Python 3 教程第22篇(数据结构)

Python3 数据结构

本章节我们主要结合前面所学的知识点来介绍Python数据结构。


列表

Python中列表是可变的,这是它区别于字符串和元组的最重要的特点,一句话概括即:列表可以修改,而字符串和元组不能。

以下是 Python 中列表的方法:

方法 描述
list.append(x) 把一个元素添加到列表的结尾,相当于 a[len(a):] = [x]。
list.extend(L) 通过添加指定列表的所有元素来扩充列表,相当于 a[len(a):] = L。
list.insert(i, x) 在指定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引,例如 a.insert(0, x) 会插入到整个列表之前,而 a.insert(len(a), x) 相当于 a.append(x) 。
list.remove(x) 删除列表中值为 x 的第一个元素。如果没有这样的元素,就会返回一个错误。
list.pop([i]) 从列表的指定位置移除元素,并将其返回。如果没有指定索引,a.pop()返回最后一个元素。元素随即从列表中被移除。(方法中 i 两边的方括号表示这个参数是可选的,而不是要求你输入一对方括号,你会经常在 Python 库参考手册中遇到这样的标记。)
list.clear() 移除列表中的所有项,等于del a[:]。
list.index(x) 返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果没有匹配的元素就会返回一个错误。
list.count(x) 返回 x 在列表中出现的次数。
list.sort() 对列表中的元素进行排序。
list.reverse() 倒排列表中的元素。
list.copy() 返回列表的浅复制,等于a[:]。

下面示例演示了列表的大部分方法:

实例

>>> a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]
>>> print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))
2 1 0
>>> a.insert(2, -1)
>>> a.append(333)
>>> a
[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
>>> a.index(333)
1
>>> a.remove(333)
>>> a
[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]
>>> a.reverse()
>>> a
[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]
>>> a.sort()
>>> a
[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]

注意:类似 insert, remove 或 sort 等修改列表的方法没有返回值。


将列表当做栈使用

在 Python 中,可以使用列表(list)来实现栈的功能。栈是一种后进先出(LIFO, Last-In-First-Out)数据结构,意味着最后添加的元素最先被移除。列表提供了一些方法,使其非常适合用于栈操作,特别是 append() 和 pop() 方法。
用 append() 方法可以把一个元素添加到栈顶,用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从栈顶释放出来。

栈操作

  • 压入(Push): 将一个元素添加到栈的顶端。
  • 弹出(Pop): 移除并返回栈顶元素。
  • 查看栈顶元素(Peek/Top): 返回栈顶元素而不移除它。
  • 检查是否为空(IsEmpty): 检查栈是否为空。
  • 获取栈的大小(Size): 获取栈中元素的数量。

以下是如何在 Python 中使用列表实现这些操作的详细说明:

1、创建一个空栈
实例

stack = []

2、压入(Push)操作
使用 append() 方法将元素添加到栈的顶端:

实例

stack.append(1)
stack.append(2)
stack.append(3)
print(stack)  # 输出: [1, 2, 3]

3、弹出(Pop)操作
使用 pop() 方法移除并返回栈顶元素:

实例

top_element = stack.pop()
print(top_element)  # 输出: 3
print(stack)        # 输出: [1, 2]

4、查看栈顶元素(Peek/Top)
直接访问列表的最后一个元素(不移除):

实例

top_element = stack[-1]
print(top_element)  # 输出: 2

5、检查是否为空(IsEmpty)
检查列表是否为空:

实例

is_empty = len(stack) == 0
print(is_empty)  # 输出: False

6、获取栈的大小(Size)
使用 len() 函数获取栈中元素的数量:

实例

size = len(stack)
print(size)  # 输出: 2

实例
以下是一个完整的实例,展示了如何使用上述操作来实现一个简单的栈:

实例

class Stack:
    def __init__(self):
        self.stack = []

    def push(self, item):
        self.stack.append(item)

    def pop(self):
        if not self.is_empty():
            return self.stack.pop()
        else:
            raise IndexError("pop from empty stack")

    def peek(self):
        if not self.is_empty():
            return self.stack[-1]
        else:
            raise IndexError("peek from empty stack")

    def is_empty(self):
        return len(self.stack) == 0

    def size(self):
        return len(self.stack)

# 使用示例
stack = Stack()
stack.push(1)
stack.push(2)
stack.push(3)

print("栈顶元素:", stack.peek())  # 输出: 栈顶元素: 3
print("栈大小:", stack.size())    # 输出: 栈大小: 3

print
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