Python编程：集合、字符串与数值计算的深度解析

# Python 编程：集合、字符串与数值计算全解析 ## 1. 集合推导式 在 Python 中，我们可以使用推导式创建集合，这与创建列表的方式类似，只不过集合使用花括号 `{}` 而非方括号 `[]`。Python 会自动去除集合中的重复元素。以下是示例代码： ```python # 列表推导式 list_result = [i * j for i in range(1, 5) for j in range(2, 5)] print(list_result) # 集合推导式 set_result = {i * j for i in range(1, 5) for j in range(2, 5)} print(set_result) ``` 输出结果如下： ``` [2, 3, 4, 4, 6, 8, 6, 9, 12, 8, 12, 16] {2, 3, 4, 6, 8, 9, 12, 16} ``` 从结果可以看出，列表中存在重复元素，而集合会自动去除这些重复元素。 ## 2. 字符串操作 ### 2.1 引号的使用 在 Python 中，我们可以使用单引号、双引号或三引号来界定字符串。Python 通常会使用单引号打印字符串。以下是一些示例： ```python print("Franz") print('Franz') print('Ferdinand') ``` 如果字符串中包含某种引号，可以使用另一种引号作为界定符，或者对引号进行转义。例如： ```python print("That is Franz's cat toy.") print('The ball is Ferdinand\'s.') ``` 对于较长的字符串，可以使用 `+` 运算符进行拼接，或者使用三引号。三引号可以是三个单引号或三个双引号，Python 代码风格指南推荐使用三个双引号。示例如下： ```python long_string = """ I've broken this string over several lines. """ print(long_string) ``` 如果需要在字符串中嵌入换行符，可以使用 `\n` 字符。例如： ```python print("You can see the\nnewline character here.") ``` 另外，如果要在字符串中包含反斜杠，可以使用另一个反斜杠进行转义，或者使用原始字符串（在引号前加 `r`）。示例如下： ```python print("C:\\src\\code\\chapter-01") print(r"C:\src\code\chapter-01") ``` ### 2.2 子字符串测试 可以使用 `in` 和 `not in` 来检查一个字符串是否包含另一个字符串。示例如下： ```python print("Quantum" in "Quantum computing") print("QUANTUM" not in "Quantum computing") ``` 如果不考虑大小写进行比较，可以先对每个字符串使用 `casefold()` 方法。示例如下： ```python print("QUANTUM".casefold() in "Quantum computing".casefold()) ``` Python 还提供了 `upper()`、`lower()` 和 `capitalize()` 方法来改变字符串的大小写。示例如下： ```python print("Charles Darwin".upper()) print("CAUTION: HELMETS MUST BE WORN".lower()) print("this NEEDS to look like A Sentence!".capitalize()) ``` ### 2.3 访问字符 字符串的有效索引范围是从负的字符串长度到字符串长度减 1。可以使用索引来访问字符串中的单个字符，也可以使用 `find()` 方法来定位子字符串在字符串中的位置。示例如下： ```python guitars = "Fender Gibson Taylor" print(guitars[0]) print(guitars[-1]) print(guitars.find("o")) print(guitars.find("o", 12)) print(guitars.find("o", 2, 9)) ``` 如果 `find()` 方法没有找到子字符串，会返回 -1。另外，还可以使用 `index()` 方法，但如果子字符串不存在，`index()` 方法会抛出异常。 ### 2.4 创建字符串 除了使用引号直接创建字符串外，还可以使用 `+` 运算符拼接字符串，或者使用 `join()` 方法将字符串列表拼接成一个字符串。示例如下： ```python letters = "abcd" new_letters = letters + "efg" print(new_letters) words = ['If', 'you', 'have', 'a', 'list'] print("".join(words)) print(' '.join(words)) print('\n'.join(words)) ``` 还可以使用 `replace()` 方法替换字符串中的子字符串。示例如下： ```python print("My favorite guitar is a Fender.".replace("Fender", "Gibson")) print("My favorite guitar is a Fender.".replace("e", "E")) print("My favorite guitar is a Fender.".replace("e", "E", 1)) print("My favorite guitar is a Fender.".replace(" guitar", "")) ``` ### 2.5 字符串迭代 可以使用 `for` 循环遍历字符串中的每个字符。示例如下： ```python characters = [] for c in "Fender": characters.append(c) print(characters) guitars = "Fender Gibson Taylor" for c in guitars: if c.isupper(): print(c) ``` 虽然 Python 中没有字符串推导式，但可以创建一个字符串列表，然后使用 `join()` 方法将它们拼接成一个字符串。示例如下： ```python result = "".join([c for c in "OX63 5WC - SL46 3AP - BN96 0VU" if c.isdigit()]) print(result) ``` 字符串还可以与列表等支持迭代的集合一起使用 `zip()` 函数进行并行遍历。示例如下： ```python for a, b in zip("123", [1, 2, 3]): print(f"{a = } {b = }") ``` ### 2.6 字符串切片 字符串的切片规则与列表类似，但不能将字符串切片放在赋值语句的左侧，因为字符串是不可变的。示例如下： ```python word = "sesquipedalianism" print(word[3:9]) print(word[:7]) print(word[7:]) print(word[::3]) print(word[::-1]) ``` 尝试修改字符串中的字符会引发 `TypeError` 异常。示例如下： `