Python Chapter 10: 列表 Part3

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Python Chapter 10: 列表 Part3相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

10.10 查找列表

线性查找

线性查找顺序地将关键字key与列表中的每一个元素进行比较,直到找到某个匹配元素时返回其下标,亦或在找不到时返回-1。代码如下:

# The function for finding a key in a list
def linearSearch(lst, key):
    for i in range(len(lst)):
        if lst[i] == key:
            return i

    return -1

若关键字存在,线性查找在找到关键字前平均需要查找一半的元素,其运行时间与列表中的元素个数成正比(时间复杂度为O(n)?)。这样的效率十分低下。

二分查找

在保证关键字是升序排序的基础上,使用二分查找效率很高。其核心在于若关键字比中间的元素大,则仅在中间元素右边寻找,即更新low = mid + 1;若关键字比中间元素小,则仅在中间元素左边寻找,所以更新high = mid - 1;若关键字与中间元素一样大,则找到结果mid。不断循环,若最后有high > mid,则表示找不到关键字元素,则返回-low-1标记关键字应当被放置的位置。代码如下:

# Use binary search to find key in the list
def binarySearch(lst, key):
    low = 0
    high = len(lst) - 1

    while high >= low:
        mid = (low + high) // 2
        if key < lst[mid]:
            high = mid - 1
        elif key == lst[mid]:
            return mid
        else:
            low = mid + 1

    return -low - 1

此算法的时间复杂度为O(logn),比起线性查找高效很多,但前提是保证列表中的元素已经有序。


10.11 排序列表

选择排序

选择排序的核心思想是,在每一次循环中找列表中最小元素与当前的第一个元素交换位置,然后再对剩余列表往复此操作,从而达到使列表中元素升序排列的目的。代码如下:

# The function for sorting elements in ascending order
def selectionSort(lst):
    for i in range(len(lst)-1):
        currentMin = lst[i]
        currentMinIndex = i

        for j in range(i + 1, len(lst)):
            if lst[j] < currentMin:
                currentMin = lst[j]
                currentMinIndex = j

        if currentMinIndex != i:
            lst[currentMinIndex] = lst[i]
            lst[i] = currentMin

选择排序的平均时间复杂度为O(n2)

插入排序

插入排序的核心思想是,在每一次循环中将一个新的元素插入到已经排好序的列表中,再对剩余元素往复此操作,从而达到使列表中元素升序排列的目的。代码如下:

# The function for sorting elements in ascending order
def insertionSort(lst):
    for i in range(1, len(lst)):
        currentElement = lst[i]
        k = i - 1
        while k >= 0 and lst[k] > currentElement:
            lst[k+1] = lst[k]
            k -= 1
        lst[k+1] = currentElement

此算法的时间复杂度亦为O(n2),但其并不是每次都几乎遍历整个列表,因此在常数上会比选择排序略小。
排序的算法还有冒泡排序、快速排序、堆排序等等,这里仅举例实现。


10.12 实例学习:弹球

在屏幕上使一系列弹球运动,并通过按钮使增加一个弹球或减少一个弹球,弹球以列表的形式储存,代码如下:

from tkinter import *
from random import randint

def getRandomColor():
    color = "#"
    for j in range(6):
        color += toHexChar(randint(0,15))
    return color

def toHexChar(hexValue):
    if 0 <= hexValue <= 9:
        return chr(hexValue + ord(‘0‘))
    else:
        return chr(hexValue + ord(‘A‘) - 10)

class Ball:
    def __init__(self):
        self.x = 0
        self.y = 0
        self.dx = 2
        self.dy = 2
        self.radius = 3
        self.color = getRandomColor()

class BounceBalls:
    def __init__(self):
        self.ballList = []

        window = Tk()
        window.title("Bouncing Balls")

        self.width = 350
        self.height = 150
        self.canvas = Canvas(window, bg = "white", width = self.width, height = self.height)
        self.canvas.pack()

        frame = Frame(window)
        frame.pack()
        btStop = Button(frame, text = "Stop", command = self.stop)
        btStop.pack(side = LEFT)
        btResume = Button(frame, text = "Resume", command = self.resume)
        btResume.pack(side = LEFT)
        btAdd = Button(frame, text = "+", command = self.add)
        btAdd.pack(side = LEFT)
        btRemove = Button(frame, text = "-", command = self.remove)
        btRemove.pack(side = LEFT)

        self.sleepTime = 100
        self.isStopped = False
        self.animate()

        window.mainloop()

    def stop(self):
        self.isStopped = True

    def resume(self):
        self.isStopped = False
        self.animate()

    def add(self):
        self.ballList.append(Ball())

    def remove(self):
        self.ballList.pop()

    def animate(self):
        while not self.isStopped:
            self.canvas.after(self.sleepTime)
            self.canvas.update()
            self.canvas.delete("ball")

            for ball in self.ballList:
                self.redisplayBall(ball)

    def redisplayBall(self, ball):
        if ball.x > self.width or ball.x < 0:
            ball.dx = -ball.dx

        if ball.y > self.height or ball.y < 0:
            ball.dy = -ball.dy

        ball.x += ball.dx
        ball.y += ball.dy
        self.canvas.create_oval(ball.x-ball.radius, ball.y - ball.radius, ball.x + ball.radius, ball.y + ball.radius, fill = ball.color, tags = "ball")

BounceBalls()


以上是关于Python Chapter 10: 列表 Part3的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

Python编程:从入门到实践chapter3 列表简介

Python编程:从入门到实践chapter4 操作列表

python机器学习-chapter2_2

Chapter 1 - 初识Python,人人都爱列表

类型错误:Python 中的“列表”不支持“<”

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