Python內置數據結構1

列表

定義：一種數據結構，一個序列，用於順序的存儲數據

序列在Python中是最基本的數據結構。序列中的每一個元素都分配一個數字，就是它的位置，也叫索引，第一個索引時0，第二個索引是1，以此類推。

列表中的元素是object對象。

• 在python3中，range函數是一個可迭代對象。

1、增刪改查

一、查詢（訪問列表）

• 索引從左至右，從0開始；當索引爲負數時，從右至左，從-1開始

例子：

In [1]: lst = list(range(1, 10))

In [2]: lst
Out[2]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [3]: lst[0]
Out[3]: 1

In [4]: len(lst)
Out[4]: 9

In [5]: lst[8]
Out[5]: 9

In [6]: lst[-1]
Out[6]: 9

In [7]: lst[-2]
Out[7]: 8

    1）list.index()

index() 函數用於從列表中找出某個值第一個匹配項的索引位置

In [8]: help(list.index)

Help on method_descriptor:

index(...)
    L.index(value, [start, [stop]]) -> integer -- return first index of value.
    Raises ValueError if the value is not present.
~
~
(END)

In [9]: lst
Out[9]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [10]: lst = [1, 2, 3, 2, 3, 2, 1]

In [11]: lst.index(2)
Out[11]: 1

In [12]: lst.index(2, 2)
Out[12]: 3

In [13]: lst.index(2, 2, 4)
Out[13]: 3

    list.index 的start 和 end 參數是能夠爲負數的，可是 在查找的過程當中仍是從左往右的順序

    2）list.count()        

count() 方法用於統計某個元素在列表中出現的次數

In [20]: help(list.count)

Help on method_descriptor:

count(...)
    L.count(value) -> integer -- return number of occurrences of value
~

(END)

In [25]: lst
Out[25]: [1, 2, 3, 2, 3, 2, 1]

In [26]: lst.count(3)
Out[26]: 2

In [27]: lst.count(2)
Out[27]: 3

對列表作查詢

• 經過索引訪問元素
• index 方法根據值返回第一個索引
• count 方法返回元素在列表裏的個數

index 和 count 方法的時間複雜度都是O(n)

線性複雜度：效率與數據規模 呈線性相關

二、修改

In [28]: lst
Out[28]: [1, 2, 3, 2, 3, 2, 1]

In [29]: lst[2] = 5

In [30]: lst
Out[30]: [1, 2, 5, 2, 3, 2, 1]

In [31]: lst[10] = 10
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-31-6a600afa3b95> in <module>()
----> 1 lst[10] = 10

IndexError: list assignment index out of range

三、增長

    1）list.append()

In [32]: help(list.append)      # 追加

Help on method_descriptor:

append(...)
    L.append(object) -> None -- append object to end
~
(END)

In [33]: lst = list(range(12))

In [34]: lst
Out[34]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [35]: lst.append(12)

In [36]: lst
Out[36]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]

In [37]:

    2）list.insert()

In [37]: help(list.insert)


Help on method_descriptor:

insert(...)
    L.insert(index, object) -- insert object before index
~

(END)

In [45]: lst = list(range(12))

In [46]: lst
Out[46]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [47]: lst.insert(1, 'papapa')

In [48]: lst
Out[48]: [0, 'papapa', 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [49]: lst.insert(0, 'micracle')

In [50]: lst
Out[50]: ['micracle', 0, 'papapa', 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [51]: lst.insert(-1, '-1')

In [52]: lst
Out[52]: ['micracle', 0, 'papapa', 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, '-1', 11]

In [53]: lst.insert(-100, '-100')

In [54]: lst
Out[54]: ['-100', 'micracle', 0, 'papapa', 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, '-1',                                                                                11]

In [55]:

index 與 insert 方法，往左邊的位置添加元素

append 和 insert 的效率

• append的時間複雜度O(1)， 常數時間，效率和數據的規模無關
• insert 的時間複雜度是O(n)，效率和數據規模成線性相關

儘可能使用append 

    3）list.extend()

extend使用一個序列擴展另外一個list，參數是序列。序列中的元素將逐項添加到列表的尾部。

In [55]: help(list.extend)

Help on method_descriptor:

extend(...)
    L.extend(iterable) -> None -- extend list by appending elements from the iterable
~
(END)

In [56]: lst = list(range(4))

In [57]: lst
Out[57]: [0, 1, 2, 3]

In [58]: lst.extend('a')

In [59]: lst
Out[59]: [0, 1, 2, 3, 'a']

In [60]: lst.extend([1, 2, 4])

In [61]: lst
Out[61]: [0, 1, 2, 3, 'a', 1, 2, 4]

In [62]: lst.extend([1], [2])
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-62-fe0391927e26> in <module>()
----> 1 lst.extend([1], [2])

TypeError: extend() takes exactly one argument (2 given)

In [63]:

extend 將任意可迭代對象追加到數據的末尾，原地修改，返回None

• append 操做單個元素
• extend 操做可迭代對象

In [64]: lst.append([1])

In [65]: lst
Out[65]: [0, 1, 2, 3, 'a', 1, 2, 4, [1]]

In [66]: lst.extend([1])

In [67]: lst
Out[67]: [0, 1, 2, 3, 'a', 1, 2, 4, [1], 1]

In [68]:

 

時間複雜度：定性描述一個算法的效率，是用來分析的，不是來計算

三、刪除

    1）list.remove()

In [72]: help(list.remove)


Help on built-in function remove:

remove(...) method of builtins.list instance
    L.remove(value) -> None -- remove first occurrence of value.
    Raises ValueError if the value is not present.
~

(END)

In [73]: lst = [1, 2, 3, 2, 1]

In [74]: lst .remove(2)

In [75]: lst
Out[75]: [1, 3, 2, 1]

In [76]: lst.remove('a')
---------------------------------------------------------------------------
ValueError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-76-054406dca733> in <module>()
----> 1 lst.remove('a')

ValueError: list.remove(x): x not in list

In [77]:

• remove() 方法原地修改，返回None，根據值刪除元素
• 從左到右刪除第一個
• 當值不存在時，拋出 ValueError

    2）list.pop()

In [77]: help(list.pop)

Help on method_descriptor:

pop(...)
    L.pop([index]) -> item -- remove and return item at index (default last).
    Raises IndexError if list is empty or index is out of range.
~

(END)

In [81]: lst = ['a', 'b', 'c']

In [82]: lst.pop()
Out[82]: 'c'

In [83]: lst
Out[83]: ['a', 'b']

In [84]: lst.pop()
Out[84]: 'b'

In [85]: lst.pop()
Out[85]: 'a'

In [86]: lst.pop()
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-86-a1e347685b13> in <module>()
----> 1 lst.pop()

IndexError: pop from empty list

In [87]: lst = ['a', 'b', 'c']

In [88]: lst.pop(1)
Out[88]: 'b'

In [89]: lst
Out[89]: ['a', 'c']

• pop 不傳遞index參數，時間複雜度是O(1)
• pop 傳遞index參數， 時間複雜度是O(n)
• pop 根據索引刪除元素， 而且返回刪除的元素

    3）list.clear()

In [90]: help(list.clear)        # 刪除全部元素
 

Help on method_descriptor:

clear(...)
    L.clear() -> None -- remove all items from L
~
(END)

In [92]: lst = list(range(10))

In [93]: lst
Out[93]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [94]: lst.clear()

In [95]: lst
Out[95]: []

In [96]:

2、其餘操做

一、len()

In [96]: lst = list(range(10))

In [97]: lst
Out[97]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [98]: len(lst)    # 統計容器內的項目數量並返回
Out[98]: 10

In [99]:

二、list.reverse()

reverse() 函數用於反向列表中元素。

In [103]: lst = list(range(10))

In [104]: lst
Out[104]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

In [105]: lst.reverse()    # 原地修改，返回None

In [106]: lst
Out[106]: [9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0]

In [107]:

三、list.sort()

In [109]: lst = [1, 2, 4, 6, 8, 9, 3, 5]

In [110]: lst.sort()  # 排序， 原地修改，返回None

In [111]: lst
Out[111]: [1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9]

In [112]:

四、淺拷貝

賦值操做是引用傳遞，也叫淺複製，淺拷貝

In [114]: help(list.copy)

Help on method_descriptor:

copy(...)
    L.copy() -> list -- a shallow copy of L
(END)

In [115]: l = list(range(12))

In [116]: l
Out[116]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [117]: id(l)
Out[117]: 140547292818120

In [118]: m = l.copy()   # 淺拷貝 影子拷貝

In [119]: m
Out[119]: [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11]

In [120]: id(m)
Out[120]: 140547292186248

In [121]:

五、深拷貝

In [126]: from copy import deepcopy

In [127]: help(deepcopy)

Help on function deepcopy in module copy:

deepcopy(x, memo=None, _nil=[])
    Deep copy operation on arbitrary Python objects.

    See the module's __doc__ string for more info.
~
END

In [141]: l = [1, [2, 3], 4]

In [142]: m = l.copy()

In [143]: m[1][1] = 100

In [144]: m
Out[144]: [1, [2, 100], 4]

In [145]: l
Out[145]: [1, [2, 100], 4]

In [146]: n = deepcopy(l)

In [147]: n
Out[147]: [1, [2, 100], 4]

In [148]: n[1][1] = 1000

In [149]: n
Out[149]: [1, [2, 1000], 4]

In [150]: l
Out[150]: [1, [2, 100], 4]

In [151]:

元組

元組也是一種有序列表：tuple

list 和 tuple 的區別：

• list 可變
• tuple 不可變

In [151]: classmates = ('miracle', 'tt', 'kk')

In [152]: classmates
Out[152]: ('miracle', 'tt', 'kk')

In [153]: classmates[0]
Out[153]: 'miracle'

In [154]: classmates[3]
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
<ipython-input-154-81a27e3ce05f> in <module>()
----> 1 classmates[3]

IndexError: tuple index out of range

append，insert，extend都沒有

()既是括號，又是元組

In [155]: (1)
Out[155]: 1

In [156]: t = ('a', 'b', ['A', 'B'])

In [157]: t[2][0] = 'X'

In [158]: t
Out[158]: ('a', 'b', ['X', 'B'])

In [159]: t[2] = 1
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
<ipython-input-159-45549d36daea> in <module>()
----> 1 t[2] = 1

TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

In [160]: