python 数据结构六 之 字典与集合

python数据结构教程第六课
本章是数据结构教程的最后一课，讲述python内部已经实现的字典与集合类

一、简介
二、字典与集合的抽象数据类型（ADT）
三、二叉排序树（字典类）的python实现

一、简介

数据的存储和访问是计算机最基本的功能。
字典就是支持基于关键码的数据结构存储与检索的数据结构，关键码（key）是检索时提供的信息。字典在实际使用中分为两类：
1）静态字典：在建立之后，这种字典的内容和结构都不在发生变化，主要操作只有检索
2）动态字典：在初始创建后，这种字典的内容（和结构）将一直处于动态变动之中，对于这种字典，除了检索之外，最重要的基本操作还包括数据项的插入和删除等。python内部的字典类型就是这种动态字典
在计算机领域，具体的数据项可以看作个体，数据项的汇集就是集合，python内部的集合类型有set与frozenset两种，其区别与静态字典和动态字典的区别类似，这里不再赘述

二、字典与集合的抽象数据类型（ADT）

这里分别给出字典与集合的抽象数据类型，还有python内部字典与集合的基本操作方法
1）字典的抽象数据类型

ADT Dict：    Dict(self)           #构造新字典    is_empty(self)       #空字典判断    num(self)            #返回元素个数    search(self,key)     #返回key对应的值    insert(self, key,value)  #插入新元素    delete(self,key)     #删除键值对    values(self)         #value迭代器    entries(self)        #键值对迭代器

python里的字典类型，其基本操作如下：

a = {'a':11,'b':22,'c':44,'d':'asdf'}b = {23:'a',43:'b',52:'c',12:'d'}for i in a.items():    print(i,end=' ')print()for i in b.items():    print(i,end=' ')print()print(a)print(b.get(23))b.clear()print(b)

输出结果：

('a', 11) ('b', 22) ('c', 44) ('d', 'asdf') (23, 'a') (43, 'b') (52, 'c') (12, 'd') {'a': 11, 'b': 22, 'c': 44, 'd': 'asdf'}a{}

这里要注意的是，字典类型有一个非常重要的数据不变式，那就是字典类型的键值是不允许改变的，因为字典的检索基于键值，一旦键值发生变化，会出现字典内部的混乱，python内部的字典类型也严格遵守这一规则，键值只能为不变类型，否则会报错

2）集合的抽象数据类型

ADT Set：    Set(self)             #创建空集    is_empty(self)        #空集判断    member(self,elem)     #判断elem是否在集合内    insert(self,elem)     #插入元素    delete(self,elem)     #删除元素    intersection(self,oset)   #求交集    union(self,oset)      #求并集    different(self,oset)  #集合相减    subset(self,oset)     #判断本集合是否是oset的子集

python里的set类型，其常用操作如下：

a = set([11,34,'sd',535,6547,3,7,'fd',2,757,4])b = set([11,34,'ew','!'])print(a)print(b)a -= bprint(a)b.clear()print(b)c = a.copy()c.pop()c.pop()print(c)print(a)

测试结果：

{'sd', 34, 3, 2, 4, 7, 11, 'fd', 6547, 757, 535}{'ew', 34, 11, '!'}{'sd', 3, 2, 4, 7, 'fd', 6547, 757, 535}set(){3, 4, 7, 'fd', 6547, 535, 757}{'sd', 3, 2, 4, 7, 'fd', 6547, 757, 535}

三、二叉排序树（字典类）的python实现

python里已经有了较为完整的字典与集合类型，读者们只需要使用即可，这里给出字典类的二叉树排序实现，相比于普通的字典类，可以提升搜索效率

#关联对象的类Assoc，用于存储键值对class Assoc:    def __init__(self,key,value):        self.key = key        self.value = value    def __lt__(self,other):        return self.key < other.key    def __le__(self,other):        return self.key < other.key or self.key == other.key    def __str__(self):        return "Assoc({0},{1})".format(self.key,self.value)import BNode     #请参考链表或者树章节的博客#二叉排序树（字典类）class DictBTree:    def __init__(self):        self._root = None    def is_empty(self):        return self._root is None    def search(self,key):        bt = self._root        while bt is not None:            entry = bt.data()            if key < entry.key:                bt = bt.left()            elif key > entry.key:                bt = bt.right()            else:                return entry.value        return None    def insert(self,key,value):        bt = self._root        if bt is None:            self._root = BNode(Assoc(key,value))            return        while True:            entry = bt.data()            if key < entry.key:                if bt.left() is None:                    bt.set_left(BNode(Assoc(key,value)))                     return                bt = bt.left()            elif key > entry.key:                if bt.right() is None:                    bt.set_right(BNode(Assoc(key,value)))                     return                bt = bt.right()            else:                bt.data().value = value                return    #迭代器    def entries(self):        t,s = self._root,SStack()        while t is not None or not s.is_empty():            while t is not None:                s.push(t)                t = t.left()            t = s.pop()            yield (t.data().key,t.data().value)            t= t.right()    def delete(self,key):        p,q = None,self._root        while q is not None and q.data().key != key:            p = q            if key < q.data().key:                q = q.left()            else:                q = q.right()            if q is None:                return            if q.left() is None:                if p is None:                    self._root = q.right()                elif q is p.left:                    p.set_left(q.right())                 else:                    p.set_right(q.right())                 return            r = q.left()            while r.right() is not None:                r = r.right()            r.set_right(q.right())            if p is None:                self._root = q.left            elif p.left is q:                p.set_left(q.left)             else:                p.set_right(q.left)    def print(self):        for k,v in self.entries():            print(k,v)def build_dictBTree(entries):    dic = DictBTree()    for k,v in entries:        dic.insert(k,v)    return dic

测试程序：

entry = [('a','1'),('b','2'),('c','3')]diction = build_dictBTree(entry)diction.print()diction.delete('b')diction.print()

结果：

a 1b 2c 3a 1c 3