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python教程十八 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

三只小菜猿 2023-02-15 11:17:56
簡介列表方法使得列表可以很方便的作為一個堆棧來使用,堆棧作為特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),最先進(jìn)入的元素最后一個被釋放(后進(jìn)先出)。通常應(yīng)用程序?qū)⒁恍┎僮鲬?yīng)用于某個序列的每個元素,用其獲得的結(jié)果作為生成新列表的元素,或者根據(jù)確定的判定條件創(chuàng)建子序列。后者創(chuàng)建一個空的字典,下一節(jié)我們會介紹這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Python中列表是可變的,這是它區(qū)別于字符串和元組的最重要的特點,一句話概括即:列表可以修改,而字符串和元組不能。序列是以連續(xù)的整數(shù)為索引,與此不同的是,字典以關(guān)鍵字為索引,關(guān)鍵字可以是任意不可變類型,通常用字符串或數(shù)值。

列表

Python中列表是可變的,這是它區(qū)別于字符串和元組的最重要的特點,一句話概括即:列表可以修改,而字符串和元組不能。

以下是 Python 中列表的方法:

方法描述
list.append(x)把一個元素添加到列表的結(jié)尾,相當(dāng)于 a[len(a):] = [x]。
list.extend(L)通過添加指定列表的所有元素來擴(kuò)充列表,相當(dāng)于 a[len(a):] = L。
list.insert(i, x)在指定位置插入一個元素。第一個參數(shù)是準(zhǔn)備插入到其前面的那個元素的索引,例如 a.insert(0, x) 會插入到整個列表之前,而 a.insert(len(a), x) 相當(dāng)于 a.append(x) 。
list.remove(x)刪除列表中值為 x 的第一個元素。如果沒有這樣的元素,就會返回一個錯誤。
list.pop([i])從列表的指定位置移除元素,并將其返回。如果沒有指定索引,a.pop()返回最后一個元素。元素隨即從列表中被移除。(方法中 i 兩邊的方括號表示這個參數(shù)是可選的,而不是要求你輸入一對方括號,你會經(jīng)常在 Python 庫參考手冊中遇到這樣的標(biāo)記。)
list.clear()移除列表中的所有項,等于del a[:]。
list.index(x)返回列表中第一個值為 x 的元素的索引。如果沒有匹配的元素就會返回一個錯誤。
list.count(x)返回 x 在列表中出現(xiàn)的次數(shù)。
list.sort()對列表中的元素進(jìn)行排序。
list.reverse()倒排列表中的元素。
list.copy()返回列表的淺復(fù)制,等于a[:]。

下面示例演示了列表的大部分方法:

>>> a = [66.2533333311234.5]
>>> print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))
2 1 0
>>> a.insert(2-1)
>>> a.append(333)
>>> a
[66.25333-133311234.5333]
>>> a.index(333)
1
>>> a.remove(333)
>>> a
[66.25-133311234.5333]
>>> a.reverse()
>>> a
[3331234.51333-166.25]
>>> a.sort()
>>> a
[-1166.253333331234.5]

注意:類似 insert, remove 或 sort 等修改列表的方法沒有返回值。

將列表當(dāng)做堆棧使用

列表方法使得列表可以很方便的作為一個堆棧來使用,堆棧作為特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),最先進(jìn)入的元素最后一個被釋放(后進(jìn)先出)。用 append() 方法可以把一個元素添加到堆棧頂。用不指定索引的 pop() 方法可以把一個元素從堆棧頂釋放出來。例如:

>>> stack = [345]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[34567]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3456]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[34]

將列表當(dāng)作隊列使用

也可以把列表當(dāng)做隊列用,只是在隊列里第一加入的元素,第一個取出來;但是拿列表用作這樣的目的效率不高。在列表的最后添加或者彈出元素速度快,然而在列表里插入或者從頭部彈出速度卻不快(因為所有其他的元素都得一個一個地移動)。

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric""John""Michael"])
>>> queue.append("Terry")           # Terry arrives
>>> queue.append("Graham")          # Graham arrives
>>> queue.popleft()                 # The first to arrive now leaves
'Eric'
>>> queue.popleft()                 # The second to arrive now leaves
'John'
>>> queue                           # Remaining queue in order of arrival
deque(['Michael''Terry''Graham'])

列表推導(dǎo)式

列表推導(dǎo)式提供了從序列創(chuàng)建列表的簡單途徑。通常應(yīng)用程序?qū)⒁恍┎僮鲬?yīng)用于某個序列的每個元素,用其獲得的結(jié)果作為生成新列表的元素,或者根據(jù)確定的判定條件創(chuàng)建子序列。

每個列表推導(dǎo)式都在 for 之后跟一個表達(dá)式,然后有零到多個 for 或 if 子句。返回結(jié)果是一個根據(jù)表達(dá)從其后的 for 和 if 上下文環(huán)境中生成出來的列表。如果希望表達(dá)式推導(dǎo)出一個元組,就必須使用括號。

這里我們將列表中每個數(shù)值乘三,獲得一個新的列表:

>>> vec = [246]
>>> [3*x for x in vec]
[61218]

現(xiàn)在我們玩一點小花樣:

>>> [[x, x**2for x in vec]
[[24], [416], [636]]

這里我們對序列里每一個元素逐個調(diào)用某方法:

>>> freshfruit = ['  banana''  loganberry ''passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana''loganberry''passion fruit']

我們可以用 if 子句作為過濾器:

>>> [3*x for x in vec if x > 3]
[1218]
>>> [3*x for x in vec if x < 2]
[]

以下是一些關(guān)于循環(huán)和其它技巧的演示:

>>> vec1 = [246]
>>> vec2 = [43-9]
>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2]
[86-181612-362418-54]
>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2]
[65-787-5109-3]
>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
[812-54]

列表推導(dǎo)式可以使用復(fù)雜表達(dá)式或嵌套函數(shù):

>>> [str(round(355/113, i)) for i in range(16)]
['3.1''3.14''3.142''3.1416''3.14159']

嵌套列表解析

Python的列表還可以嵌套。

以下實例展示了3X4的矩陣列表:

>>> matrix = [
...     [1234],
...     [5678],
...     [9101112],
... ]

以下實例將3X4的矩陣列表轉(zhuǎn)換為4X3列表:

>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[159], [2610], [3711], [4812]]

以下實例也可以使用以下方法來實現(xiàn):

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[159], [2610], [3711], [4812]]

另外一種實現(xiàn)方法:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     # the following 3 lines implement the nested listcomp
...     transposed_row = []
...     for row in matrix:
...         transposed_row.append(row[i])
...     transposed.append(transposed_row)
...
>>> transposed
[[159], [2610], [3711], [4812]]

del 語句

使用 del 語句可以從一個列表中根據(jù)索引來刪除一個元素,而不是值來刪除元素。這與使用 pop() 返回一個值不同。可以用 del 語句從列表中刪除一個切割,或清空整個列表(我們以前介紹的方法是給該切割賦一個空列表)。例如:

>>> a = [-1166.253333331234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[166.253333331234.5]
>>> del a[2:4]
>>> a
[166.251234.5]
>>> del a[:]
>>> a
[]

也可以用 del 刪除實體變量:

>>> del a

元組和序列

元組由若干逗號分隔的值組成,例如:

>>> t = 1234554321'hello!'
>>> t[0]
12345
>>> t
(1234554321'hello!')
>>> # Tuples may be nested:
... u = t, (12345)
>>> u
((1234554321'hello!'), (12345))

如你所見,元組在輸出時總是有括號的,以便于正確表達(dá)嵌套結(jié)構(gòu)。在輸入時可能有或沒有括號, 不過括號通常是必須的(如果元組是更大的表達(dá)式的一部分)。

集合

集合是一個無序不重復(fù)元素的集。基本功能包括關(guān)系測試和消除重復(fù)元素。

可以用大括號({})創(chuàng)建集合。注意:如果要創(chuàng)建一個空集合,你必須用 set() 而不是 {} ;后者創(chuàng)建一個空的字典,下一節(jié)我們會介紹這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

以下是一個簡單的演示:

>>> basket = {'apple''orange''apple''pear''orange''banana'}
>>> print(basket)                      # 刪除重復(fù)的
{'orange''banana''pear''apple'}
>>> 'orange' in basket                 # 檢測成員
True
>>> 'crabgrass' in basket
False

>>> # 以下演示了兩個集合的操作
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a                                  # a 中唯一的字母
{'a''r''b''c''d'}
>>> a - b                              # 在 a 中的字母,但不在 b 中
{'r''d''b'}
>>> a | b                              # 在 a 或 b 中的字母
{'a''c''r''d''b''m''z''l'}
>>> a & b                              # 在 a 和 b 中都有的字母
{'a''c'}
>>> a ^ b                              # 在 a 或 b 中的字母,但不同時在 a 和 b 中
{'r''d''b''m''z''l'}

集合也支持推導(dǎo)式:

>>> a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
>>> a
{'r''d'}

字典

另一個非常有用的 Python 內(nèi)建數(shù)據(jù)類型是字典。

序列是以連續(xù)的整數(shù)為索引,與此不同的是,字典以關(guān)鍵字為索引,關(guān)鍵字可以是任意不可變類型,通常用字符串或數(shù)值。

理解字典的最佳方式是把它看做無序的鍵=>值對集合。在同一個字典之內(nèi),關(guān)鍵字必須是互不相同。

一對大括號創(chuàng)建一個空的字典:{}。

這是一個字典運用的簡單例子:

>>> tel = {'jack'4098'sape'4139}
>>> tel['guido'] = 4127
>>> tel
{'sape'4139'guido'4127'jack'4098}
>>> tel['jack']
4098
>>> del tel['sape']
>>> tel['irv'] = 4127
>>> tel
{'guido'4127'irv'4127'jack'4098}
>>> list(tel.keys())
['irv''guido''jack']
>>> sorted(tel.keys())
['guido''irv''jack']
>>> 'guido' in tel
True
>>> 'jack' not in tel
False

構(gòu)造函數(shù) dict() 直接從鍵值對元組列表中構(gòu)建字典。如果有固定的模式,列表推導(dǎo)式指定特定的鍵值對:

>>> dict([('sape'4139), ('guido'4127), ('jack'4098)])
{'sape'4139'jack'4098'guido'4127}

此外,字典推導(dǎo)可以用來創(chuàng)建任意鍵和值的表達(dá)式詞典:

>>> {x: x**2 for x in (246)}
{24416636}

如果關(guān)鍵字只是簡單的字符串,使用關(guān)鍵字參數(shù)指定鍵值對有時候更方便:

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape'4139'jack'4098'guido'4127}

遍歷技巧

在字典中遍歷時,關(guān)鍵字和對應(yīng)的值可以使用 items() 方法同時解讀出來:

>>> knights = {'gallahad''the pure''robin''the brave'}
>>> for k, v in knights.items():
...     print(k, v)
...
gallahad the pure
robin the brave

在序列中遍歷時,索引位置和對應(yīng)值可以使用 enumerate() 函數(shù)同時得到:

>>> for i, v in enumerate(['tic''tac''toe']):
...     print(i, v)
...
0 tic
1 tac
2 toe

同時遍歷兩個或更多的序列,可以使用 zip() 組合:

>>> questions = ['name''quest''favorite color']
>>> answers = ['lancelot''the holy grail''blue']
>>> for q, a in zip(questions, answers):
...     print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))
...
What is your name?  It is lancelot.
What is your quest?  It is the holy grail.
What is your favorite color?  It is blue.

要反向遍歷一個序列,首先指定這個序列,然后調(diào)用 reversed() 函數(shù):

>>> for i in reversed(range(1102)):
...     print(i)
...
9
7
5
3
1

要按順序遍歷一個序列,使用 sorted() 函數(shù)返回一個已排序的序列,并不修改原值:

>>> basket = ['apple''orange''apple''pear''orange''banana']
>>> for f in sorted(set(basket)):
...     print(f)
...
apple
banana
orange
pear


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