列表、字典

本文介绍了Python中列表的创建、操作、排序,以及字典的实现、常用操作和生成式,展示了如何高效处理数据。涵盖了列表的增删改查、字典的键值对管理,以及排序和数据结构的应用。

列表

  • 变量可以存储一个元素,而列表是一个’大容器’可以存储N多个元素,程序可以方便地对这些数据进行整体操作
  • 列表相当于其他语言中的数组
列表的创建与删除

列表需要使用中括号[],元素之间使用英文的逗号进行分隔

lst = [‘大圣’,‘八戒’]

列表 的创建方式:使用中括号 、调用内置函数list()

列表的特点:

列表元素按顺序有序排序

索引映射唯一个数据

列表可以存储重复数据

任意类型数据混存

根据需要动态分配和回收内存

lst=['hello','world',98]
print(id(lst))
print(type(lst))
print(lst)

lst=['hello','world',98]
'''创建列表的第二种方式,使用内置函数list()'''
lst2=list(['hello','world',98])
print(lst2)

print(lst[0]) #列表索引是从0开始
print(lst[0],lst[-3]) #正数是从0开始的,负向是从-1开始的
列表的查询操作
  • 获取列表中指定元素的指引

    index() :如查列表中存在N个相同元素,只返回相同元素中的第一个元素的索引

    ​ 如果查询的元素不在列表中,则会抛出ValueError

    ​ 还可以在指定的start和stop之间进行查找

  • 获取列表中的单个元素

    • 正向索引从0到N-1 举例:lst[0]
    • 逆向索引从-N到-1 举例:lst[-N]
    • 指定索引不存在,抛出indexError
lst=['hello','world',98,'hello']
print(lst.index('hello'))
#print(lst.index('python'))

#在指定范围内查找,(左闭右开)
#print(lst.index('hello',1,3)) #查不到
print(lst.index('hello',1,4)) #3
  • 判断指定元素在列表中是否存在

    元素 in 列表名

    元素 not in 列表名

  • 列表元素的遍历

    for 迭代变量 in 列表名

列表的增加操作
lst=[10,20,30]
print('添加元素之前',lst,id(lst))

#append() 在列表的末尾添加一个元素
lst.append(100)
print('添加元素之后',lst,id(lst))

#extend() 在列表的末尾至少添加一个元素
lst2=[40,45,50]
#lst.append(lst2) 将lst2作为一个元素添加到列表的末尾
lst.extend(lst2)
print(lst)

#insert() 在列表的任意位置上添加一个元素
lst.insert(1,90)
print(lst)

lst3=[True,False,'hello']
#切片,在任意的位置上添加N多个元素
lst[1:]=lst3 #把切掉的部分用一段新的列表去替换
print(lst) #[10, True, False, 'hello']
列表的删除操作

remove() :一次删除一个元素、重复元素只删除一个、元素不存在抛出valueError

pop():删除一个指定索引位置上的元素、指定索引不存在的抛出valueError、不指定索引,删除列表中最后一个元素

切片:一次至少删除一个元素

clear():清空列表

del:删除列表

lst=[10,20,30,40,50,60,30]
lst.remove(30)
print(lst)
#lst.remove(90)

lst.pop(2) #索引移除元素
print(lst)
lst.pop()
print(lst) #不指定索引,将移除最后一个元素

#切片操作
new_list=lst[1:3]
print('原列表',lst)
print('切片后的列表',new_list) #[20, 50]

lst[1:3]=[]
print(lst) #[10,60]

#清除列表所有元素
lst.clear()
print(lst)

#del可将列表对象删除
del lst
#print(lst) #NameError: name 'lst' is not defined
列表元素的修改操作

为指定索引的元素赋予一个新值

为指定的切片赋予一个新值

lst=[10,20,30,40]
#一次修改一个值
lst[2]=100
print(lst)

#利用切片,修改多个值
lst[1:3]=[300,400,500,600]
print(lst) #[10, 300, 400, 500, 600, 40]
列表元素的排序操作

常见的两种方式:

  • 调用sort()方法,列表中的所有元素默认按照从小到大的顺序进行排序,可以指定reverse=True,进行降序排序
  • 调用内置函数sorted(),可以指定reverse=True,进行降序排序,原列表不发生改变。

区别:sort()方法是对原列表进行排序。而sorted()是产生一个新的列表对象

lst=[10,90,30,60,40,80]
print('排序前的列表',lst)
lst.sort()
print('排序后的列表',lst)

#通过指定关键数参数,将列表中的元素进行降序排序
lst.sort(reverse=True)
print(lst) #[90, 80, 60, 40, 30, 10]

#使用内置函数sorted()对列表进行排序,将产生一个新的列表对象
lst=[20,40,10,98,54]
print('原列表',lst)
new_list=sorted(lst)
print(lst)
print(new_list)
#指定关键数参数,将列表中的元素进行降序排序
desc_list=sorted(lst,reverse=True)
print(desc_list)  #[98, 54, 40, 20, 10]
列表生成式

简称为’生成列表的公式’

语法格式:[i*i for i in range(1,10) ]

i*i代表列表元素的表达式

lst=[i for i in range(1,10)]
print(lst)
lst=[i*i for i in range(1,10)]
print(lst) #[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

lst=[i*2 for i in range(1,6)]
print(lst) #[2, 4, 6, 8, 10]

字典

什么是字典

Python内置的数据结构之一,与列表一样是一个可变序列

以键值对的方式存储数据,字典是一个无序的序列

scores={'张三':100,'李四'98,'王五':45}
#字典名 花括号     逗号 键 冒号 值
字典的实现原理

字典的实现原理与查字典类似,查字典是先根据部首或拼音查找对应的页码,Python中的字典是根据key查找value所在的位置。

字典的创建
  • 最常用的方式:使用花括号{}
  • 使用内置函数dict()
'''字典的创建方式'''
#使用{}创建字典
score={'张三':100,'李四':98,'王五':54}
print(score,type(score))

#使用内置函数dict()
student=dict(name='jake',age=20)
print(student)

#空字典
d={}
print(d)
字典的常用操作

获取字典中的元素: []、get()方法

[]取值和get()方法取值的区别:

  • []如果字典中不存在指定的key,抛出keyError异常

  • get()方法取值,如果字典中不存在指定的key,并不会抛出keyerror,而是返回None,可以通过参数设置默认的value,以便指定的key不存在时返回

'''获取字典的元素'''
score={'张三':98,'李四':77,'王五':45}
'''第一种方式,使用[]'''
print(score['张三'])
#print(score['小名']) #KeyError

'''第二种方式,使用get()'''
print(score.get('李四'))
print(score.get('小名')) #None
print(score.get('小名',99)) #99 是在查找'小名'所对的value不存在时,提供的一个默认值
字典的常用操作
  • key的判断:in or not in
  • 字典元素的删除:del score[‘张三’]
  • 字典元素的新增:score[‘jake’]=90
'''key的判断'''
score={'张三':98,'李四':77,'王五':45}
print('张三' in score)
print('张三' not in score)

del score['张三'] #删除
#score.clear() #清空
print(score)

score['陈留']=90#新增元素
print(score)

score['陈留']=96 #修改元素
print(score)
获取字典视图
score={'张三':98,'李四':77,'王五':45}
#获取所有的key
keys=score.keys()
print(keys)#dict_keys(['张三', '李四', '王五'])
print(type(keys))
print(list(keys)) #['张三', '李四', '王五']

#获取所有的value
values=score.values()
print(values) #dict_values([98, 77, 45])
print(list(values))#[98, 77, 45]

#获取所有的key-value对
items=score.items()
print(items) #dict_items([('张三', 98), ('李四', 77), ('王五', 45)])
print(list(items))#[('张三', 98), ('李四', 77), ('王五', 45)]
字典的特点
  • 字典中的所有元素都是一个key-value对,key不允许重复,value可以重复
  • 字典中的元素是无序的
  • 字典中的key必须是不可变对象
  • 字典也可以根据需要动态地伸缩
  • 字典会浪费较大的内存,是一种使用空间换时间的数据结构
字典生成式
  • 内置函数zip()

    • 用于将可迭代的对象作为参数,将对象中对应的元素打包成一个元组,然后返回由这些元组组成的列表。
      items=['Fruits','Books','Others']
      prices=[96,78,85]
      lst=zip(items,prices)
      print(list(lst))
      
<think>好的,我现在需要帮助用户解决他们的问题,也就是使用列表字典的方法生成500个不同的4位不重复数字验证码。用户之前已经得到了一个使用itertools.permutations和random.sample的解决方案,现在他们可能想了解另一种方法,特别是使用列表字典来实现同样的功能。 首先,我需要理解用户的需求。他们可能对之前的方法感兴趣,但想了解不同的实现方式,或者他们可能对itertools和random.sample不太熟悉,希望用更基础的Python结构来完成。使用列表字典的方法可能意味着不使用高级库,而是通过手动生成和处理数据。 接下来,我需要考虑如何用列表字典来生成这些验证码。列表通常用来存储元素的有序集合,而字典用于键值对。不过,生成验证码主要涉及生成唯一的数字组合,所以可能需要列表来存储所有可能的组合,然后用字典来检查重复,或者作为中间步骤处理数据。 首先,生成所有可能的4位不重复数字组合。四位数的每一位都必须是0-9之间的不同数字。由于允许前导零,例如“0123”是有效的,因此需要考虑所有排列。使用列表推导式或循环来生成这些组合是一个办法。例如,可以用四层嵌套循环,每一层代表一位数字,然后检查是否有重复的数字。但这种方法效率可能不高,特别是当位数增加时,时间复杂度会急剧上升。不过对于四位数字来说,可能还是可行的。 不过,手动生成所有排列可能比较麻烦,尤其是避免重复。这时候,可能需要使用集合来确保每个生成的数字是唯一的。例如,生成一个四位数字符串,其中每个字符都是唯一的数字。可以用随机方法生成,然后检查是否重复,但这样效率可能不高,特别是在生成大量唯一验证码时。 用户之前的方法已经预先生成了所有可能的组合,然后随机抽样,这样效率很高。现在要改用列表字典的方法,可能需要另一种思路。比如,使用字典来记录已生成的验证码,确保唯一性。或者,在生成过程中,将每个验证码作为字典的键,利用字典键的唯一性来去重。 不过,使用字典可能在这里并不是最高效的方式,因为列表已经足够存储这些验证码。也许用户的意思是使用更基础的Python结构,而不依赖itertools这样的库。因此,我需要考虑如何手动生成所有可能的排列,或者如何生成随机验证码并确保其唯一性,而不使用itertools.permutations。 可能的步骤是: 1. 生成所有可能的四位不重复数字组合,使用循环或递归,避免重复数字。 2. 将这些组合存储在一个列表中。 3. 使用random.sample从这个列表中抽取500个,或者用随机方法生成,同时检查是否重复。 但手动生成所有排列比较麻烦,可能需要自己实现排列生成算法,比如回溯算法。不过这可能超出了用户的预期,尤其是对于刚学习Python的人来说,这可能太复杂。 另一个方法是随机生成四位数字,并检查是否有重复数字,如果有效则加入列表,直到列表中有500个唯一的验证码。这种方法在需要生成的验证码数量远小于总的可能数量时效率较高,但这里总共有5040种可能(10P4=5040),而用户需要500个,这时候随机生成并检查重复可能可行,但存在一定的碰撞概率,导致生成速度变慢。不过对于500个来说,应该还是可以接受的。 不过用户之前的方法已经高效地预先生成了所有可能,然后抽样,而这里用户想用列表字典的方法。可能他们希望避免使用itertools,或者想了解不同的实现方式。 因此,可能的解决方案是: - 使用循环生成四位数字符串,确保每位数字不重复。 - 使用集合或字典来跟踪已经生成的验证码,确保唯一性。 - 当生成的验证码数量达到500时停止。 这里可以用字典来存储已生成的验证码,因为字典的键是唯一的,可以自动处理重复。不过实际上,用集合可能更合适,因为集合自动去重,而字典需要键值对。但用户提到使用列表字典,所以可能需要结合两者。 例如,生成一个空列表来存储验证码,然后循环生成随机四位数,检查是否在列表中已存在,如果不存在则添加。但这种方法在列表较大时检查存在性效率较低,因为每次都要遍历列表。而使用集合可以更快地检查存在性,因为集合的查找是O(1)时间复杂度。 不过用户可能希望用列表字典的方法,所以可能需要用字典来记录生成的验证码,例如将验证码作为字典的键,值可以是任意值,如True。这样检查是否存在只需要检查键是否在字典中,这样速度更快。 但最终需要的是列表形式的验证码,所以可以将字典的键转换为列表。不过这可能没有必要,直接用集合更简单。但为了符合用户的要求,可能需要使用字典。 不过用户的问题可能更倾向于使用列表来存储验证码,而字典可能用于其他用途,例如记录每个验证码的出现次数,或者用于快速查找是否存在。不过在这种情况下,可能不需要字典,除非有其他需求。 综合来看,用户可能希望用更基础的Python结构,如列表和循环,来生成这些验证码,而不是使用itertools的高级函数。因此,我需要提供一个不使用itertools的方法,而是通过随机生成四位数字符串,并确保每个字符串中的数字不重复,然后将这些字符串收集到列表中,直到有500个唯一的验证码。 具体的步骤可能如下: 1. 创建一个空列表来存储生成的验证码。 2. 循环生成随机的四位数字符串,直到列表中有500个唯一的验证码。 3. 在每次生成时,检查该字符串是否已经存在于列表中,如果不存在,则添加。 4. 为了提高效率,可以使用集合来辅助检查存在性,因为集合的查找速度更快。 但用户提到使用列表字典的方法,可能希望使用字典来记录生成的验证码。例如,可以将生成的验证码作为字典的键,这样自动保证唯一性,然后将键转换为列表。不过这可能不是必要的步骤,但为了符合用户的要求,可以这样处理。 不过直接使用集合可能更高效,但用户可能想了解如何结合列表字典来实现。例如,生成一个字典,键是验证码,值可以是某种状态,但可能这里字典的作用只是为了快速查找是否存在,而最终结果还是列表。 另一个可能的思路是,先生成所有可能的四位数组合,将它们存储在一个列表中,然后随机选择500个。但生成所有可能的组合可能需要手动实现排列,而不使用itertools.permutations,这可能需要编写排列生成的代码。 例如,使用四层嵌套循环,每一层代表一个数字,然后检查这四个数字是否各不相同。如果满足条件,则组合成字符串,加入列表。这种方法虽然可行,但对于四位数来说,需要10^4=10000次循环,但其中大部分会被过滤掉,只剩下5040个有效的组合。这种方法效率较低,但可行,尤其是对于四位数字来说,计算量不大。 不过,用户可能希望代码简洁,因此可能需要更高效的生成方式,但这里可能需要手动生成所有排列。 因此,可能的解决方案是: 方法一:手动生成所有可能的四位不重复数字组合,然后随机抽取500个。 方法二:随机生成四位不重复数字组合,直到收集到500个唯一的。 其中,方法一在用户之前的回答中已经用itertools实现,现在需要手动生成所有可能的组合,可能需要编写排列生成的代码,这可能比较复杂。 方法二则更简单,但生成随机验证码时可能会有重复,需要多次尝试,但最终能够收集到足够的数量。 考虑到用户现在想要使用列表字典的方法,可能更倾向于方法二,即随机生成,并使用字典或集合来去重。 因此,可能的代码结构如下: 使用循环,生成随机四位数,检查是否有重复数字,如果有效且未存在于列表中,则添加。 代码示例: ```python import random codes = [] generated = set() # 使用集合来快速检查存在性 while len(codes) < 500: # 生成4位数字字符 num = ''.join(random.sample('0123456789', 4)) if num not in generated: codes.append(num) generated.add(num) print("示例:", codes[:10]) print("总数验证:", len(codes) == 500 and len(set(codes)) == 500) ``` 这里使用了集合来快速检查是否已存在,避免了列表查找的低效。同时,使用random.sample来从'0123456789'中选择4个不重复的字符,直接生成一个四位数。这样生成的每个num都是四位不重复的数字字符串,因此不需要额外检查是否有重复数字,因为random.sample已经保证了这一点。 这种方法避免了使用itertools,完全依赖列表和集合(虽然用户提到字典,但集合更适合这里的情况),生成500个唯一的验证码。如果用户坚持要使用字典,可以将生成的验证码作为字典的键,例如: ```python codes_dict = {} while len(codes_dict) < 500: num = ''.join(random.sample('0123456789', 4)) codes_dict[num] = True # 值可以是任意内容 codes = list(codes_dict.keys()) ``` 这样,字典的键保证了唯一性,然后将键转换为列表。这可能更符合用户提到的“列表字典的方法”。 总结来说,用户可能需要一个不使用itertools的方法,而是通过随机生成和字典或集合来去重,从而生成500个唯一的四位数验证码。因此,回答需要解释如何用列表字典(或集合)来实现这一点,强调手动生成和去重的过程。</think>--- ### **使用列表字典生成500个不重复4位验证码** 以下方法通过**随机生成+去重逻辑**实现需求,避免依赖高级库: --- ### **代码实现** ```python import random codes = [] # 存储最终验证码的列表 generated = {} # 用字典键快速检查重复 while len(codes) < 500: # 生成4位不重复数字字符串(核心逻辑) digits = random.sample('0123456789', 4) code = ''.join(digits) # 通过字典键去重 if code not in generated: codes.append(code) generated[code] = True # 值可任意设置 # 验证结果 print("示例验证码:", codes[:10]) print("总数验证:", len(codes) == len(generated.keys())) ``` --- ### **关键逻辑解析** 1. **随机生成数字** `random.sample('0123456789', 4)` 直接从0-9中选取4个不重复数字,确保每位唯一性。 2. **字典去重原理** 利用字典键的唯一性:`if code not in generated` 实现$O(1)$时间复杂度查重,比列表遍历更高效。 3. **数据分离存储** - `codes`列表:按生成顺序保存验证码 - `generated`字典:仅用于快速查重 --- ### **性能对比** | 方法 | 时间复杂度 | 适合场景 | |--------------------|------------|--------------------| | 预生成全排列 | $O(n)$ | 需要极高频调用 | | 随机生成+字典去重 | $O(1)$查重 | 少量生成或动态生成 | --- ### **扩展场景** - **增加生成速度**:改用集合`generated = set()`,因为集合的哈希查找比字典键更快 - **控制内存占用**:若生成量接近5040种可能性上限(10P4=5040),需改用预生成全排列法 --- ### **执行示例** ``` 示例验证码: ['0615', '7802', '9524', '1306', '2485', '6953', '0237', '4175', '3068', '7319'] 总数验证: True ```
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