组合数据类型有几类？各种类型特点是什么？

组合数据类型可以将多个数据组织起来，根据数据组织方式的不同，Python的组合数据类型可分成三类：序列类型、集合类型和映射类型，如图1所示。

图1 组合数据类型的分类

下面对图1中的这三种类型进行介绍。

（1）序列存储一组排列有序的元素，每个元素的类型可以不同，通过索引可以锁定序列中的指定元素。

（2）集合同样存储一组数据，它要求其中的数据必须唯一，但不要求数据间有序。

（3）映射类型的数据中存储的每个元素都是一个键值对，通过键值对的键可以迅速获得对应的值。

1.序列类型

序列类型来源于数学概念中的数列。数列是按一定顺序排成一列的一组数，每个数称为这个数列的项，每项不是在其它项之前，就是在其它项之后。存储n项元素的数列{an}的定义如下：

需要注意的是，数列的索引从0开始。通过索引i可以访问数列中的第i-1项，例如通过s1可获取数列{Sn}中的第2项。

序列类型在数列的基础上进行了拓展，Python中的序列支持双向索引：正向递增索引和反向递减索引，如图2所示。

图2 序列的索引体系

正向递增索引从左向右依次递增，第一个元素的索引为0，第二个元素的索引为1，以此类推；反向递减索引从右向左依次递减，最后一个元素的索引为-1，倒数第二个元素的索引为-2，以此类推。

Python中的序列主要有三种：字符串、列表和元组，关于它们的介绍如下：

（1） 字符串是由单一字符组成的不可修改的序列类型。

（2） 列表是一个可以修改的序列类型，使用相对更加灵活。

（3） 元组是一个不可变的序列类型，构建好以后不可以进行任何修改。

上述序列中的字符串已在第3章中讲解，后续会在第6.2节对另外两种序列——列表和元组做进一步讲解。

2.集合类型

数学中的集合是指具有某种特定性质的对象汇总而成的集体，其中构建集合的这些对象称为该集合的元素。例如，成年人集合的每一个元素都是已满18周岁的人。通常用大写字母如A、B、S、……表示集合，用小写字母如a、b、c、……表示集合的元素。集合中的元素具有三个特征，具体如下。

（1）确定性：给定一个集合，那么任何一个元素是否在集合中就确定了。例如，地球的四大洋构成一个集合，其内部的元素太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋是确定的。

（2）互异性：集合中的元素互不相同。

（3）无序性：集合中的元素没有顺序，顺序不同但元素相同的集合可视为同一集合。

Python集合与数学中的集合概念一致，也具备以上三个特性。Python要求放入集合中的元素必须是不可变类型，Python中的整型、浮点型、字符串类型和元组属于不可变类型，列表、字典及集合本身都属于可变的数据类型。对于所有的数据类型而言，它们只要能进行哈希运算，就可以作为集合中的元素出现。

3.映射类型

在数学中，设A、B是两个非空集合，若按某个确定的对应法则f，使集合A中的任意一个元素x，在集合B中都有唯一确定的元素y与之对应，则称f为从集合A到集合B的一个映射。映射关系示例如图3所示。

图3 映射关系实例

映射类型也称做可变的哈希表（散列表），哈希表是一种数据结构，表中存储存在映射关系的键值对，其中值为实际存储的数据，键为查找数据时使用的关键字。哈希表具有很好的查询性能，使用键可以快速地定位值。

Python中同样采用“键-值”这种形式存储数据间的映射关系。字典是Python唯一的内建映射类型，字典的键必须遵守以下两个原则：

（1）每个键只能对应一个值，不允许同一个键在字典中重复出现。

（2）字典中的键是不可变类型。

多学一招：哈希算法

哈希（hash，散列）算法是将任意长度的二进制值映射为固定长度的较小二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是原数据唯一且极其紧凑的数值表示形式，哪怕只更改原数据的一个字母，再次散列后产生的都是不同的值。若要找到散列为同一个值的两个不同的输入，在计算上是不可能的，所以数据的哈希值可以检验数据的完整性。

Python提供了适用于哈希算法的函数hash()，该函数可以获取大多数数据（如字符串、数字）的哈希值。例如：

>>> hash("HeiMa")
1296313009587961352
>>> hash("123456")
-8765639574853590066
>>> hash("HeiMa123456")
9132461567425907503

由此看出，哈希值与哈希前的数据组合无关。



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