python学习六:数据结构

数据结构

列表

将列表当做堆栈使用

列表方法使得列表可以很方便的作为一个堆栈来使用,堆栈作为特定的数据结构,最先进入的元素最后一个被释放(后进先出)。用 append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来。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]

将列表当作队列使用

也可以把列表当做队列用,只是在队列里第一加入的元素,第一个取出来;但是拿列表用作这样的目的效率不高。在列表的最后添加或者弹出元素速度快,然而在列表里插入或者从头部弹出速度却不快(因为所有其他的元素都得一个一个地移动)。

>>> 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'])

列表推导式

列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素,用其获得的结果作为生成新列表的元素,或者根据确定的判定条件创建子序列。
每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式,然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组,就必须使用括号。
这里我们将列表中每个数值乘三,获得一个新的列表:

>>> vec = [246]
>>> [3*x for x in vec]
[61218]
>>> [[x, x**2] for x in vec]
[[24], [416], [636]]
>>> freshfruit = ['  banana''  loganberry ''passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana''loganberry''passion fruit']

使用if作为过滤器:

>>> [3*x for x in vec if x > 3]
[12, 18]
>>> [3*x for x in vec if x < 2]
[]

以下是一些关于循环和其它技巧的演示:

>>> vec1 = [2, 4, 6]
>>> vec2 = [4, 3, -9]
>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2]
[8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]
>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2]
[6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]
>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
[8, 12, -54]

列表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数:

>>> [str(round(355/113, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1''3.14''3.142''3.1416''3.14159']

嵌套列表解析

Python的列表还可以嵌套。
以下实例展示了3X4的矩阵列表:

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

以下实例将3X4的矩阵列表转换为4X3列表:

>>> [[row[i] for row in matrixfor i in range(4)]
[[1, 5, 9][2, 6, 10][3, 7, 11][4, 8, 12]]

也可以使用以下方法来实现:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

另一种实现方法:

>>> 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语句

使用 del 语句可以从一个列表中依索引而不是值来删除一个元素。这与使用 pop() 返回一个值不同。可以用 del 语句从列表中删除一个切割,或清空整个列表(我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表)。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 删除实体变量:

>>> del a
>>> a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1in <module>
NameError: name 'a' is not defined

元组和序列

元组由若干逗号分隔的值组成,例如:

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

如你所见,元组在输出时总是有括号的,以便于正确表达嵌套结构。在输入时可能有或没有括号, 不过括号通常是必须的(如果元组是更大的表达式的一部分)。

集合

集合是一个无序不重复元素的集。基本功能包括关系测试和消除重复元素。
可以用大括号({})创建集合。注意:如果要创建一个空集合,你必须用 set() 而不是 {} ;后者创建一个空的字典,下一节我们会介绍这个数据结构。
以下是一个简单的演示:

>>> basket = {'apple''orange''apple''pear''orange''banana'}
>>> print(basket)                      # 删除重复的
{'orange''banana''pear''apple'}
>>> 'orange' in basket                 # 检测成员
True
>>> 'crabgrass' in basket
False

>>> # 以下演示了两个集合的操作
...
>>> 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,但不同时在 a 和 b 中
{'r''d''b''m''z''l'}

集合也支持推导式:

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

字典

另一个非常有用的 Python 内建数据类型是字典。
序列是以连续的整数为索引,与此不同的是,字典以关键字为索引,关键字可以是任意不可变类型,通常用字符串或数值。
理解字典的最佳方式是把它看做无序的键=>值对集合。在同一个字典之内,关键字必须是互不相同。
一对大括号创建一个空的字典:{}。
这是一个字典运用的简单例子:

>>> 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

构造函数 dict() 直接从键值对元组列表中构建字典。如果有固定的模式,列表推导式指定特定的键值对:

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

如果关键字只是简单的字符串,使用关键字参数指定键值对有时候更方便:

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

此外,字典推导可以用来创建任意键和值的表达式词典:

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

遍历技巧

在字典中遍历时,关键字和对应的值可以使用 items() 方法同时解读出来:

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

在序列中遍历时,索引位置和对应值可以使用 enumerate() 函数同时得到:

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

同时遍历两个或更多的序列,可以使用 zip() 组合:

>>> 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.

要反向遍历一个序列,首先指定这个序列,然后调用 reversed() 函数:

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

要按顺序遍历一个序列,使用 sorted() 函数返回一个已排序的序列,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

关于sorted()的默认排序为顺序,参考:

>>> abc
{'a'11'b'12'c'13'e'15'd'14}
>>> abc.keys()
dict_keys(['a''b''c''e''d'])
>>> sorted(abc.keys())
['a''b''c''d''e']
>>> abc['ab']=110
>>> abc.keys()
dict_keys(['a''b''c''e''d''ab'])
>>> sorted(abc.keys())
['a''ab''b''c''d''e']
>>> abc['ba']=100
>>> sorted(abc.keys())
['a''ab''b''ba''c''d''e']

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