Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳細

更新時間：2021年09月30日 10:31:48 作者：DailyProgrammer

本文將詳細講解Python的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面我們將講解Python關(guān)于關(guān)于列表更多的內(nèi)容以及del 語句和元組和序列等一些具體內(nèi)容,需要的下伙伴可以參考一下

1. 關(guān)于列表更多的內(nèi)容

Python 的列表數(shù)據(jù)類型包含更多的方法。這里是所有的列表對象方法：

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)

將一個給定列表中的所有元素都添加到另一個列表中，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])

從列表的指定位置刪除元素，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刪除（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()

從列表中刪除所有元素。相當(dāng)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()

對列表中的元素就地進行排序。

list.``reverse()

就地倒排列表中的元素。

list.``copy()

返回列表的一個淺拷貝。等同于 a[:]。

下面這個示例演示了列表的大部分方法:

>>> a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]
>>> print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))
2 1 0
>>> a.insert(2, -1)
>>> a.append(333)
>>> a
[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
>>> a.index(333)
1
>>> a.remove(333)
>>> a
[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
>>> a.reverse()
>>> a
[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]
>>> a.sort()
>>> a
[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> a.pop()
1234.5
>>> a
[-1, 1, 66.25, 333, 333]

也許大家會發(fā)現(xiàn)像 insert， remove 或者 sort 這些修改列表的方法沒有打印返回值–它們返回 None。 [1] 在 python 中對所有可變的數(shù)據(jù)類型這是統(tǒng)一的設(shè)計原則。

1.1. 把列表當(dāng)作堆棧使用

列表方法使得列表可以很方便的做為一個堆棧來使用，堆棧作為特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最先進入的元素最后一個被釋放（后進先出）。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 = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[3, 4]

1.2. 把列表當(dāng)作隊列使用

你也可以把列表當(dāng)做隊列使用，隊列作為特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，最先進入的元素最先釋放（先進先出）。不過，列表這樣用效率不高。相對來說從列表末尾添加和彈出很快；在頭部插入和彈出很慢（因為，為了一個元素，要移動整個列表中的所有元素）。

要實現(xiàn)隊列，使用 collections.deque，它為在首尾兩端快速插入和刪除而設(shè)計。例如:

>> 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'])

1.3. 列表推導(dǎo)式

列表推導(dǎo)式為從序列中創(chuàng)建列表提供了一個簡單的方法。普通的應(yīng)用程式通過將一些操作應(yīng)用于序列的每個成員并通過返回的元素創(chuàng)建列表，或者通過滿足特定條件的元素創(chuàng)建子序列。

例如, 假設(shè)我們創(chuàng)建一個 squares 列表, 可以像下面方式:

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

注意這個 for 循環(huán)中的被創(chuàng)建(或被重寫)的名為 x 的變量在循環(huán)完畢后依然存在。使用如下方法，我們可以計算squares的值而不會產(chǎn)生任何的副作用:

squares = list(map(lambda x: x**2, range(10)))

或者，等價于:

squares = [x**2 for x in range(10)]

上面這個方法更加簡明且易讀.

列表推導(dǎo)式由包含一個表達式的括號組成，表達式后面跟隨一個 for 子句，之后可以有零或多個 for或 if 子句。結(jié)果是一個列表，由表達式依據(jù)其后面的 for 和 if 子句上下文計算而來的結(jié)果構(gòu)成。

例如，如下的列表推導(dǎo)式結(jié)合兩個列表的元素，如果元素之間不相等的話:

>>> [(x, y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

等同于:

>>> combs = []
>>> for x in [1,2,3]:
...     for y in [3,1,4]:
...         if x != y:
...             combs.append((x, y))
...
>>> combs
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

值得注意的是在上面兩個方法中的 for 和 if 語句的順序。

如果想要得到一個元組（例如，上面例子中的 (x, y)），必須要加上括號:

>>> vec = [-4, -2, 0, 2, 4]
>>> # create a new list with the values doubled
>>> [x*2 for x in vec]
[-8, -4, 0, 4, 8]
>>> # filter the list to exclude negative numbers
>>> [x for x in vec if x >= 0]
[0, 2, 4]
>>> # apply a function to all the elements
>>> [abs(x) for x in vec]
[4, 2, 0, 2, 4]
>>> # call a method on each element
>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
>>> # create a list of 2-tuples like (number, square)
>>> [(x, x**2) for x in range(6)]
[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
>>> # the tuple must be parenthesized, otherwise an error is raised
>>> [x, x**2 for x in range(6)]
  File "<stdin>", line 1, in ?
    [x, x**2 for x in range(6)]
               ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> # flatten a list using a listcomp with two 'for'
>>> vec = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]
>>> [num for elem in vec for num in elem]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

列表推導(dǎo)式可使用復(fù)雜的表達式和嵌套函數(shù):

>>> from math import pi
>>> [str(round(pi, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

1.4. 嵌套的列表推導(dǎo)式

列表解析中的第一個表達式可以是任何表達式，包括列表解析。

考慮下面由三個長度為 4 的列表組成的 3x4 矩陣:

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]

現(xiàn)在，如果你想交換行和列，可以用嵌套的列表推導(dǎo)式:

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

像前面看到的，嵌套的列表推導(dǎo)式是對 for 后面的內(nèi)容進行求值，所以上例就等價于:

>>> 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]]

反過來說，如下也是一樣的:

>>> 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
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

在實際中，你應(yīng)該更喜歡使用內(nèi)置函數(shù)組成復(fù)雜流程語句。對此種情況 zip() 函數(shù)將會做的更好:

>>> list(zip(*matrix))
[(1, 5, 9), (2, 6, 10), (3, 7, 11), (4, 8, 12)]

更多關(guān)于本行中使用的星號的說明，參考參數(shù)列表的分拆。

2. del 語句

有個方法可以從列表中按給定的索引而不是值來刪除一個子項： del 語句。它不同于有返回值的 pop() 方法。語句 del 還可以從列表中刪除切片或清空整個列表（我們以前介紹過一個方法是將空列表賦值給列表的切片）。例如:

>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[2:4]
>>> a
[1, 66.25, 1234.5]
>>> del a[:]
>>> a
[]

del 也可以刪除整個變量:

>>> del a

此后再引用命名 a 會引發(fā)錯誤（直到另一個值賦給它為止）。我們在后面的內(nèi)容中可以看到 del 的其它用法。

3. 元組和序列

我們知道列表和字符串有很多通用的屬性，例如索引和切割操作。它們是序列類型（參見 Sequence Types — list, tuple, range ）中的兩種。因為 Python 是一個在不停進化的語言，也可能會加入其它的序列類型，這里介紹另一種標(biāo)準(zhǔn)序列類型：元組。

一個元組由數(shù)個逗號分隔的值組成，例如:

>>> t = 12345, 54321, 'hello!'
>>> t[0]
12345
>>> t
(12345, 54321, 'hello!')
>>> # Tuples may be nested:
... u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
>>> u
((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))
>>> # Tuples are immutable:
... t[0] = 88888
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
>>> # but they can contain mutable objects:
... v = ([1, 2, 3], [3, 2, 1])
>>> v
([1, 2, 3], [3, 2, 1])

如你所見，元組在輸出時總是有括號的，以便于正確表達嵌套結(jié)構(gòu)。在輸入時可以有或沒有括號，不過經(jīng)常括號都是必須的（如果元組是一個更大的表達式的一部分）。不能給元組的一個獨立的元素賦值（盡管你可以通過聯(lián)接和切割來模擬）。還可以創(chuàng)建包含可變對象的元組，例如列表。

雖然元組和列表很類似，它們經(jīng)常被用來在不同的情況和不同的用途。元組有很多用途。例如 (x, y) 坐標(biāo)對，數(shù)據(jù)庫中的員工記錄等等。元組就像字符串，不可變的。通常包含不同種類的元素并通過分拆（參閱本節(jié)后面的內(nèi)容) 或索引訪問（如果是 namedtuples，甚至可以通過屬性）。列表是可變的，它們的元素通常是相同類型的并通過迭代訪問。

一個特殊的問題是構(gòu)造包含零個或一個元素的元組：為了適應(yīng)這種情況，語法上有一些額外的改變。一對空的括號可以創(chuàng)建空元組；要創(chuàng)建一個單元素元組可以在值后面跟一個逗號（在括號中放入一個單值不夠明確）。丑陋，但是有效。例如:

>>> empty = ()
>>> singleton = 'hello',    # <-- note trailing comma
>>> len(empty)
0
>>> len(singleton)
1
>>> singleton
('hello',)

語句 t = 12345, 54321, 'hello!' 是元組封裝（tuple packing）的一個例子：值 12345 ， 54321和 'hello!' 被封裝進元組。其逆操作可能是這樣:

>>> x, y, z = t

這個調(diào)用等號右邊可以是任何線性序列，稱之為序列拆封非常恰當(dāng)。序列拆封要求左側(cè)的變量數(shù)目與序列的元素個數(shù)相同。要注意的是可變參數(shù)（multiple assignment ）其實只是元組封裝和序列拆封的一個結(jié)合。

4. 集合

Python 還包含了一個數(shù)據(jù)類型 —— set （集合）。集合是一個無序不重復(fù)元素的集?；竟δ馨P(guān)系測試和消除重復(fù)元素。集合對象還支持 union（聯(lián)合），intersection（交），difference（差）和 sysmmetric difference（對稱差集）等數(shù)學(xué)運算。

大括號或 set() 函數(shù)可以用來創(chuàng)建集合。注意：想要創(chuàng)建空集合，你必須使用 set() 而不是 {}。后者用于創(chuàng)建空字典，我們在下一節(jié)中介紹的一種數(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)                      # show that duplicates have been removed
{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
>>> 'orange' in basket                 # fast membership testing
True
>>> 'crabgrass' in basket
False

>>> # Demonstrate set operations on unique letters from two words
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a                                  # unique letters in a
{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
>>> a - b                              # letters in a but not in b
{'r', 'd', 'b'}
>>> a | b                              # letters in either a or b
{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
>>> a & b                              # letters in both a and b
{'a', 'c'}
>>> a ^ b                              # letters in a or b but not both
{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

類似列表推導(dǎo)式，這里有一種集合推導(dǎo)式語法:

>>> 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（參見 Mapping Types — dict ）。字典在某些語言中可能稱為聯(lián)合內(nèi)存（ associative memories ）或聯(lián)合數(shù)組（ associative arrays ）。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。如果元組中只包含字符串和數(shù)字，它可以做為關(guān)鍵字，如果它直接或間接的包含了可變對象，就不能當(dāng)做關(guān)鍵字。不能用列表做關(guān)鍵字，因為列表可以用索引、切割或者 append() 和 extend() 等方法改變。

理解字典的最佳方式是把它看做無序的鍵：值對（key:value 對）集合，鍵必須是互不相同的（在同一個字典之內(nèi)）。一對大括號創(chuàng)建一個空的字典： {} 。初始化列表時，在大括號內(nèi)放置一組逗號分隔的鍵：值對，這也是字典輸出的方式。

字典的主要操作是依據(jù)鍵來存儲和析取值。也可以用 del 來刪除鍵：值對（key:value）。如果你用一個已經(jīng)存在的關(guān)鍵字存儲值，以前為該關(guān)鍵字分配的值就會被遺忘。試圖從一個不存在的鍵中取值會導(dǎo)致錯誤。

對一個字典執(zhí)行 list(d.keys()) 將返回一個字典中所有關(guān)鍵字組成的無序列表（如果你想要排序，只需使用 sorted(d.keys()) ）。[2] 使用 in 關(guān)鍵字（指Python語法）可以檢查字典中是否存在某個關(guān)鍵字（指字典）。

這里是使用字典的一個小示例:

>>> 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

dict() 構(gòu)造函數(shù)可以直接從 key-value 對中創(chuàng)建字典:

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

此外，字典推導(dǎo)式可以從任意的鍵值表達式中創(chuàng)建字典:

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

如果關(guān)鍵字都是簡單的字符串，有時通過關(guān)鍵字參數(shù)指定 key-value 對更為方便:

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

6. 循環(huán)技巧

在字典中循環(huán)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

在序列中循環(huán)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

同時循環(huán)兩個或更多的序列，可以使用 zip() 整體打包:

>>> 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.

需要逆向循環(huán)序列的話，先正向定位序列，然后調(diào)用 reversed() 函數(shù):

>>> for i in reversed(range(1, 10, 2)):
...     print(i)
...
9
7
5
3
1

要按排序后的順序循環(huán)序列的話，使用 sorted() 函數(shù)，它不改動原序列，而是生成一個新的已排序的序列:

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

若要在循環(huán)內(nèi)部修改正在遍歷的序列（例如復(fù)制某些元素），建議您首先制作副本。在序列上循環(huán)不會隱式地創(chuàng)建副本。切片表示法使這尤其方便:

>>> words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words[:]:  # Loop over a slice copy of the entire list.
...     if len(w) > 6:
...         words.insert(0, w)
...
>>> words
['defenestrate', 'cat', 'window', 'defenestrate']

7. 深入條件控制

while 和 if 語句中使用的條件不僅可以使用比較，而且可以包含任意的操作。

比較操作符 in 和 not in 審核值是否在一個區(qū)間之內(nèi)。操作符 is 和 is not 比較兩個對象是否相同；這只和諸如列表這樣的可變對象有關(guān)。所有的比較操作符具有相同的優(yōu)先級，低于所有的數(shù)值操作。

比較操作可以傳遞。例如 a < b == c 審核是否 a 小于 b 并且 b 等于 c。

比較操作可以通過邏輯操作符 and 和 or 組合，比較的結(jié)果可以用 not 來取反義。這些操作符的優(yōu)先級又低于比較操作符，在它們之中，not 具有最高的優(yōu)先級， or 優(yōu)先級最低，所以 A and not B or C 等于 (A and (notB)) or C。當(dāng)然，括號也可以用于比較表達式。

邏輯操作符 and 和 or 也稱作短路操作符：它們的參數(shù)從左向右解析，一旦結(jié)果可以確定就停止。例如，如果 A 和 C 為真而 B 為假， A and B and C 不會解析 C。作用于一個普通的非邏輯值時，短路操作符的返回值通常是最后一個變量。

可以把比較或其它邏輯表達式的返回值賦給一個變量，例如:

>>> string1, string2, string3 = '', 'Trondheim', 'Hammer Dance'
>>> non_null = string1 or string2 or string3
>>> non_null
'Trondheim'

需要注意的是 Python 與 C 不同，在表達式內(nèi)部不能賦值。C 程序員經(jīng)常對此抱怨，不過它避免了一類在 C 程序中司空見慣的錯誤：想要在解析式中使 == 時誤用了 = 操作符。

8. 比較序列和其它類型

序列對象可以與相同類型的其它對象比較。比較操作按字典序進行：首先比較前兩個元素，如果不同，就決定了比較的結(jié)果；如果相同，就比較后兩個元素，依此類推，直到所有序列都完成比較。如果兩個元素本身就是同樣類型的序列，就遞歸字典序比較。如果兩個序列的所有子項都相等，就認(rèn)為序列相等。如果一個序列是另一個序列的初始子序列，較短的一個序列就小于另一個。字符串的字典序按照單字符的 ASCII 順序。下面是同類型序列之間比較的一些例子:

(1, 2, 3)              < (1, 2, 4)
[1, 2, 3]              < [1, 2, 4]
'ABC' < 'C' < 'Pascal' < 'Python'
(1, 2, 3, 4)           < (1, 2, 4)
(1, 2)                 < (1, 2, -1)
(1, 2, 3)             == (1.0, 2.0, 3.0)
(1, 2, ('aa', 'ab'))   < (1, 2, ('abc', 'a'), 4)

需要注意的是如果通過 < 或者 > 比較的對象只要具有合適的比較方法就是合法的。比如，混合數(shù)值類型是通過它們的數(shù)值進行比較的，所以 0 是等于 0.0 。否則解釋器將會觸發(fā)一個 TypeError 異常，而不是提供一個隨意的結(jié)果。

到此這篇關(guān)于Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)詳細的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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