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程序 = 算法 + 数据结构
—— Nicklaus Wirth
目录
从这句话程序 = 算法 + 数据结构
可以看出数据结构
对于编程的重要性。数据结构就是数据的组织/存储
方式。
从本节开始我们将介绍Python 中的数据结构:
- 列表
list
- 元组
tuple
- 字典
dict
- 集合
set
这些数据结构在Python3.x
中都是一个类class
:
>>> list
<class \'list\'>
>>> tuple
<class \'tuple\'>
>>> dict
<class \'dict\'>
>>> set
<class \'set\'>
提示:
这几个类名
list
,tuple
,dict
,set
并不是Python 中的保留字,你可以使用它们作为变量名,但一般并不建议这样做。可使用
keyword
模块来查看Python 中的保留字。
Python 中数据结构非常易用,且语法简单。我们将介绍这些数据结构的使用方法。
本节我们介绍Python 中的列表 list
。
1,Python 列表
大部分编程语言中都有数组
的概念,数组中元素的类型必须相同。
Python 中没有数组的概念,Python 列表可看作是一种增强版的数组。
Python 列表有如下特点:
- 列表中的元素可以是
任意类型
的数据 - 可使用
下标
和切片
访问列表内容 - 可在列表的任意位置
插入
和删除
元素 - 使用列表时,无须关注列表的
容量
问题,Python 会在需要的时候自动扩容
和缩容
2,声明列表
Python 中的列表使用中括号[]
表示:
>>> l = [] # 一个空列表
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True] # 列表元素可以是任意类型
>>> type(l)
<class \'list\'>
3,列表元素个数
使用len()
函数可查看列表中的元素个数:
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> len(l)
5
4,访问列表元素
可以像访问字符串
一样,使用下标
来访问列表元素:
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[0] # 访问第 1 个元素
\'a\'
>>> l[4] # 访问第 5 个元素
True
>>> l[5] # 超出范围,抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
>>> l[-1] # 访问倒数第 1 个元素
True
>>> l[-5] # 访问倒数第 5 个元素
\'a\'
>>> l[-6] # 超出范围,抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
5,列表部分元素
同样可以向截取字符串
一样来截取部分列表元素:
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[1:3]
[\'bc\', 1]
>>> l[1:]
[\'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[:4]
[\'a\', \'bc\', 1, 2.5]
>>> l[:]
[\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
6,遍历列表
可使用 for
循环来遍历列表:
l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
for item in l:
print(item)
以上代码的输出如下:
a
bc
1
2.5
True
7,修改和删除元素
修改列表元素
我们可以使用下标
和赋值语句
来修改列表元素:
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> l[0] = \'x\' # 第 1 个元素改为 ‘x’
>>> l[3] = 5 # 第 4 个元素改为 5
>>> l # 修改后的列表
[\'x\', \'bc\', 1, 5, True]
删除列表元素
可以使用下标
和del
关键字来删除列表元素:
>>> l = [\'a\', \'bc\', 1, 2.5, True]
>>> del l[1] # 删除第 2 个元素
>>> del l[3] # 删除第 4 个元素
>>> l # 删除元素后的列表
[\'a\', 1, 2.5]
8,列表运算
Python 列表可以进行加运算
,乘运算
,in 运算
。
列表加运算
一个列表和另一个列表可以相加,得到一个新的列表:
>>> l1 = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = [1, 2, 3]
>>> l3 = l1 + l2
>>> l3 # 新的列表
[\'a\', \'b\', \'c\', 1, 2, 3]
列表乘运算
一个列表可以乘以一个整数n
:
- 当
n <= 0
时,得到一个空列表[]
- 当
n > 0
时,相当于n
个列表相加
示例:
>>> [\'a\', \'b\'] * -1
[]
>>> [\'a\', \'b\'] * 0
[]
>>> [\'a\', \'b\'] * 2
[\'a\', \'b\', \'a\', \'b\']
列表in 运算
可以通过 in
运算来查看一个元素是否存在于列表中,返回一个 bool
类型:
>>> \'a\' in [\'a\', \'b\']
True
>>> \'a\' not in [\'a\', \'b\']
False
9,列表函数
Python 中的list
是一个 class
,可通过type(列表对象)
来查看:
>>> type([]) # 空列表
<class \'list\'>
可通过dir(list)
或 dir(列表对象)
来查看Python list
支持的方法:
>>> dir(list)
[\'__add__\', \'__class__\', \'__contains__\',
\'__delattr__\', \'__delitem__\', \'__dir__\',
\'__doc__\', \'__eq__\', \'__format__\',
\'__ge__\', \'__getattribute__\',
\'__getitem__\', \'__gt__\', \'__hash__\',
\'__iadd__\', \'__imul__\', \'__init__\',
\'__init_subclass__\', \'__iter__\',
\'__le__\', \'__len__\', \'__lt__\', \'__mul__\',
\'__ne__\', \'__new__\', \'__reduce__\',
\'__reduce_ex__\', \'__repr__\', \'__reversed__\',
\'__rmul__\', \'__setattr__\', \'__setitem__\',
\'__sizeof__\', \'__str__\', \'__subclasshook__\',
\'append\', \'clear\', \'copy\', \'count\',
\'extend\', \'index\', \'insert\',
\'pop\', \'remove\', \'reverse\', \'sort\']
这里我们依然只关注非魔法方法
,共11 个。
1.append
方法
作用:在列表
L
的尾部追加元素
原型:L.append(object) -> None
参数:要追加的元素,可以是任意类型
返回值:总是返回None
示例:
>>> l = [1] # 初始化一个列表
>>> l.append(2) # 在尾部追加 2
>>> l
[1, 2]
>>> l.append(3) # 在尾部追加 3
>>> l
[1, 2, 3]
2.insert
方法
作用:在列表
L
的index
下标之前插入元素object
原型:L.insert(index, object)
参数 index:插入元素的位置
参数 object:要插入的元素
返回值:无返回值
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\'] # 初始化一个列表
>>> l.insert(1, \'xx\') # 在列表的下标 1 处插入 \'xx\'
>>> l
[\'a\', \'xx\', \'b\', \'c\'] # 插入后,\'xx\' 下标为 1
>>> l.insert(3, \'yy\') # 在列表的下标 3 处插入 \'yy\'
>>> l
[\'a\', \'xx\', \'b\', \'yy\', \'c\'] # 插入后,\'yy\' 的下标为 3
3.remove
方法
作用:从表头开始,删除列表
L
中第一个
值为value
的元素,如果值为value
的元素不存在,则抛出ValueError
异常
原型:L.remove(value) -> None
参数:要删除的元素的值
返回值:总是返回None
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'b\', \'c\']
>>> l.remove(\'b\') # 删除第一个值为 \'b\' 的元素
>>> l
[\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.remove(\'c\') # 删除第一个值为 \'c\' 的元素
>>> l
[\'a\', \'b\']
>>> l.remove(\'c\') # 已经不存在值为 \'c\' 的元素,抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list
4.pop
方法
作用:移除并返回下标为
index
的元素,下标不存在时,抛出IndexError
异常
原型:L.pop([index]) -> item
参数:要移除的元素的下标,可省,默认为最后一个
返回值:移除的元素
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> item = l.pop() # 移除最后一个元素
>>> item
\'c\'
>>> l
[\'a\', \'b\']
>>> l.pop(3) # 不存在下标为 3 的元素,抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: pop index out of range
5.clear
方法
作用:清空列表
L
原型:L.clear() -> None
参数:无
返回值:总是返回None
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.clear()
>>> l # 列表被清空
[]
6.count
方法
作用:计算列表
L
中值为value
的个数
原型:L.count(value) -> integer
参数:要计算的元素的值
返回值:个数
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\', \'a\']
>>> l.count(\'a\')
2
>>> l.count(\'b\')
1
>>> l.count(\'d\')
0
7.copy
方法
作用:浅拷贝列表
L
,相当于L[:]
原型:L.copy() -> list
参数:无
返回值:一个列表
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = l.copy()
>>> l2
[\'a\', \'b\', \'c\']
8.extend
方法
作用:在列表
L
尾部追加一个序列iterable
原型:L.extend(iterable) -> None
参数:iterable
可以是任意一种序列
类型
返回值:总是返回None
示例:
>>> l1 = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l2 = [\'1\', \'2\', \'3\']
>>> l1.extend(l2)
>>> l1
[\'a\', \'b\', \'c\', \'1\', \'2\', \'3\']
9.reverse
方法
作用:将列表
L
翻转
原型:L.reverse()
参数:无
返回值:无返回值
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.reverse()
>>> l
[\'c\', \'b\', \'a\']
10.sort
方法
作用:对列表
L
进行排序
原型:L.sort(key=None, reverse=False) -> None
参数 key:
key
是一个函数类型的参数,该函数接收一个参数item1
,并返回一个值item2
。
sort
方法根据item2
进行排序,item1
是L
中的每个元素 。
key
可省,默认为None
,表示直接使用L
中的元素进行排序。参数 reverse:
reverse
为True
表示按照降序排序。
reverse
为False
表示按照升序排序。
reverse
可省,默认为False
。返回值:总是返回
None
示例,key
为 None
:
>>> l = [\'b\', \'a\', \'d\', \'c\'] # 一个乱序的列表
>>> l.sort() # 升序排序
>>> l
[\'a\', \'b\', \'c\', \'d\']
>>> l.sort(reverse=True) # 降序排序
>>> l
[\'d\', \'c\', \'b\', \'a\']
示例,key
不为 None
:
>>> l = [(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)] # 列表中的元素是元组类型
>>> def key(item): return item[0] # 该函数返回元组的第一个元素
>>> l.sort(key=key) # 以元组的第一个元素进行排序
>>> l
[(\'a\', 3), (\'b\', 2), (\'c\', 1)]
>>>
>>> l = [(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)]
>>> def key(item): return item[1] # 该函数返回元组的第二个元素
>>> l.sort(key=key) # 以元组的第二个元素进行排序
>>> l
[(\'c\', 1), (\'b\', 2), (\'a\', 3)]
提示:
一个
函数
也可以作为参数
传递给另一个函数
,后续讲到函数的概念时,会详细讲解。
11.index
方法
作用:从列表
L[start:stip]
的表头
查找第一个
值为value
的元素
原型:L.index(value, [start, [stop]]) -> integer
参数 value:查找值为value
的元素
参数 start:列表L
的起始下标
参数 stop:列表L
的终止下标
返回值:若能找到,则返回该元素的下标
,否则,抛出ValueError
异常
示例:
>>> l = [\'a\', \'b\', \'c\']
>>> l.index(\'b\') # 找到了,返回下标
1
>>> l.index(\'d\') # 没找到,抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: \'d\' is not in list
(完。)
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