Python3 CookBook | 數據結構和算法（一）

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如下測試代碼所有基於 Python3。

Python 提供了大量的內置數據結構，包括列表，集合以及字典。在工做和編碼中，能夠說每天和它們打交道，常常碰到查詢，排序和過濾等等這些問題，雖然每次解決這些問題並不困難，但總感受代碼寫的很麻煩，不夠優雅。

最近經過閱讀《Python3 CookBook》，瞭解了一些更優秀的方法，作一些簡單記錄，與你們分享。

一、解壓可迭代對象賦值給多個變量

咱們都知道，一個序列是能夠賦值給多個變量的，就像下面這樣：

In [7]: p = (1, 2, 3)

In [8]: x, y, z = p

In [9]: x
Out[9]: 1複製代碼

但若是接收的變量個數和序列元素個數不一致，就會報錯，若是你不知道元素個數的話，能夠採用下面這樣的方式：

In [10]: x, *y = p

In [11]: y
Out[11]: [2, 3]複製代碼

經過這種星號的方式，就能夠解壓不肯定個數或任意個數的可迭代對象了，是否是很棒呢？

那麼，用這個方法能夠解決哪些問題呢？

先來看一種狀況，如今有一個序列，去掉第一個數和最後一個數，而後求剩下數的平均值。

這個問題很簡單，個人第一反應是循環求和，而後計算平均值，顯然很麻煩。這時候星號表達式就派上用場了：

def drop_first_last(items):
  first, *middle, last = items
  return avg(middle)複製代碼

再看一種狀況，好比字符串的分割：

In [12]: line = 'drwxr-xr-x 41 zyx staff 1.4K 11 24 08:53 zyx'

In [13]: info, *fields, homedir = line.split(' ')

In [14]: info
Out[14]: 'drwxr-xr-x'

In [15]: homedir
Out[15]: 'zyx'複製代碼

二、保留最後 N 個元素

這個問題也是常常會遇到的，好比只取文件中知足要求的前五行，或者只返回知足要求的最新十條數據。個人第一反應是列表，而後經過 push 和 pop 來操做列表來實現。

其實經過 collections.deque 能夠很容易解決這個問題，使用 deque(maxlen=N) 構造函數新建一個固定大小的隊列。當新元素加入而且這個隊列已滿時，最早進入隊列的元素便會被移除，符合先進先出的原則。

In [16]: from collections import deque

In [17]: q = deque(maxlen=3)

In [18]: q.append(1)

In [19]: q.append(2)

In [20]: q.append(3)

In [21]: q
Out[21]: deque([1, 2, 3])

In [22]: q.append(4)

In [23]: q
Out[23]: deque([2, 3, 4])複製代碼

若是沒有設置 maxlen 則是一個無限大小的隊列，能夠經過 appendleft 和 pop 在隊首和隊尾添加刪除元素。

三、字典中的鍵映射多個值

如今有一個需求，構建一個字典，key 是用戶 ID，value 爲一個列表，列表元素能夠是名字，電話等等，大概是這樣：

d = {'id': ['name', 'phone']}複製代碼

若是咱們本身構建這個字典，可能會像下面這樣來實現：

d = {}
for key, value in items:
  if key not in d:
    d[key] = value
  d[key].append(value)複製代碼

很麻煩，若是使用 collections 的 defaultdict 就很簡單了。defaultdict 的一個特徵就是它會自動初始化每一個 key 剛開始對應的值，因此咱們只關注添加元素操做就能夠了。

優化後代碼就變成了這樣：

d = defaultdict(list)
for key, value in items:
  d[key].append(value)複製代碼

四、字典排序

字典是無序的，但若是要控制字典中元素的順序呢？可使用 colletions 中的 OrderedDict，以下：

d = OrderedDict()
d['foo'] = 1
d['bar'] = 2
d['spam'] = 3
d['grok'] = 4
# Outputs "foo 1", "bar 2", "spam 3", "grok 4"

for key in d:
  print(key, d[key])複製代碼

OrderedDict 內部維護這一個根據鍵插入順序排序的雙向鏈表。每次新元素插入時，便會被放在鏈表尾部，對於已經存在的鍵，並不會改變鍵的順序。

但須要注意的是，OrderedDict 的大小是普通字典的兩倍，因此在構建一個須要大量 OrderedDict 實例的數據結構時，就要考慮大量內存消耗的影響了。

五、字典的運算

如何取出字典中的最小值，或者對字典進行排序呢？

首先咱們來看看直接使用普通的數學運算函數

In [25]: d = {'a': 11, 'b': 43, 'c': 3, 'd': 65}

In [26]: min(d)
Out[26]: 'a'複製代碼

它比較的邏輯是直接比較 key，而後取出對應的 key，但若是要比較 value 呢？

In [28]: min(d.values())
Out[28]: 3複製代碼

結果是正確的，但彷佛並不完美，若是鍵值一塊兒返回就完美了。這時候就該 zip 登場了，它的做用是可使鍵和值反轉過來。

In [29]: min(zip(d.values(), d.keys()))
Out[29]: (3, 'c')複製代碼

它直接返回了值最小的鍵和值，這樣就很好了，無論須要哪一個信息均可以直接使用。若是要對這個字典排序的話也很簡單：

In [34]: sorted(zip(d.values(), d.keys()))
Out[34]: [(3, 'c'), (11, 'a'), (43, 'b'), (65, 'd')]複製代碼

先寫這麼多吧，未完待續。。。

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