python圣斗士修炼（五）：常用的数据结构

一、列表-list

列表的概念

列表是一个有序的集合，可以随时添加和删除其中的元素，类似于C语言中的数组，但是要灵活和方便的多。

定义列表和访问列表

比如我们定义一个list：week = [‘monday’,’tuesday’,’wednesday’]，week是我们列表的名字，[‘monday’,’tuesday’,’wednesday’]是列表的内容。

 In [1]: week = ['monday','tuesday','wednesday']In [2]: weekOut[2]: ['monday', 'tuesday', 'wednesday']In [3]: week[1]Out[3]: 'tuesday'In [4]: week[0]Out[4]: 'monday'In [5]: for i in week:   ...:     print(i)   ...:     mondaytuesdaywednesday

我们可以使用索引的方式，切记是从week[0]开始的，如果你访问week[3]那么会报错。
第五行你可以先跳过。这是使用for循环来索引元素，了解即可。这里的i就是代表week的子元素。

列表的常用方法

查找某个成员的位置：week.index(‘wednesday’)
统计某个成员的数量：week.count(‘tuesday’)
访问list成员：week[0] ….week[2]
逆序访问：week[-1]“`week[-3] 倒数第一 至 倒数第三
追加元素到末尾：week.append(‘thursday’) >> [‘monday’,’tuesday’,’wednesday’,’thursday’]
追加列表到末尾：week.append([‘thursday’,’friday’])
将子列表以元素形式追加:week.extend([‘sunday’,’satueday’])
插入元素至指定位置：week.insert(4,’friday’) >> [‘monday’,’tuesday’,’wednesday’,’thursday’]
删除末尾元素：week.pop()
删除指定位置元素：week.pop(0) 或者使用 del week[0]
删除第一个出现的指定元素：week.remove(‘monday’) 若元素不存在会报错。
判断某元素是否在列表中成员操作符： ‘a’ in week
替换指定位置元素：week[1]=’sunday’
排序：week.sort() 归并排序 week.sort(reverse=True) 倒序排序
倒序：week.reverse()
合并列表：a=[1,2,3] week.extend(a) >>>week[‘monday’,…,1,2,3]

列表切片

week[1:5] #截取第二个到第六个成员
week[:5] #截取前五个
week[:-5] #截取后面五个
week[0:20:2] #截取序号为偶数的成员
week[1:20:2] #截取序号为奇数的成员
字符串切片：
a=’19980105’
a[:3] #截取前3位
a[::-1] 字符串反序
a[:-1] 从第一个截取-倒数第二个
a=b[:] 快速地将列表b的内容全部复制给a列表

二、元组-tuple

元组的特点是初始化之后各元素的对应关系就不能更改了，不能进行插入和增加元素操作。代码的安全性得到增强，如果可以使用tuple，尽量不要用list。
定义一个tuple：time=(‘hour’,’minute’,’second’)
定义一个tuple：time=(a,’b’,’c’) a此时为变量。
接收值：first，second,thrid=time
只定义一个元素需要加个逗号消除小括号的歧义：time=(‘time’,)
不安全的tuple：time=(‘hour’,[‘minute’,’second’]) 第二个元素为list，可变，因此这种用法一般不建议。

相关用法：
time.index(‘a’) 判断元组中是否存在元素a。存在则返回第一个索引，不存在报错。
time.count(‘a’) 判断元组中是否存在元素a。 存在返回1，不存在返回0

三、字典-dict

Python内置了字典：dict的支持，dict全称dictionary，在其他语言中也称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度。

举个例子，假设要根据同学的名字查找对应的成绩，如果用list实现，需要两个list：

names = [‘Michael’, ‘Bob’, ‘Tracy’]
scores = [95, 75, 85]
给定一个名字，要查找对应的成绩，就先要在names中找到对应的位置，再从scores取出对应的成绩，list越长，耗时越长。

如果用dict实现，只需要一个“名字”-“成绩”的对照表，直接根据名字查找成绩，无论这个表有多大，查找速度都不会变慢。用Python写一个dict如下：
d = {‘Michael’: 95, ‘Bob’: 75, ‘Tracy’: 85}
d[‘Michael’]
95
为什么dict查找速度这么快？因为dict的实现原理和查字典是一样的。假设字典包含了1万个汉字，我们要查某一个字，一个办法是把字典从第一页往后翻，直到找到我们想要的字为止，这种方法就是在list中查找元素的方法，list越大，查找越慢。

第二种方法是先在字典的索引表里（比如部首表）查这个字对应的页码，然后直接翻到该页，找到这个字。无论找哪个字，这种查找速度都非常快，不会随着字典大小的增加而变慢。

dict就是第二种实现方式，给定一个名字，比如’Michael’，dict在内部就可以直接计算出Michael对应的存放成绩的“页码”，也就是95这个数字存放的内存地址，直接取出来，所以速度非常快。

你可以猜到，这种key-value存储方式，在放进去的时候，必须根据key算出value的存放位置，这样，取的时候才能根据key直接拿到value。

把数据放入dict的方法，除了初始化时指定外，还可以通过key放入：

d[‘Adam’] = 67
d[‘Adam’]
67
由于一个key只能对应一个value，所以，多次对一个key放入value，后面的值会把前面的值冲掉：

d[‘Jack’] = 90
d[‘Jack’]
90
d[‘Jack’] = 88
d[‘Jack’]
88
如果key不存在，dict就会报错：

d[‘Thomas’]
Traceback (most recent call last):
File “”, line 1, in
KeyError: ‘Thomas’
要避免key不存在的错误，有两种办法，一是通过in判断key是否存在：

‘Thomas’ in d
False
二是通过dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：

d.get(‘Thomas’)
d.get(‘Thomas’, -1)
-1
注意：返回None的时候Python的交互式命令行不显示结果。

要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会从dict中删除：

d.pop(‘Bob’)
75
d
{‘Michael’: 95, ‘Tracy’: 85}

请务必注意，dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的。

和list比较，dict有以下几个特点：

查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而变慢；
需要占用大量的内存，内存浪费多。
而list相反：

查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
占用空间小，浪费内存很少。
所以，dict是用空间来换取时间的一种方法。

dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代码中几乎无处不在，正确使用dict非常重要，需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象。

这是因为dict根据key来计算value的存储位置，如果每次计算相同的key得出的结果不同，那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法（Hash）。

要保证hash的正确性，作为key的对象就不能变。在Python中，字符串、整数等都是不可变的，因此，可以放心地作为key。而list是可变的，就不能作为key：

key = [1, 2, 3]d[key] = 'a list'Traceback (most recent call last):  File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: unhashable type: 'list'

四、集合-set
set定义：
set和dict类似，也是一组key的集合，但不储存value。由于key不能重复，所以set中没有重复的key。
定义set：
s=set([1,1,2,2,3,3])
s
set{1,2,3}

也可以用{}:
x={1,2,2,3,4}

定义不可变集合：
num3=frozenset([1,2,3,4,5])
添加元素：
s.add(4)
删除元素：
s.remove(4) #4若不存在会报错
s.discard(4)# 无论如何也要删除。不存在则不做操作
set之间的与操作，或操作：相当于数学意义上的交集，并集。
s1=([1,2,3])
s2=([2,3,4])
s1 & s2 >>> set([2,3])
s1 | s2 >>>set([1,2,3,4])

判断子集：
s1.issubset(s2)
s1 <= s2 #s1是s2的子集 返回ture
判断相等：
s1==s2
求差集
s3=s1-s2 #在s1中，但不在s2中。