第4关：收纳的艺术--列表和字典
嗨，很高兴能在第四关遇见你，继续和你一起驰骋在广阔的编程世界里。
当你选择来到第四关，有两件事是不言而喻的。
第一：你是对自己有盼望有要求的，你希望能够真正地掌握Python。
第二：你对我和我们团队是有信心的，你认可了“我能教会你Python”这件事。
基于此，我们之间就达成了某种“契约”关系，你付出一定的时间精力成本，我则负责让你能高效快速入门、上手直至精通Python。
这是我对你许下的承诺，更是我对自己的承诺。无论这是你第1次还是第10次立下的flag：我一定要学会Python，我希望对你而言都会是最后一次。
正所谓少壮不努力，老大转锦鲤。
让我们一起把旗子给拔了吧。：）
话不多说，我们开始正式学习。
首先，来看看我们在第0-3关所学的内容。
0-3关内容
相信你应该还记忆犹新，学得不赖吧？否则应该是没勇气继续挑战了哈哈～
从第4关开始，我们会利用代码来实现更多的功能，我们先来扫一眼接下来的课程表：
0-19关知识点
剩下的16关，除了常规的8个知识关卡，我还设置了3个思维关卡，5个项目实操关卡。
知识关卡的目的是学习Python的基础知识，思维关卡的目的是为你补充一些必要的编程思维知识，实操关卡的目的是手把手带你做出一些编程项目。（我会在具体关卡中再介绍）
随着学习深度的增加，我们的学习难度和理解成本势必也会增加。不过不要担心，我希望这三种类型的关卡能互相结合，可以让你在学完整个课程后，拥有扎实的基本功底。
好了，相信你对整个课程的安排已经有了个大概的认知，现在我们回到这一关的学习任务。
截至目前，我们已经掌握了3种数据类型：整数、浮点数、字符串。这一关我们就要学习两种新的数据类型：列表、字典。
不过在这之前，我想先和你聊一聊“计算机”与“数据”之间水乳交融的关系。
计算机名字里就有【计算】两字，如果计算机离开了数据，就如巧妇难为无米之炊。所以说，数据对于计算机很重要。
总的来说，计算机有3种方式利用数据：
三种方式
第一种：直接使用数据，比如print()语句，可以直接把我们提供的数据打印出来，通常所见即所得。
练习
第二种：计算和加工数据，让我们看个例子：
练习
这两个print语句，计算机都是先【计算和加工数据】，再把print()括号里的数据打印到屏幕里。
我们再看看第三种：用数据做判断是怎么一回事。
练习
可以看出，计算机在这里是【利用数据用做逻辑判断】：
逻辑判断
那现在我们对【计算机】和【数据】的关系有了一定的了解吧，也正因为数据的重要性，所以对于编程新手来说，掌握主要的数据类型是重中之重。
这一关，我们就会接触两种新的数据类型——列表和字典，你会发现，它们比我们学过的“整数、浮点数、字符串”更加高级，更有“包容性”。
为什么这么说呢？前面学的几种类型，每次赋值只能保存一条数据。如果我们需要使用很多数据的时候，就会很不方便。
而列表和字典的作用，就是可以帮我们存储大量数据，让计算机去读取和操作。
列表
知识进程
首先我们来看看列表。为了感受列表的作用，我们来玩玩角色扮演的游戏：
从现在起，你就是一个新班级的班主任了！
第一天，班上来了50个新鲜的面孔。你让学生把名字写在花名册上，方便上课时一个个点名。
如果只能用已学的知识来解决这个问题，我们需要将每个学生的名字都赋值到一个变量名，然后再分别打印。代码是这样的：
点名
但我们知道，在编程世界里，最忌讳的就是“重复性劳动”。这一百行代码打下来，即使是复制粘贴修改的，分分钟也要抓狂。
实际上呢，只要学会了列表和循环（剧透：循环下一关会讲，可先忽略），3行代码就能搞定。
发现了吗？在第一行代码里，赋值号右边不再像字符串那样只能放一个名字，而是放了50个。
这就是我们要新认识的第一个数据类型——列表，下面我会从4个方面来介绍列表的用法。
什么是列表
列表
首先，我们来看看列表（list）的代码格式：
列表格式
图中的['小明','小红','小刚']就是一个列表。
一个列表需要用中括号[ ]把里面的各种数据框起来，里面的每一个数据叫作“元素”。每个元素之间都要用英文逗号隔开。
这就是列表的标准格式，现在请你创建一个列表名为list1的列表，列表里有三个元素：'小明'、18、1.70，并将其打印出来：
例子
老师的答案是这样子的：
举例
恭喜你，成功掌握了列表的规范写法以及打印列表的方法。而且，你也用代码验证了一个知识点：列表很包容，各种类型的数据（整数/浮点数/字符串）无所不能包。
正确答案
不过，很多时候，我们只需要用到列表中的某一个元素，好比老师上课点名时，不会说“所有的同学都站起来回答一下这个问题”。
所以，问题来了：列表中具体的某个元素，要如何取出来？
从列表提取单个元素
提取单个元素
这就涉及到一个新的知识点：偏移量。列表中的各个元素，好比教室里的某排学生那样，是有序地排列的，也就是说，每个元素都有自己的位置编号（即偏移量）。
偏移量
从上图可得：1.偏移量是从0开始的，而非我们习惯的从1开始；2.列表名后加带偏移量的中括号，就能取到相应位置的元素。
所以，我们可以通过偏移量来对列表进行索引（可理解为搜索定位），读取我们所需的元素。
假如你现在要喊小明来回答问题，用代码怎么写呢？请补充下列代码，利用列表的偏移量来打印出'小明'这个元素。
例子运行结果
老师的答案是这样子的：
答案
现在我们已经知道了如何从列表中取出一个元素，那如果要同时取好几个呢？所以我们接着学习如何从列表中取出多个元素。
从列表提取多个元素
提取多个元素
这次，老师不会直接告诉你需要用到的知识，而是想让你自己总结出规律。
请运行以下代码，对比代码和终端最后的结果，尝试发现当中的规律。老师过会儿会考考你。
一个提醒：
下列:左右两边的数字指的是列表中元素的偏移量，记住偏移量（索引）始终是从0开始的。
运行结果
上面这种用冒号来截取列表元素的操作叫作切片，顾名思义，就是将列表的某个片段拿出来处理。这种切片的方式可以让我们从列表中取出多个元素。
从列表中取出多个元素
口诀
答对了！
前半句：
冒号左边空，就要从偏移量为0的元素开始取；
右边空，就要取到列表的最后一个元素。
后半句：
冒号左边数字对应的元素要拿，右边的不动（可再回顾下代码）。
列表切片口诀是：
左右空，取到头
左要取，右不取
现在就请你来试验一下吧，请修改代码，用切片将列表中小明和小红两个元素一起取出来。
答案
老师的答案是这样子的：
答案
另外，我们要注意一个细节：偏移量取到的是列表中的元素，而切片则是截取了列表的某部分，所以还是列表，请你运行下列代码看一看。
运行
答案
学完了如何取出列表中的元素，我们接着往下看。
给列表增加/删除元素
增加、删除元素
过了一周，你正上着课呢，教导主任突然领了一个新学生“小美”，说是转校生，要插到你们班。这时，我们就需要用到append()函数给列表增加元素，append的意思是附加，增补。
我们还是通过代码来试验一番，请你运行代码，并思考规律：（注：报错后，可读一下报错信息，然后在第6行开头加个#号，将其注释掉再运行）
你发现规律了吗？我们来解读一下报错信息和代码的结果：
异常
这句话的意思是：append后的括号里只能接受一个参数，但却给了两个，也就是4和5。所以，用append()给列表增加元素，每次只能增加一个元素。
错误答案
答案是D，append函数并不生成一个新列表，而是让列表末尾新增一个元素。而且，列表长度可变，理论容量无限，所以支持任意的嵌套。
现在，请你把小美加入students列表中，并打印出列表，注意格式是列表名.append( ):
答案
老师的答案是这样子的：
答案
很棒哟～现在你已经知道如何增添列表中的元素了。
又是新的一天，你接到一个电话，小红生病请假了，今天不来上课。所以，你要将小红从列表中删除。
提示：需要用到del语句。请你先读一下Python官方文档对“del语句”的解释：（懂得阅读官方文档也是编程学习中一个重要能力）
解释del语句
请你根据上图中的知识，补全下面的代码，将'小红'从列表中删除，并打印出来：（语法是：del 列表名[元素的索引]）
答案
事实上del语句非常方便，既能删除一个元素，也能一次删除多个元素（原理和切片类似，左取右不取）
至此，我们对列表的基本概况已经摸了个遍，是时候总结一下了：
列表总结
掌握了这些，列表这种数据类型，你就算入门了。后续就是在练习和项目中不断积累经验，活用列表。接下来我们就来学习另外一种数据类型。
数据类型：字典
字典
众所周知，一个老师的日常就是出卷、改卷。这次期中考呢，小明、小红、小刚分别考了95、90和90分。
假如我们还用列表来装数据的话，我们需要新创建一个列表来专门放分数，而且要保证和姓名的顺序是一致的，很麻烦。
所以类似这种名字和数值（如分数、身高、体重等）两种数据存在一一对应的情况，用第二种数据类型——“字典”（dictionary）来存储会更方便。
什么是字典
字典
同样的，我们先来看一下字典是长怎么样的：
字典长得样子
仔细看下，字典和列表有3个地方是一样的：
1.有名称；
2.要用=赋值；
3.用逗号作为元素间的分隔符。
而不一样的有两处：1.列表外层用的是中括号[ ]，字典的外层是大括号{ }；
列表和字典
列表中的元素是自成一体的，而字典的元素是由一个个键值对构成的，用英文冒号连接。如'小明':95，其中我们把'小明'叫键（key），95叫值(value)。
这样唯一的键和对应的值形成的组合，我们就叫做【键值对】，上述字典就有3个【键值对】：'小明':95、'小红':90、'小刚':90。
如果不想口算，我们可以用len()函数来得出一个列表或者字典的长度（元素个数），括号里放列表或字典名称。
举例
这里需要强调的是，字典中的键具备唯一性，而值可重复。也就是说字典里不能同时包含两个“小明”的键，但却可以同时有两个同为“90”的值。
提取元素
现在，我们尝试将小明的成绩从字典里打印出来。这就涉及到字典的索引，和列表通过偏移量来索引不同，字典靠的是键。
打印字典的键值
这便是从字典中提取对应的值的用法。和列表相似的是要用[ ]，不过因为字典没有偏移量，所以在中括号中应该写键的名称，即字典名[字典的键]。
现在请你将小红的成绩也打印出来吧，亲手打打代码，才能快速掌握。
打印字典
老师的答案是这样子的：
现在你也知道如何取出字典里的值了。
小刚拿到试卷后，下课后来找你，说把他总分算错了，应该是92分。你看了一下，发现还真的是。于是，你在成绩册上将90划掉，改成了92。
这个操作在代码里对应的是字典的删除和增加。
给字典增加/删除元素
删除、增加字典中的元素
我们还是先来看一个例子，运行下面的代码，留意字典怎么删除以及新增键值对：
我们可以发现：删除字典里键值对的代码是del语句del 字典名[键]，而新增键值对要用到赋值语句，字典名[键]=值。
那么，请你把小刚的成绩改成92分吧。对了，新来的小美也考了，得了85。请你对字典里进行修改和新增，然后将整个字典都打印出来。
老师的答案是这样子的：
好了。至此，我们可以总结一下字典的基础知识：
字典
列表和字典的异同
列表和字典同作为Python里能存储多条数据的数据类型，有许多共同点，也有值得我们注意的不同点，那么接下来我们先来看看不同点。
列表和字典的不同点
一个很重要的不同点是列表中的元素是有自己明确的“位置”的，所以即使看似相同的元素，只要在列表所处的位置不同，它们就是两个不同的列表。我们来看看代码：
而字典相比起来就显得随和很多，调动顺序也不影响。因为列表中的数据是有序排列的，而字典中的数据是随机排列的。
这也是为什么两者数据读取方法会不同的原因：列表有序，要用偏移量定位；字典无序，便通过唯一的键来取值。
列表和字典的相同点：
我们先来看第一个共同点：在列表和字典中，如果要修改元素，都可用赋值语句来完成。看一下代码：
代码
所以，上面修改小刚成绩的时候，其实直接用赋值语句即可，del语句通常是用来删除确定不需要的键值对。
第二个共同点其实之前已经略有提及，即支持任意嵌套。除之前学过的数据类型外，列表可嵌套其他列表和字典，字典也可嵌套其他字典和列表。
先来看看第一种情况：列表嵌套列表。你在班级里成立了以四人为单位的学习小组。这时，列表的形式可以写成：
列表嵌套列表
students这个列表是由两个子列表组成的，现在有个问题是：我们要怎么把小芳取出来呢？
可能你数着小芳是列表的第7个元素(从0开始)，所以想students[7]不就能取到小芳吗？
事情当然没有那么简单，当我们在提取这种多级嵌套的列表/字典时，要一层一层地取出来，就像剥洋葱一样：
一层一层的取
现在，我们确定了小芳是在students[1]的列表里，继续往下看。
层层剥洋葱
小芳是students[1]列表里的第三个元素，所以要取出小芳，代码可以这么写：
现在，发挥你的聪明才智，从列表中取出小兰，并打印出来吧。
取出小兰
老师的答案是这样子的：
接下来，我们再来看看第二种情况：字典嵌套字典。
和列表嵌套列表也是类似的，需要一层一层取出来，比如说要取出小芳的成绩，代码是这样写：
取小芳
请你仔细观察上面的代码，然后尝试取出小刚的成绩。
小芳
真棒，给你100分都不怕你骄傲！
老师的答案是这样子的：
小刚
我们再来提高下难度，看看列表和字典相互嵌套的情况，可以将代码和注释结合起来看。
代码、注释结合看
同样，现在请你自己试验一下吧，请在下列代码基础上 1.打印出字典students里的小刚 2.打印出列表scores里小刚的分数100。
取小刚及其分数
老师的答案是这样子的：
答案
相信你能成功做出来吧？为你鼓掌！祝贺你，对这两位新朋友的认识又更进一步。
那么，这一关的任务已经圆满完成啦。记得多复习，课后练习也要去做，能帮助你更好更快地巩固所学知识。
下一关，我们会开始接触Python里非常重要的工具——循环，有了它，许多重复性工作就可以让计算机帮我们完成。下一关见！
练习1
练习
步骤讲解
第一步
运行通过
第二步
运行通过
第三步
运行通过
完成作业
练习二、找到那只狼
练习二
答案
完成作业
