Python的精髓竟然是方括號、花括號和圓括號！

和其餘編程語言相比，什麼纔是Python獨一無二的特點呢？不少程序員會說，縮進。的確，縮進是Python語言的標誌性特色，但這只是外在的、形式上的。從語言特性層面講，Python的特色是什麼呢？我嘗試着搜索了一下，最具表明性的答案分別是語法簡潔、簡單易學、代碼高效、功能強大等四項。仔細品味這四項，我仍是以爲，這是Python語言表現出來的使用效果或用戶感覺，仍然不是語言特性層面的特點。

換個說法，到底是Python的哪些語言特性使得人們廣泛認爲Python具備語法簡潔、簡單易學、代碼高效、功能強大的特色呢？我我的認爲，這要歸功於列表（list）、字典（dict）、元組（tuple）和集合（set）這「四大金剛」。儘管整型（int）、浮點型（float）和字符串（str）也很重要，但這三種對象相對於其餘編程語言來講，差別並不像「四大金剛」那樣明顯。能夠絕不誇張地說，列表、字典、元組和集合表明了Python語言的核心和基礎，同時也是Python的精髓所在。學會使用列表、字典、元組和集合，就意味着掌握了Python這門編程語言。

若是承認這個觀點，那麼，Python的精髓就從列表、字典、元組和集合等「四大金剛」，演變成由方括號、花括號和圓括號組成的「括號族」。
1. 方括號

方括號幾乎是全部編程語言的第一符號。這裏的第一，並非指使用頻率，而是指這個符號展示出的編程語言的內涵和創造力。事實上，就符號的使用頻率而言，方括號也可能排在首位——只是個人直覺，並無統計數據支持。
1.1 建立列表

對於初學者來講，建立列表最經常使用的方法就是用一對方括號。

>>> a = []
>>> a
[]
>>> b = [3.14, False, 'x', None]
>>> b
[3.14, False, 'x', None]

即使是老鳥，也會大量使用方括號建立列表，尤爲是使用推導式建立列表的狀況下。

>>> c = [i**2 for i in range(5)]
>>> c
[0, 1, 4, 9, 16]

但我一直以爲，方括號就像口語或俚語，太過隨便。我更喜歡使用嚴謹的list()來建立列表。使用list()建立列表，是list類的實例化的標準方法，能夠體會list類的構造函數如何適應不一樣類型的參數。

>>> a = list()
>>> a
[]
>>> b = list((3.14, False, 'x', None))
>>> b
[3.14, False, 'x', None]
>>> c = list({1,2,3})
>>> c
[1, 2, 3]
>>> d = list({'x':1,'y':2,'z':3})
>>> d
['x', 'y', 'z']
>>> e = list(range(5))
>>> e
[0, 1, 2, 3, 4]
>>> f = list('*'*i for i in range(5))
>>> f
['', '*', '**', '***', '****']

1.2 列表的索引

方括號能夠建立列表，但方括號並不等同於列表，由於方括號還用來索引。

>>> [3.14, False, 'x', None][2]
'x'
>>> [3.14, False, 'x', None][-2]
'x'
>>> [3.14, False, 'x', None][1:]
[False, 'x', None]
>>> [3.14, False, 'x', None][:-1]
[3.14, False, 'x']
>>> [3.14, False, 'x', None][::2]
[3.14, 'x']
>>> [3.14, False, 'x', None][::-1]
[None, 'x', False, 3.14]

列表的索引很是靈活，尤爲是引入了負數索引，用-1表示最後一個元素或逆序，實屬喜大普奔。上面的操做，屬於經常使用索引方式，若是能讀懂下面的代碼，說明你已經具有了足夠深的功力。

>>> a = [3.14, False, 'x', None]
>>> a[2:2] = [1,2,3]
>>> a
[3.14, False, 1, 2, 3, 'x', None]

1.3 列表的方法

對於列表對象的方法若是能信手拈來，那就是Python高手了。

>>> a = [3.14, False, 'x', None]
>>> a.index('x')
2
>>> a.append([1,2,3])
>>> a
[3.14, False, 'x', None, [1, 2, 3]]
>>> a[-1].insert(1, 'ok')
>>> a
[3.14, False, 'x', None, [1, 'ok', 2, 3]]
>>> a.remove(False)
>>> a
[3.14, 'x', None, [1, 'ok', 2, 3]]
>>> a.pop(1)
'x'
>>> a
[3.14, None, [1, 'ok', 2, 3]]
>>> a.pop()
[1, 'ok', 2, 3]
>>> a
[3.14, None]

2. 花括號

花括號表明字典對象，大多數初學者都這樣認爲。然而，這是錯誤的，至少是片面的。下面的代碼中，a和b都是用花括號創造出來的對象，卻一個是字典，一個是集合。

>>> a = {}
>>> a
{}
>>> b = {'x','y','z'}
>>> b
{'y', 'z', 'x'}
>>> type(a)
<class 'dict'>
>>> type(b)
<class 'set'>

原來，Python用花括號表示字典和集合兩種對象：花括號內是空的，或者是鍵值對的，表示字典；花括號內是無重複元素的，表示集合。爲了避免引發誤會，我習慣用dict()來生成字典，用set()來生成集合。

>>> dict()
{}
>>> dict({'x':1, 'y':2, 'z':3})
{'x': 1, 'y': 2, 'z': 3}
>>> dict((('x',1), ('y',2), ('z',3)))
{'x': 1, 'y': 2, 'z': 3}
>>> dict.fromkeys('xyz')
{'x': None, 'y': None, 'z': None}
>>> dict.fromkeys('abc', 0)
{'a': 0, 'b': 0, 'c': 0}
>>> set((3,4,5))
{3, 4, 5}
>>> set({'x':1, 'y':2, 'z':3})
{'y', 'z', 'x'}
>>> set([3,3,4,4,5,5])
{3, 4, 5}

編碼實踐中，雖然在某些狀況下集合是無可替代的，但集合的使用頻率是「四大金剛」中最低的，咱們這裏不展開討論，只說說字典的使用技巧。
2.1 判斷一個鍵是否存在於字典中

Py2時代，dict對象曾經有has_key()的方法，用來判斷是否包含某個鍵。py3捨棄了這個方法,判斷一個鍵是否存在於字典中，只能使用in這樣的方法了。

>>> a = dict({'x':1, 'y':2, 'z':3})
>>> 'x' in a
True
>>> 'v' in a
False

2.2 向字典中添加一個新鍵或更新鍵值

不少人喜歡用對字典的一個鍵賦值的方法，實現向字典中添加一個新鍵或更新鍵值。

>>> a = dict()
>>> a['name'] = 'xufive'
>>> a
{'name': 'xufive'}

我不推薦這樣的方式，使用update()才更有儀式感，還能夠一次添加或修改多個鍵。

>>> a = dict()
>>> a.update({'name':'xufive', 'gender':'男'})
>>> a
{'name': 'xufive', 'gender': '男'}

2.3 從字典中獲取一個鍵值

a['age']是最經常使用的方式，可是也還會遇到鍵不存在的異常。下面的方法值得推薦。

>>> a.get('age', 18)
18

2.4 獲取字典的所有鍵、所有值、所有鍵值對

dict類提供了keys()、values()和items()等三個方法分別返回字典的所有鍵、所有值和所有鍵值對。須要注意的是，返回結果並不是列表，而是迭代器。若是你須要列表形式的返回結果，請使用list()轉換。

>>> a = dict()
>>> a.update({'name':'xufive', 'gender':'男'})
>>> list(a.keys())
['name', 'gender']
>>> list(a.values())
['xufive', '男']
>>> list(a.items())
[('name', 'xufive'), ('gender', '男')]

2.5 遍歷字典

遍歷字典的時候，不少同窗或寫成遍歷字典的keys()。其實，不須要這麼麻煩，能夠像下面這樣直接遍歷。

>>> a = dict([('name', 'xufive'), ('gender', '男')])
>>> for key in a:
        print(key, a[key])
    
name xufive
gender 男

3. 圓括號

圓括號表明元組對象，這麼說應該沒有問題吧？的確，聽起來沒有問題，但在元組的使用上，我相信每一個初學者都會跌進同一個深坑至少一次。
3.1 必入之淺坑

元組不用於列表的最顯著的特色，就是沒法更新元素的值。忘記或者忽略這一點，就會入坑。

>>> a = (3, 4)
>>> a[0] = 5
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#14>", line 1, in <module>
    a[0] = 5
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

3.2 必入之深坑

使用了多年Python以後，我曾經寫出的最糟糕的bug，就是下面這一段代碼。

>>> import threading
>>> def do_something(name):
        print('My name is %s.'%name)
    
>>> th = threading.Thread(target=do_something, args=('xufive'))
>>> th.start()
Exception in thread Thread-1:
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\xufive\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\threading.py", line 926, in _bootstrap_inner
    Custom Domain by Bitly()
  File "C:\Users\xufive\AppData\Local\Programs\Python\Python37\lib\threading.py", line 870, in run
    self._target(*self._args, **self._kwargs)
TypeError: do_something() takes 1 positional argument but 6 were given

我分明只提供了1個參數，卻提示說給出了6個參數，爲何呢？原來，元組初始化時，若是隻有單個參數，則必須在單個參數以後增長一個逗號（，），不然，初始化結果僅返回原參數。

 a = (5)
>>> a
5
>>> type(a)
<class 'int'>
>>> b = ('xyz')
>>> b
'xyz'
>>> type(b)
<class 'str'>
>>> a, b = (5,), ('xyz',)
>>> a, b
((5,), ('xyz',))
>>> type(a), type(b)
(<class 'tuple'>, <class 'tuple'>)

3.3 單星號解包元組

格式化輸出字符串時，C語言風格是個人最愛。當有多個%須要匹配時，下面也許是最天然而然的寫法。

>>> args = (95,99,100)
>>> '%s：語文%d分，數學%d分，英語%d分'%('天元浪子', args[0], args[1], args[2])
'天元浪子：語文95分，數學99分，英語100分'

[點擊並拖拽以移動]

正確當然正確，但不夠精彩。滿分寫法應該是這樣的。

>>> args = (95,99,100)
>>> '%s：語文%d分，數學%d分，英語%d分'%('天元浪子', *args)
'天元浪子：語文95分，數學99分，英語100分'

3.4 爲何要使用元組？

既然元組的元素不可改變，那爲何還要使用元組呢？使用列表代替元組不是更方便嗎？誠然，在多數狀況下，可使用列表代替元組，但下面的例子卻能夠證實，列表沒法代替元組。

>>> s = {1,'x',(3,4,5)}
>>> s
{1, (3, 4, 5), 'x'}
>>> s = {1,'x',[3,4,5]}
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#32>", line 1, in <module>
    s = {1,'x',[3,4,5]}
TypeError: unhashable type: 'list'

咱們能夠將元組加到集合中，但列表不行，由於列表是不可哈希（unhashable）的。理解這一點並不困難：列表元素能夠被動態改變，因此沒有一個固定不變的哈希值——這與集合要求的元素惟一性衝突；而元組的元素被禁止更新，其哈希值在整個生命週期都不會變化，所以能夠成爲集合的元素。

顯然，元組和列表有着徹底不一樣的存儲方式。由於不用考慮更新問題，元組的速度性能要遠優於列表。優先使用元組，應該成爲Python程序員遵循的一條基本原則。

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