从 -1 开始，-1 表示最后一个字符，-len(s) 表示第一个字符。
• 示例：

  s = "Python"
  print(s[0])    # 'P'
  print(s[-1])   # 'n'
  print(s[5])    # 'n'
  print(s[-6])   # 'P'

• 索引越界：访问超出有效范围会引发 IndexError。

---

3. 字符串切片（重点）

• 格式：[开始 : 结束 : 步长]

  • 开始、结束、步长 均可省略。
  • 遵循 左闭右开 原则：包含 开始 索引对应的字符，不包含 结束 索引对应的字符。
  • 省略 开始：默认从字符串开头（正向步长）或结尾（负向步长）。
  • 省略 结束：默认到字符串末尾（正向步长）或开头（负向步长）。
  • 省略 步长：默认为 1。

• 常用切法：

  s = "HelloWorld"
  print(s[0:5])     # "Hello"
  print(s[:5])      # "Hello"（省略开始）
  print(s[5:])      # "World"（省略结束）
  print(s[:])       # "HelloWorld"（全复制）
  print(s[::2])     # "HloWrd"（步长2）
  print(s[1:8:2])   # "elWr"（索引1,3,5,7）

• 负步长切片：

  • 表示从右向左取字符，此时 开始 应大于 结束（否则结果为空）。
  • 示例：

    print(s[::-1])   # "dlroWolleH"（反转字符串）
    print(s[5:0:-1]) # "Wolle"（从索引5到1，步长-1）

• 切片不会出现索引越界：若 开始 或 结束 超出范围，Python 会自动截取到有效边界，不会报错（这是切片与索引的重要区别）。

• 切片返回的是新字符串，不修改原字符串（字符串不可变）。

---

4. 字符串常用内置函数

函数	说明	示例
len(x)	返回字符串长度（字符个数），也适用于其他序列/集合。	len("Python") → 6
str(x)	将任意类型 x 转换为字符串。	str(123) → "123"
chr(x)	返回 Unicode 编码 x 对应的单字符。	chr(65) → 'A'
ord(x)	返回单字符 x 的 Unicode 编码（整数）。	ord('A') → 65
hex(x)	返回整数 x 的十六进制小写形式字符串（带 0x 前缀）。	hex(255) → '0xff'
oct(x)	返回整数 x 的八进制小写形式字符串（带 0o 前缀）。	oct(8) → '0o10'

注意：chr() 和 ord() 是互为逆操作；hex() 和 oct() 返回的字符串可用于 Python 代码中的进制表示。

---

5. 字符串常用处理方法

方法	说明	示例
str.lower()	返回全部字符小写的副本。	"AbC".lower() → "abc"
str.upper()	返回全部字符大写的副本。	"AbC".upper() → "ABC"
str.split(sep=None)	按 sep 分割字符串，返回列表。省略 sep 时按空白（空格/换行/制表符）分割。	"a,b,c".split(",") → ['a','b','c']
str.count(sub)	返回子串 sub 在字符串中非重叠出现的次数。	"aaa".count("aa") → 1
str.replace(old, new)	将所有 old 替换为 new，返回新字符串。	"hello".replace("l","x") → "hexxo"
str.center(width, fillchar)	将字符串居中，用 fillchar（默认为空格）填充至宽度 width。	"hi".center(5,"-") → "--hi--"
str.strip(chars)	移除字符串左右两端出现在 chars 中的字符（默认为空白字符）。	" abc ".strip() → "abc"；"xxabcyy".strip("xy") → "abc"
str.join(iter)	用 str 作为分隔符，将可迭代对象 iter 中的字符串元素连接成一个新字符串。	"-".join(["a","b","c"]) → "a-b-c"

易错点：

• strip() 不会移除字符串内部的指定字符。
• split() 如果不指定分隔符，会连续多个空白视为一个分隔符；如果指定了具体字符，则按该字符逐个拆分（空串可能出现在结果中）。

---

6. format() 方法的使用

• 通过 {} 占位符进行字符串格式化。
• 基本用法：

  "{}说今天天气很好".format("小李")        # 小李说今天天气很好
  "{0}的年龄是{1}".format("小王", 18)      # 按位置索引
  "{name}的年龄是{age}".format(name="小张", age=20)  # 按关键字

• 格式化控制（二级常考）：
  • "{:.2f}".format(3.14159) → "3.14"（保留两位小数）
  • "{:>10}".format("hi") → " hi"（右对齐，宽度10）
  • "{:<10}".format("hi") → "hi "（左对齐）
  • "{:^10}".format("hi") → " hi "（居中对齐）
  • "{:b}".format(10) → "1010"（二进制）
  • "{:x}".format(255) → "ff"（十六进制小写）

格式组件	说明	可选值 / 示例
引导符号	格式标记的起始	: (冒号)
<填充>	用于填充的单个字符	任意字符，如 *, 0 等
<对齐>	对齐方式	< 左对齐，> 右对齐，^ 居中对齐
<宽度>	槽设定的输出宽度	整数，如 10
<,>	数字的千位分隔符	,
<.精度>	浮点数小数精度 或 字符串最大输出长度	如 .2f 中的 2
<类型>	输出类型	整数：b,c,d,o,x,X；浮点：e,E,f,%

• Python 3.6+ 支持 f-string（更简洁，但二级中 format() 仍是重点）：

  name = "小李"
  print(f"{name}说今天天气很好")

---

7. 组合数据类型

7.1 集合类型（Set）

7.1.1 特点

• 无序：元素没有顺序，不能通过索引或切片访问。
• 不重复：自动去重，元素唯一。
• 元素不可变：只能包含不可变类型（数字、字符串、元组等），不能包含列表、字典等可变类型。
• 用 {} 创建集合（但 {} 是空字典，空集合必须用 set()）。

7.1.2 集合的运算（数学运算）

运算	符号	等价方法	说明
并集	|	union()	两个集合的所有元素
交集	&	intersection()	两个集合共有的元素
差集	-	difference()	在 A 中但不在 B 中的元素
对称差集	^	symmetric_difference()	仅在 A 或仅在 B 中的元素（并集减交集）

示例：

A = {1, 2, 3}
B = {3, 4, 5}
print(A | B)   # {1, 2, 3, 4, 5}
print(A & B)   # {3}
print(A - B)   # {1, 2}
print(A ^ B)   # {1, 2, 4, 5}

7.1.3 集合的常见方法

方法	说明
S.add(x)	添加元素 x（若已存在则无变化）。
S.discard(x)	移除元素 x，不存在时不报错（静默处理）。
S.remove(x)	移除元素 x，不存在时抛出 KeyError。
S.clear()	清空集合中所有元素。
S.pop()	随机弹出一个元素并返回；若集合为空，抛出 KeyError。
S.copy()	返回集合的浅拷贝副本。
len(S)	返回集合元素个数。
x in S / x not in S	判断元素是否在集合中。
set(x)	将其他可迭代对象 x 转换为集合（自动去重）。

7.1.4 定义空集合

s = set()          # 正确：空集合
s = {}             # 错误：这是空字典！

---

7.2 序列类型（列表、元组）

7.2.1 列表（List）

7.2.1.1 特点

• 有序：元素按插入顺序存储。
• 可重复：允许重复元素。
• 可变：可增删改元素。
• 支持索引和切片：可通过下标访问和截取子列表。

7.2.1.2 列表常用的操作符与函数

操作符/函数	说明
x in s / x not in s	判断元素是否在列表中。
len(s)	返回列表长度。
min(s) / max(s)	返回列表中的最小/最大元素（要求元素可比较）。
s1 + s2	列表拼接，返回新列表。
s * n	列表重复，返回新列表。

7.2.1.3 列表常用操作方法

方法	说明	是否原地修改
ls.append(x)	在末尾添加一个元素 x。	是
ls.insert(i, x)	在索引 i 处插入元素 x。	是
ls.clear()	清空所有元素。	是
ls.pop(i)	删除并返回索引 i 的元素（默认最后一个）。	是
ls.remove(x)	删除第一个值为 x 的元素（若不存在则报错）。	是
ls.reverse()	将列表元素反转（原地）。	是
ls.index(x)	返回第一个值为 x 的索引；若不存在，抛出 ValueError。	否（查询）
ls.count(x)	返回 x 在列表中出现的总次数。	否（查询）
ls.copy()	返回列表的浅拷贝副本。	否（返回新列表）

7.2.1.4 列表的 copy() 方法示例

a = [34, 3434, [1, 2]]   # 嵌套列表
b = a.copy()             # 浅拷贝：外层列表是新的，内层列表仍是引用
b[2].append(3)
print(a)                 # [34, 3434, [1, 2, 3]] —— 原列表被影响！

重要：浅拷贝只复制外层容器，内层可变对象仍共享同一引用。需要深拷贝可使用 copy.deepcopy()。

---

7.2.2 元组（Tuple）

7.2.2.1 特点

• 有序、可重复、支持索引和切片。
• 不可变：一旦创建，不能增删改元素（但如果元素是可变对象，如列表，则该对象的内部状态可以改变）。
• 定义单元素元组时需加逗号：t = (1,)，否则会被视为普通括号。

7.2.2.2 元组常用的操作符与函数

操作符/函数	说明
x in s / x not in s	判断元素是否在元组中。
len(s)	返回元组长度。
min(s) / max(s)	返回最小/最大元素。
t.index(x)	返回第一个值为 x 的索引；若不存在，抛出 ValueError。
t.count(x)	返回 x 在元组中出现的次数。

与列表的核心区别：元组不可变，因此没有 append、insert、pop、remove 等修改方法。

---

7.3 映射类型（字典，Dict）

7.3.1 特点

• 键值对存储，键（key）唯一，值（value）可重复。
• 键必须是不可变类型（字符串、数字、元组等），值可以是任意类型。
• 无序（Python 3.7 起按插入顺序保留，但二级考试一般不强调有序性）。
• 可变：可增删改键值对。

7.3.2 字典常用的函数

函数	说明
len(d)	返回键值对个数。
min(d) / max(d)	返回字典中键的最小/最大值（按键比较）。
d[key]	通过键访问值；若键不存在，抛出 KeyError。

7.3.3 字典常用的操作方法

方法	说明	返回值
d.keys()	返回所有键的视图对象（可迭代）。	视图
d.values()	返回所有值的视图对象（可迭代）。	视图
d.items()	返回所有键值对的视图对象（元素为元组 (key, value)）。	视图
d.get(key, default)	键存在返回对应值，否则返回 default（默认 None），不抛出异常。	值 或 default
d.pop(key, default)	键存在则删除并返回对应值；不存在返回 default（若未指定则抛出 KeyError）。	值 或 default
d.popitem()	弹出并返回一个键值对（元组形式），遵循后进先出（Python 3.7+ 按插入顺序逆序）。	(key, value)
d.clear()	清空字典所有键值对。	None
d.update(other)	用其他字典或键值对更新当前字典（若键已存在则覆盖值）。	None
d.setdefault(key, default)	若键存在返回对应值；若不存在则插入键并设为 default（默认为 None）。	值

示例：

d = {"name": "张三", "age": 20}
print(d.get("gender", "未知"))   # 输出 "未知"
d.update({"age": 21, "city": "北京"})
print(d)   # {'name': '张三', 'age': 21, 'city': '北京'}

易错点：d[key] 和 d.get(key) 的区别——前者键不存在时报错，后者返回 None 或指定默认值，更安全。