python學習六：數據結構

數據結構

列表

將列表當作堆棧使用

列表方法使得列表能夠很方便的做爲一個堆棧來使用，堆棧做爲特定的數據結構，最早進入的元素最後一個被釋放（後進先出）。用 append() 方法能夠把一個元素添加到堆棧頂。用不指定索引的 pop() 方法能夠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]
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將列表看成隊列使用

也能夠把列表當作隊列用，只是在隊列裏第一加入的元素，第一個取出來；可是拿列表用做這樣的目的效率不高。在列表的最後添加或者彈出元素速度快，然而在列表裏插入或者從頭部彈出速度卻不快（由於全部其餘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'])
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列表推導式

列表推導式提供了從序列建立列表的簡單途徑。一般應用程序將一些操做應用於某個序列的每一個元素，用其得到的結果做爲生成新列表的元素，或者根據肯定的斷定條件建立子序列。 每一個列表推導式都在 for 以後跟一個表達式，而後有零到多個 for 或 if 子句。返回結果是一個根據表達從其後的 for 和 if 上下文環境中生成出來的列表。若是但願表達式推導出一個元組，就必須使用括號。 這裏咱們將列表中每一個數值乘三，得到一個新的列表：

>>> vec = [2, 4, 6]
>>> [3*x for x in vec]
[6, 12, 18]
>>> [[x, x**2] for x in vec]
[[2, 4], [4, 16], [6, 36]]
>>> freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
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使用if做爲過濾器：

>>> [3*x for x in vec if x > 3]
[12, 18]
>>> [3*x for x in vec if x < 2]
[]
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如下是一些關於循環和其它技巧的演示：

>>> 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]
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列表推導式能夠使用複雜表達式或嵌套函數：

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

Python的列表還能夠嵌套。 如下實例展現了3X4的矩陣列表：

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]
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如下實例將3X4的矩陣列表轉換爲4X3列表：

>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
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也能夠使用如下方法來實現：

>>> 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]]
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另外一種實現方法：

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

使用 del 語句能夠從一個列表中依索引而不是值來刪除一個元素。這與使用 pop() 返回一個值不一樣。能夠用 del 語句從列表中刪除一個切割，或清空整個列表（咱們之前介紹的方法是給該切割賦一個空列表）。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
[]
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也能夠用 del 刪除實體變量：

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

元組由若干逗號分隔的值組成，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))
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如你所見，元組在輸出時老是有括號的，以便於正確表達嵌套結構。在輸入時可能有或沒有括號， 不過括號一般是必須的（若是元組是更大的表達式的一部分）。

集合

集合是一個無序不重複元素的集。基本功能包括關係測試和消除重複元素。 能夠用大括號({})建立集合。注意：若是要建立一個空集合，你必須用 set() 而不是 {} ；後者建立一個空的字典，下一節咱們會介紹這個數據結構。 如下是一個簡單的演示：

>>> basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
>>> print(basket)                      # 刪除重複的
{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
>>> 'orange' in basket                 # 檢測成員
True
>>> 'crabgrass' in basket
False

>>> # 如下演示了兩個集合的操做
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a                                  # a 中惟一的字母
{'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，但不一樣時在 a 和 b 中
{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
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集合也支持推導式：

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

另外一個很是有用的 Python 內建數據類型是字典。 序列是以連續的整數爲索引，與此不一樣的是，字典以關鍵字爲索引，關鍵字能夠是任意不可變類型，一般用字符串或數值。 理解字典的最佳方式是把它看作無序的鍵=>值對集合。在同一個字典以內，關鍵字必須是互不相同。 一對大括號建立一個空的字典：{}。 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
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構造函數 dict() 直接從鍵值對元組列表中構建字典。若是有固定的模式，列表推導式指定特定的鍵值對：

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
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若是關鍵字只是簡單的字符串，使用關鍵字參數指定鍵值對有時候更方便：

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
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此外，字典推導能夠用來建立任意鍵和值的表達式詞典：

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

在字典中遍歷時，關鍵字和對應的值能夠使用 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
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在序列中遍歷時，索引位置和對應值能夠使用 enumerate() 函數同時獲得：

>>> for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
...     print(i, v)
...
0 tic
1 tac
2 toe
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同時遍歷兩個或更多的序列，能夠使用 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.
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要反向遍歷一個序列，首先指定這個序列，而後調用 reversed() 函數：

>>> for i in reversed(range(1, 10, 2)):
...     print(i)
...
9
7
5
3
1
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要按順序遍歷一個序列，使用 sorted() 函數返回一個已排序的序列，並不修改原值：

>>> basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
>>> for f in sorted(set(basket)):
...     print(f)
...
apple
banana
orange
pear
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關於sorted()的默認排序爲順序，參考：

>>> 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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