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1. 字符串概念

1.1 字符串的创建

字符串（String）是由一系列字符组成的数据类型。在Python中，字符串是不可变类型，即一旦创建就不能修改其中的字符。

可以使用单引号 ' 或双引号 " 来创建字符串，也可以使用三引号（单引号或双引号）来创建多行字符串。

# 单引号创建字符串
a = 'hello'
print(type(a))  # <class 'str'># 双引号创建字符串
b = "world"
print(type(b))  # <class 'str'># 多行字符串，使用三引号
c = '''This is
a multi-line
string'''
print(c)

1.2 字符串的访问和操作

1.2.1 下标访问

字符串可以通过下标来访问每个字符。下标从0开始，也可以使用负数下标来从末尾访问字符。

a = "hello"
print(a[0])  # h
print(a[-1])  # o

1.2.2 切片操作

字符串支持切片操作，可以截取字符串的一部分。切片语法类似于列表：a[start:end:step]。

a = "hello"
print(a[1:4])  # "ell"
print(a[:3])   # "hel"
print(a[::2])  # "hlo"

1.2.3 字符串的拼接和重复

使用 + 运算符可以拼接字符串，使用 * 运算符可以重复字符串。

a = "hello"
b = "world"
print(a + " " + b)  # "hello world"
print(a * 3)  # "hellohellohello"

1.2.4 字符串的长度

使用 len() 函数可以获取字符串的长度。

a = "hello"
print(len(a))  # 5

1.3 字符串的方法

字符串提供了许多常用的方法，以下是一些常用的字符串方法：

• lower()：将字符串转换为小写。
• upper()：将字符串转换为大写。
• strip()：去除字符串两端的空格。
• replace()：替换字符串中的指定字符。
• split()：将字符串按照指定的分隔符拆分成列表。

a = "  Hello World  "
print(a.lower())  # "hello world"
print(a.upper())  # "HELLO WORLD"
print(a.strip())  # "Hello World"
print(a.replace("World", "Python"))  # "  Hello Python  "
print(a.split())  # ['Hello', 'World']

1.4 字符串的查找和替换

• in 和 not in：用来判断子字符串是否存在于字符串中。
• find()：返回子字符串第一次出现的位置，如果不存在返回 -1。
• count()：返回子字符串在字符串中出现的次数。

a = "hello world"
print("world" in a)  # True
print(a.find("world"))  # 6
print(a.count("l"))  # 3

1.5 字符串格式化

Python支持字符串格式化，通过%运算符或str.format()方法来实现。

1.5.1 使用 % 运算符

name = "John"
age = 25
print("My name is %s and I am %d years old." % (name, age))

1.5.2 使用 str.format()

print("My name is {} and I am {} years old.".format(name, age))

1.5.3 使用 f-string（Python 3.6 及以上版本）

print(f"My name is {name} and I am {age} years old.")

1.6 字符串的编码和解码

Python中的字符串是Unicode编码，而在处理文件或者网络通信时，可能需要将字符串转化为字节流（bytes）。可以使用encode()方法将字符串编码为字节流，使用decode()方法将字节流解码为字符串。

a = "hello"
b = a.encode('utf-8')  # 编码为字节流
print(b)  # b'hello'
c = b.decode('utf-8')  # 解码回字符串
print(c)  # hello

2. 集合概念

2.1 集合的创建

集合（Set）是一种无序、不重复的元素集合。在Python中，集合是可变的数据类型，集合的元素必须是不可变类型（如数字、字符串、元组等）。集合不支持索引、切片和其他序列类的操作。

集合可以通过花括号 {} 或者 set() 函数来创建。

# 使用花括号创建集合
a = {1, 2, 3, 4, 5}
print(type(a))  # <class 'set'># 使用 set() 函数创建集合
b = set([1, 2, 3, 4, 5])
print(type(b))  # <class 'set'>

2.2 集合的基本操作

2.2.1 添加元素

使用 add() 方法向集合中添加元素。如果元素已经存在，集合不会添加重复的元素。

a = {1, 2, 3}
a.add(4)
a.add(2)  # 不会重复添加2
print(a)  # {1, 2, 3, 4}

2.2.2 删除元素

可以使用 remove() 或 discard() 方法删除集合中的元素。remove() 在元素不存在时会抛出异常，而 discard() 如果元素不存在则不会做任何操作。

a = {1, 2, 3, 4}
a.remove(3)  # 删除元素3
# a.remove(5)  # 如果元素5不存在会抛出 KeyError 异常
a.discard(5)  # 不会抛出异常
print(a)  # {1, 2, 4}

2.2.3 集合的运算

集合支持一些常见的数学运算，比如并集、交集、差集等。

• |：并集
• &：交集
• -：差集
• ^：对称差集（即两个集合中不重复的元素）

a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}print(a | b)  # 并集 {1, 2, 3, 4, 5}
print(a & b)  # 交集 {3}
print(a - b)  # 差集 {1, 2}
print(a ^ b)  # 对称差集 {1, 2, 4, 5}

2.2.4 集合的遍历

可以使用 for 循环遍历集合中的元素。

a = {1, 2, 3, 4}
for elem in a:print(elem)

2.3 集合的判断

• in：判断一个元素是否存在于集合中。
• not in：判断一个元素是否不在集合中。

a = {1, 2, 3, 4}
print(2 in a)  # True
print(5 not in a)  # True

2.4 集合的清空和复制

• 使用 clear() 方法清空集合。
• 使用 copy() 方法复制集合。

a = {1, 2, 3}
b = a.copy()  # 复制集合
a.clear()  # 清空集合
print(a)  # set()
print(b)  # {1, 2, 3}

2.5 集合的特点

• 无序性：集合中的元素没有顺序。
• 唯一性：集合中的元素是唯一的，不能重复。

a = {1, 2, 3, 3, 4}
print(a)  # {1, 2, 3, 4}，自动去重

集合是非常适合用于去重和进行集合运算的工具，可以高效地进行元素的查找、插入、删除等操作。