Python程序設計 課件 第4章 字符串、列表、元組和文件

字符串、列表、元組和文件第四章課程目標課程目標1了解字符串數(shù)據(jù)類型以及如何在計算機中表示字符串35246熟悉通過內(nèi)置函數(shù)和字符串方法對字符串執(zhí)行的各種操作理解序列和索引的基本概念能夠用字符串格式化來產(chǎn)生有吸引力的、富含信息的程序輸出了解在Python中讀取和寫入文本文件的基本文件處理概念和技術(shù)掌握列表和元組的創(chuàng)建及常用操作方法。PART1字符串數(shù)據(jù)類型1字符串數(shù)據(jù)類型文本在程序中由字符串數(shù)據(jù)類型表示字符串是括在雙引號或單引號內(nèi)的一系列字符最常見用途：文字處理1字符串數(shù)據(jù)類型>>>str1="hello">>>str2='world'>>>print(str1,str2)helloworld>>>type(str1)<class'str'>>>>type(str2)<class'str'>>>str=input("請輸入你的名字：")請輸入你的名字：張三>>>print("你好"+str)你好張三1字符串數(shù)據(jù)類型獲取字符串作為輸入input函數(shù)返回用戶鍵入的任何字符串對象1字符串數(shù)據(jù)類型如何用變量來保存用戶名稱，然后用該變量將名稱打印出來？以0開始，從左到右圖4.1字符串的索引索引一般形式是<string>[<expr>]-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-11字符串數(shù)據(jù)類型>>>str="helloworld!">>>str[0]'h'>>>str[5]''>>>str[10]'d'>>>str[11]'!'在n個字符的字符串中，最后一個字符位于n-1位置，因為索引從0開始圖4.2字符串的索引>>>str[-1]'!'>>>str[-2]'d'>>>str[-12]'h'1字符串數(shù)據(jù)類型允許使用負索引，從字符串的右端索引1字符串數(shù)據(jù)類型從字符串中訪問連續(xù)的字符序列或“子字符串”“切片”在字符串中索引一系列位置的方法1字符串數(shù)據(jù)類型<string>[<start>:<end>：<step>]“切片”的形式int值表達式int值表達式切片產(chǎn)生int值表達式>>>str[2:4]'ll'>>>str[2:7]'llow'>>>str[:7]'hellow'>>>str[2:]'lloworld!'>>>str[:]'helloworld!'1字符串數(shù)據(jù)類型給出整個字符串如果任何一個表達式缺失，字符串的開始和結(jié)束都是假定的默認值只選擇索引為2和3的字符>>>str[2:10:2]'lowr'[2:10:2]表示從下標2開始，到下標10結(jié)束，但是是左臂右開。最后的2是步長，表示2個一步，步長默認是1.1字符串數(shù)據(jù)類型將兩個字符串“粘合”在一起連接（+）通過字符串與多個自身連接重復（*）索引和切片是將字符串切成更小片段的有用操作。字符串數(shù)據(jù)類型還支持將字符串放在一起的操作。1字符串數(shù)據(jù)類型>>>s1="hello">>>s2="world">>>s3="!">>>print(s1+s2+s3)helloworld!>>>print(3*s2)worldworldworld>>>print(2*s1+3*s2+3*s3)hellohelloworldworldworld!!!>>>m=len(s1)>>>print(m)51字符串數(shù)據(jù)類型>>>forchinrange(m):...print(s1[ch])...hellO1字符串數(shù)據(jù)類型操作符含義+連接*重復<string>[n]索引<string>[：：]切片len(<string>)長度for<var>in<string>迭代遍歷字符串表4-1Python字符串操作PART2簡單字符串處理2簡單字符串處理認證系統(tǒng)用戶密碼用戶名為每個用戶分配唯一的用戶名用戶的第一個首字母姓氏的最多七個字母2簡單字符串處理def

main():

print("這個程序生成用戶名.\n")

#

獲取用戶姓和名

first

=

input("請輸入你的姓（請以字母表示）:

")

last

=

input("請輸入你的名（請以字母表示）:

")

#

選擇姓的第一個字母和名的七位字母

uname

=

first[0]

+

last[:7]

#

輸出用戶名

print("你的用戶名為:",

uname)

main()換行符2簡單字符串處理假設要打印給定月份數(shù)對應的月份縮寫。程序的輸入是一個int，代表一個月份（1～12），輸出是相應月份的縮寫。months="JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec"monthAbbrev=months[pos:pos+3]

將所有月份名稱存儲在一個大字符串中使用月份號作為分割此字符串的索引2簡單字符串處理MonthNumberPositionJan10Feb23Mar36Apr49表4-2月份縮寫字符串中的位置（1?1）*3=0*3=0字符串索引是從0開始的。2簡單字符串處理defmain():#將月份組成一個大字符串months="JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec"n=int(input("輸入一個月份(1-12):"))#計算第n個月的起始位置pos=(n-1)*3#提取第n個月的名稱monthAbbrev=months[pos:pos+3]#輸出結(jié)果print("月份的英文縮寫為",monthAbbrev+".")main()

字符串作為查找表”方法缺點：僅當字符串都有相同的長度時才有效。PART3列表3列表可以對列表進行切片、連接和索引。>>>list=[1,"hello",2.0,"world"]>>>list[1,'hello',2.0,'world']3列表defmain():#將月份組成一個大字符串months="JanFebMarAprMayJunJulAugSepOctNovDec"n=int(input("輸入一個月份(1-12):"))#計算第n個月的起始位置pos=(n-1)*3#提取第n個月的名稱monthAbbrev=months[pos:pos+3]#輸出結(jié)果print("月份的英文縮寫為",monthAbbrev+".")main()

字符串作為查找表”方法缺點：僅當字符串都有相同的長度時才有效。3列表defmain():#將所有的月份存儲為一個列表months=["Jan","Feb","Mar","Apr","May","Jun","Jul","Aug","Sep","Oct","Nov","Dec"]n=int(input("輸入月份(1-12):"))print("月份的英文縮寫是",months[n-1]+".")main()

字符串和列表的區(qū)別：3列表作為序列列表是可變的。字符串不能再“適當位置”改變。3列表>>>list=[2,3,"a","b"]>>>list[2]=4>>>list[0]=5>>>list[5,3,4,'b']>>>str="helloworld">>>str[2]="r"Traceback(mostrecentcalllast):File"<stdin>",line1,in<module>TypeError:'str'objectdoesnotsupportitemassignment建立了一個數(shù)字與字符混合的列表將索引位置2賦值為4，索引位置0賦值為5列表被成功替換PART4字符串表示4字符串表示A字符串存儲為二進制數(shù)字1和0的序列，每個字符一個數(shù)字。B只要計算機的編碼或者解碼過程一致，用什么數(shù)字表示任何給定字符并不重要。4字符串表示ASCII系統(tǒng)（美國信息交換標準碼）只要操作系統(tǒng)有適當?shù)淖煮w來顯示字符，就可以處理來自任何語言的字符。問題含義用數(shù)字0~127來表示通常計算機鍵盤上有的字符以及被稱為控制代碼的某些特殊值，用于協(xié)調(diào)信息的發(fā)送和接收。以美國為中心的沒有許多其他語言需要的符號Python支持Unicode標準4字符串表示ord函數(shù)返回單個字符的數(shù)字編碼。chr函數(shù)將數(shù)字編碼轉(zhuǎn)換為相應的字符。>>>ord("a")97>>>ord("A")65>>>chr(97)'a'>>>chr(90)'Z'PART5編寫編碼器5編寫編碼器數(shù)字字符串ord和chr函數(shù)：對消息進行編碼forchinmessage:打印字符的unicode碼5編寫編碼器forchinmessage:用戶獲取消息很簡單，只需要一個input即可。5編寫編碼器defmain():print("將文本消息轉(zhuǎn)換為序列")print("消息的unicode碼\n")#獲取編碼消息message=input("輸入待編碼的文本:")print("\nunicode編碼:")#循環(huán)消息并打印出unicode碼forchinmessage:print(ord(ch),end="")print()main()5編寫編碼器將文本消息轉(zhuǎn)換為序列消息的unicode碼輸入待編碼的文本:輕輕的我走了，正如我輕輕的來unicode編碼為:3673136731303402510536208201026529227491229142510536731367313034026469PART6編寫解碼器解碼器程序?qū)⑻崾居脩糨斎胍幌盗蠻nicode數(shù)字，然后打印出帶有相應字符的文本消息。其總體輪廓看起來與編碼器程序非常類似。6編寫解碼器得到要解碼的數(shù)字序列message=""foreachnumberintheinput:將數(shù)字轉(zhuǎn)換為相應的unicode碼將字符添加到消息的末尾打印message6編寫解碼器在循環(huán)之前，累加器變量消息被初始化為空字符串，即不包含字符的字符串（""）每次通過循環(huán)，輸入的一個數(shù)字都被轉(zhuǎn)換為適當?shù)淖址?，并附加到之前?gòu)造的消息末尾6編寫解碼器利用輸入將整個數(shù)字序列讀入為單個字符串將大字符串拆分為一系列較小的字符串，每個字符串代表一個數(shù)字將每個字符串轉(zhuǎn)換為一個數(shù)字，并使用該數(shù)字來產(chǎn)生相應的Unicode字符解碼數(shù)字序列1236編寫解碼器以string,inString的形式獲取數(shù)字序列將inString分解成一系列小字符串message=""foreachnumberintheinput:將數(shù)字轉(zhuǎn)換為相應的unicode碼將字符添加到消息的末尾打印message解碼數(shù)字序列6編寫解碼器將字符串拆分為子串列表默認情況下，在遇到空格時拆分字符串可以指定分隔符split方法6編寫解碼器>>>myString="helloworld!">>>myString.split()['hello','world!']>>>String="a,b,c,d">>>String.split(",")['a','b','c','d']split方法6編寫解碼器split方法獲取單個輸入字符串中的一個點的x和y值，使用split方法將其轉(zhuǎn)換為列表1索引得到的列表，獲取單個字符串部分26編寫解碼器split方法>>>coords=input("輸入點的坐標(x,y):").split(",")輸入點的坐標(x,y):3,5>>>coords['3','5']>>>coords[0]'3'6編寫解碼器解碼器程序應該接受編碼器程序產(chǎn)生的相同格式，即一系列具有空格的Unicode數(shù)字結(jié)果不是數(shù)字列表，而是字符串列表，只是碰巧這些字符串只包含數(shù)字，“可以”解釋為數(shù)字6編寫解碼器defmain():print("將unicode數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為文本字符串")print("文本字符串\n")#獲取數(shù)字序列inString=input("輸入unicode碼:")#遍歷每個子字符串并構(gòu)建Unicode消息message=""fornumStrininString.split():codeNum=int(numStr)message=message+chr(codeNum)print("\n解碼的結(jié)果為:",message)main()編寫解碼器解碼器6編寫解碼器將unicode數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為文本字符串文本字符串輸入unicode碼:3673136731303402510536208201026529227491229142510536731367313034026469解碼的結(jié)果為:輕輕的我走了，正如我輕輕的來解碼器PART7更多字符串方法7更多字符串方法函數(shù)含義s.capitalize()只有第一個字符大寫的s的副本s.center(width)在給定寬度的字段中居中的s的副本s.count(sub)計算s中sub的出現(xiàn)次數(shù)s.find(sub)找到sub出現(xiàn)在s中的第一個位置s.join(list)將列表連接到字符串中，使用s作為分隔符s.ljust(width)類似center，但s是左對齊s.lower()所有字符小寫的s的副本s.lstrip()刪除前導空格的副本s.replace(oldsub,newsub)使用newsub替換s中的所有出現(xiàn)的oldsubs.rfind(sub)類似find，但返回最右邊的位置s.rjust(width)類似center，但s是右對齊s.rstrip()刪除尾部空格的s的副本s.split()將s分割成子字符串列表s.title()s的每個單詞的第一個字符大寫的副本s.upper()所有字符都轉(zhuǎn)換為大寫的s的副本表4-3

一些字符串方法PART8列表的方法8列表的方法append方法可以在列表末尾添加一項。這通常用于每次一項地構(gòu)建列表。squares=[]forxinrange(1,101):

squares.append(x*x)累積器模式在發(fā)揮作用8列表的方法defmain():print("將unicode數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為文本字符串")print("文本字符串\n")#獲取數(shù)字序列inString=input("輸入unicode碼:")#遍歷每個子字符串并構(gòu)建Unicode消息message=""fornumStrininString.split():codeNum=int(numStr)message=message+chr(codeNum)print("\n解碼的結(jié)果為:",message)main()本質(zhì)上創(chuàng)建了到目前為止的完整的message副本，并在一端再加一個字符8列表的方法消息可以作為字符列表來累積，其中每個新字符附加到已有列表的末尾。在列表的末尾添加將“當場”改變列表，而不必將已有內(nèi)容復制到一個新的對象中。一旦我們累積了列表中的所有字符，就可以用join操作將這些字符一下子連接成一個字符串。列表可變的8列表的方法defmain():print("將unicode數(shù)字序列轉(zhuǎn)換為文本字符串")print("文本字符串\n")#獲取待解碼的文本inString=input("輸入unicode碼:")#遍歷每個子字符串并構(gòu)建Unicode消息chars=[]fornumStrininString.split():codeNum=int(numStr)chars.append(chr(codeNum))message="".join(chars)print("\n解碼結(jié)果為:",message)main()PART9元組9元組元組和列表都屬于有序序列數(shù)據(jù)，但元組屬于不可變序列，也就是說不可以修改元組中任何一個元素的值，也無法對元組增加或刪除元素。使用賦值運算符“=”與符號“()”可以創(chuàng)建一個元組，元組中所有元素放在一對小括號“()”中，各元素之間用“,”分隔，系統(tǒng)允許出現(xiàn)空的元組。>>>yz=()>>>yz()>>>11,22,33(11,22,33)>>>(5,6,7)(5,6,7)9元組元組的簡單操作>>>hu=(1,"a"

,True,2.5)>>>print(

hu)(1,"a"

,True,2.5)>>>(aa,bb,cc,dd)=hu>>>bb"a">>>ccTrue9元組可以通過tuple(列表)和list(元組)函數(shù)實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換。>>>hu=(1,"a"

,True,2.5)>>>print(

hu)(1,"a"

,True,2.5)>>>su=list(hu)>>>print(su)[1,"a"

,True,2.5]>>>aa=[1,2,False]>>>print(

aa)[1,2,False]>>>dh=tuple(aa)>>>print(dh)(1,2,False)PART10從編碼到加密10從編碼到加密事實上，我們只是簡單地使用字符到數(shù)字的標準映射，任何有一點計算機科學知識的人都能輕易破解我們的代碼。這個代碼根本沒有什么真正的秘密。為了保密或秘密傳輸而對信息進行編碼的過程稱為“加密”。加密方法的研究是一個日益重要的數(shù)學和計算機科學子領域，稱為“密碼學”。10從編碼到加密個人信息采用安全的編碼來傳輸10從編碼到加密我們的簡單編碼/解碼程序使用非常弱的加密形式，稱為“替換密碼”。原始信息的每個字符被來自“密碼字母表”的相應符號替換，生成的代碼稱為“密文”。10從編碼到加密VS

通過對字母的頻率進行統(tǒng)計分析和簡單的試錯法測試來發(fā)現(xiàn)原始信息。先將消息轉(zhuǎn)換為數(shù)字，然后采用復雜的數(shù)學算法將這些數(shù)字轉(zhuǎn)換成新的數(shù)字。簡單的加密方法加密的現(xiàn)代方法變換基本上是將消息與一些特殊值組合，這稱為“密鑰”。10從編碼到加密為了解密消息，接收方需要具有適當?shù)拿荑€，以便反轉(zhuǎn)編碼，恢復原始消息。加密方法相同的密鑰用于加密和解密消息。希望通信的各方需要知道密鑰，但它必須保密私鑰（也稱為“共享密鑰”）存在用于加密和解密的不同但相關(guān)的密鑰加密密鑰是公開的，而解密密鑰保持私有任何人都可以用公鑰安全地發(fā)送消息進行加密，但只有持有解密密鑰的一方才能夠解密公鑰10從編碼到加密安全網(wǎng)站W(wǎng)eb瀏覽器對信用卡信息進行編碼在因特網(wǎng)上發(fā)送請求信息的公司用正確的私鑰來解密和讀取發(fā)送公共密鑰PART11輸入/輸出作為字符串操作11輸入/輸出作為字符串操作將月份縮寫程序擴展成日期轉(zhuǎn)換。以月/日/年的形式輸入日期數(shù)據(jù)將輸入的數(shù)據(jù)分解為月、日、年將月的字符串轉(zhuǎn)換為第幾月份利用得到的月份來尋找月的名稱再利用日和年生成新的字符串輸出生成的新的字符串輸入“05/24/2015”顯示“May24，2015”11輸入/輸出作為字符串操作dateStr=input("Enteradate(mm/dd/yyyy):")monthStr,dayStr,yearStr=dateStr.split("/")months=["January","February","March","April","May","June","July","August","September","October","November","December"]monthStr=months[int(monthStr)-1]print("Theconverteddateis:",monthStr,dayStr+",",yearStr)獲取日期數(shù)據(jù)索引，從0開始以新的字符串輸出11輸入/輸出作為字符串操作defmain():#獲取日期dateStr=input("輸入日期(月/日/年):")#以斜杠分解日期monthStr,dayStr,yearStr=dateStr.split("/")#得到月的名稱months=["January","February","March","April","May","June","July","August","September","October","November","December"]monthStr=months[int(monthStr)-1]#輸出print("轉(zhuǎn)換的日期為:",monthStr,dayStr+",",yearStr)main()11輸入/輸出作為字符串操作輸入的日期（月/日/年）:04/05/2019轉(zhuǎn)換的日期為:April05,201911輸入/輸出作為字符串操作>>>str(500)'500'>>>value=3.14>>>str(value)'3.14'>>>print("Thevalueis",str(value)+".")Thevalueis3.14.句點11輸入/輸出作為字符串操作函數(shù)含義float(<expr>)將expr轉(zhuǎn)換為浮點值int(<expr>)將expr轉(zhuǎn)換為整數(shù)值str(<expr>)返回expr的字符串表示形式eval(<string>)將字符串作為表達式求值表4-4類型轉(zhuǎn)換函數(shù)PART12字符串格式化基本的字符串操作可以用來構(gòu)建格式正確的輸出12字符串格式化通過較小字符串的切片和連接來構(gòu)建復雜的輸出容易困難Python強大的字符串格式化操作12字符串格式化請輸入你的各種硬幣個數(shù).有多少1元的硬幣:5有多少5角的硬幣:3有多少2角的硬幣:4有多少1角的硬幣:6你擁有的硬幣總額是7.9小數(shù)形式12字符串格式化print("你擁有的硬幣總額是￥{0:0.2f}".format(total))你擁有的硬幣總額是￥7.9012字符串格式化<template-string>.format(<values>)format方法是內(nèi)置的Python字符串方法。12字符串格式化{<index>:<format-specifier>}插槽格式說明12字符串格式化>>>"Ilove{0}{1}{2}".format("python","c++","java")'Ilovepythonc++java'12字符串格式化>>>"{0:3}".format(5)'5'>>>"{0:5}".format(5)'5'>>>"{0:5.3}".format(3.14159)'3.14'>>>"{0:5.3f}".format(3.14159)'3.142'>>>"{0:0.3}".format(3.14159)'3.14'>>>"{0:0.3f}".format(3.14159)'3.142'0:表示插槽，后面的3表示對于正常（非定點）浮點數(shù)，精度表示要打印的有效數(shù)字的個數(shù)對于定點（由指定符末尾的f表示），精度表示小數(shù)位數(shù)"{0:3}{1:2}".format(5,6)‘56’12字符串格式化>>>'輸出左對齊定長為10位[{:<10}]'.format('12')'輸出左對齊定長為10位[12]'>>>'輸出右對齊定長為10位[{:>10}]'.format('12')'輸出右對齊定長為10位[12]'>>>'輸出居中對齊定長為10位，填充x[{:x^10}]'.format('12')'輸出居中對齊定長為10位，填充x[xxxx12xxxx]'默認情況下，數(shù)值是右對齊的，字符串在其字段中是左對齊的。通過在格式說明符的開頭包含顯式調(diào)整字符，可以更改默認行為。PART13更好的零錢計數(shù)器13更好的零錢計數(shù)器total//100＝美元數(shù)total%100＝美分數(shù)代表以分為單位的值用美分來記錄貨幣，并用int來存儲在輸出步驟中將其轉(zhuǎn)換為美元和美分零錢計數(shù)器13更好的零錢計數(shù)器#Aprogramtocalculatethevalueofsomechangeindollarsdefmain():print("ChangeCounter")print()print("請輸入您的各種硬幣個數(shù).")yuan=int(input("有多少1元的硬幣:"))fifty_cents=int(input("有多少5角的硬幣:"))twenty_cents=int(input("有多少2角的硬幣:"))ten_cents=int(input("有多少1角的硬幣:"))total=yuan*100+fifty_cents*50+twenty_cents*20+ten_cents*10print("您擁有的硬幣總額是￥{0}.{1:0>2}".format(total//100,total%100))main()print語句中的字符串格式化包含兩個插槽，一個是int（），另一個是longint（）。PART14文件處理14文件處理1我們需要一些方法將磁盤上的文件與程序中的對象相關(guān)聯(lián)。這個過程稱為“打開”文件。2我們需要一組可以操作文件對象的操作。這至少包括允許我們從文件中讀取信息并將新信息寫入文件的操作。3關(guān)閉文件確保所有必需的記錄工作都已完成，從而保持磁盤上的文件和文件對象之間的一致。14文件處理<variable>=open(<name>,<mode>)

這是一個字符串，提供了磁盤上文件的名稱字符串“r”或“w”14文件處理infile=open("read.txt","r")

14文件處理<file>.readlines()3返回文件中剩余行的列表。每個列表項都是一行，包括結(jié)尾處的換行符。<file>.readline()2返回文件的下一行。即所有文本，直到并包括下一個換行符。1<file>.read()

將文件的全部剩余內(nèi)容作為單個（可能是大的、多行的）字符串返回。14文件處理ifyouhaveadreampleasetrytodoitbecausedreamislovely

有一個txt文件，命名為”a.txt”，文件內(nèi)容為：14文件處理f=open("a.txt",'r')lines=f.read()print(lines)print(type(lines))f.close()

使用read將文件內(nèi)容打印到屏幕上：14文件處理ifyouhaveadreampleasetrytodoitbecausedreamislovely<class'str'>運行結(jié)果：14文件處理f=open('a.txt','r')forlineinopen('a.txt'):line=f.readline()print(line)f.close()readline操作可用于從文件讀取下一行。對readline的連續(xù)調(diào)用從文件中獲取連續(xù)的行。記?。簉eadline返回的字符串總是以換行符結(jié)束，而input會丟棄換行符。14文件處理ifyouhaveadreampleasetrytodoitbecausedreamislovelyine()print(line)f.close()運行情況：14文件處理infile=open(someFile,"r")forlineininfile.readlines():#processthelinehereinfile.close()循環(huán)遍歷文件全部內(nèi)容的一種方法，是使用readlines讀取所有文件，然后循環(huán)遍歷結(jié)果列表。缺點：是文件可能非常大，并且一次將其讀入列表可能占用太多的RAM。14文件處理infile=open(someFile,"r")forlinein