Python数据结构（1）_序列类型是二维元素向量,元素之间存在先后关系-优快云博客

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数值数据类型

数据结构类型

可变数据类型（列表、字典、可变集合）

不可变数据类型（数字、字符串、元组、不可变集合）

数值数据类型

整数类型（int）
布尔类型（bool）
浮点类型（floot）
复数类型（complex）

数据结构类型

根据某种方式将数据元素组合起来形成的一个数据元素集合

序列：序列类型是一个元素向量，元素之间存在先后关系，通过序号访问，元素之间不排他。
映射：映射类型是“键-值”数据项的组合，每个元素是一个键值对，表示为（key,value）。
集合：集合类型是一个元素集合，元素之间无序，相同元素在集合中唯一存在。

可变数据类型（列表、字典、可变集合）

直接对数据结构对象的内容进行修改
只对同一个对象进行操作

不可变数据类型（数字、字符串、元组、不可变集合）

不能对数据结构对象的内容进行修改
新旧对象两者引用两个不同的ID地址值

列表

列表是Python对象作为其元素并按顺序排列构成的有序集合

创建列表

1.方括号[ ]创建

2.通过list（）函数将元组、字符串或者集合转化成列表

3.直接使用list（）函数会返回一个空列表

列表基本操作

1.列表索引访问提取

>>>[1, 1.3, '2', 'China', ['I', 'am', 'another', 'list’]]

>>>L[0]

>>>L[4]

>>>L[4][2]

>>>len(L)

>>>L[len(L)-1]

>>>L[-4]

2.列表切片操作提取

sequence_name[start:end:step]

>>>ls = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]

>>>ls[2:7] #[30, 40, 50, 60, 70]

>>>ls[1:9:2] #[20, 40, 60, 80]

>>>ls[-2:-8:-2] #[90, 70, 50]

>>>ls[1:4:0] # ValueError: slice step cannot be zero

>>>ls[::] #[10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]

>>>ls[:-7:-2] # [100, 80, 60]

>>>ls[6:] #[70, 80, 90, 100]

>>>ls[1:8:-2] #[]

>>>ls[::-1] # [100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10]

>>>ls[:] # [10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100]

3.增添列表元素

append(x)在列表末尾添加一个元素

#<例3.1：列表append方法>

L = [1,1.5,"3","LOVE",["I","LOVE","python"]]

L.append（3）

print（L）  #输出

在列表末尾添加另一个列表

extend（t）、+、+=

#<例3.2：列表拼接>
L = [1,1.3,"2","China",["I","am","another","list"]]
L1 = [4, 4, 4, "hello"]
L.extend(L1)
print(L) #输出
L2 = [1, 2, 3, "这是L2"]
L2 += L1
print(L2) #输出

#<例3.3：列表insert方法>
L = [1,1.3,"2","China",["I","am","another","list"]]
L.insert(4, "insert" )
print(L) #输出
L.insert(14, "insert" )
print(L) #输出

* insert（i,x）在列表中添加一个元素，可以指定位置添加

* 插入位置超出列表尾端，则插入列表后面

4.删除列表元素

✓del语句 del list_name[i]

✓pop语句 list_name.pop(i) 不指定位置，默认为-1

✓remove语句 list_name.remove(x) x可以是元素位置或者指定元素

#<例3.4：列表删除方法>
L = [1,1.3,"2","China",["I","am","another","list"]]
del L[2]
print(L) #输出
L1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]
del L1[0:2]
print(L1)
del L1[::2]
print(L1)
del L1[:]
print(L1)
del L1
L.pop(0)
print(L) #输出
L.pop( )
print(L)
L.remove("China")
print(L) #输出

5，修改列表元素

✓列表必须通过显式的数据赋值才能生成，将一个列表赋值给另一个列表不会生成新的列表对象

通过切片来修改列表

>>>L1 = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14]
>>> L1[0:3] = ["one", "two", "three"]
>>> L1
>>> L1[0:3] = []
>>> L1
>>> L1[::2] = ["#"]*6
>>> L1[:] = []
>>> L1

副本

✓copy、切片操作、list( )

#<例3.5：列表副本>
a = [10, 20,30, 40, 50, 60, 70, 80]
b = a.copy(); c = a[:]; d = list(a); e = a
print(id(a), id(b), id(c), id(d), id(e))
a[0] = '修改了a'
b[0] = '修改了b'
print(a); print(b); print(c); print(d); print(e)

6.查询列表元素位置

✓index来查询指定元素在列表中第一次出现的位置索引

✓元素 in 列表对象元素至少在列表中出现过一次

a = [10, 20, 30, 40, 50, 60, 30, 80]
b = a.index(30) #查询元素80在列表中第1次出现的位置
print(b)
c = 50 in a #使用in函数判断列表是否包含元素
print(c)

列表其他常用操作

➢list.count

➢list.sort

➢sorted

➢list.reverse

➢len

➢*

⚫ for 和range访问列表索引和值

list = [10,20,30,40,50,60,70,80,90]
for i in range(len(list)):
print(f'{i}:{list[i]}')

⚫ for e in L

➢ e：可以是多变量

for x, y in [(1, 2), (2, 3), ("hello", "world")]:
print(x, y)
for x, y, z in [(1, 2, 3), (2, 3, 4)]:
print(x, y, z)

⚫ 列表解析式（列表推导式）

➢高效创建新列表的方式，动态创建列表

➢Python迭代机制的一种应用

✓使用列表推导式在一行代码中完成相同的任务

✓映射：在列表推导式的表达式中执行操作

✓过滤：在列表推导式中使用if子句

✓用列表推导式处理另一个列表推导式

data = [num for num in range(20) if num%2==1]

data = [i for i in range(6)]

data = list(range(6))

data = [2**i for i in range(64)]

num1 = ["one", "two", "three", "four", "five"]

num2 = [item.upper() for item in num1]

[(i, j) for i in range(0,3) for j in range (0, 3)]
等价于
ls = []
for i in range(0, 3):
    for j in range(0, 3):
        ls.append((i, j))

[(i, j) for i in range(0, 3) if i<1 for j in range(0, 3) if j>1]
等价于
ls = []
for i in range(0, 3):
    if i < 1:
        for j in range(0, 3):
            if j > 1:
                ls.append((i,j))

⚫ 添加列表元素问题：遍历列表L，并打印出L中所有元素，还要在元素为0 时向列表中添加元素100，使用“for e in L： ”结构该如何实现呢？

➢方法一：直接使用append函数在原列表中添加新元素 100

#<例3.6：列表中添加元素100（append）>
L=[0,1,2,3,4,5]
for e in L:
print(e,end=' ')
if e==0: L.append(100)

➢方法二：使用L=L+[100]这种方式添加新元素100

#<例3.7：列表中添加元素100（+）>
L=[0,1,2,3,4,5]
for e in L:
print(e, end=' ')
if e == 0: L = L + [100]

➢方法三：使用列表的专有方法insert()在原列表中插入新元素100

#<例3.9：列表中添加元素100（insert）正确>
L=[0,1,2,3,4,5]
for e in L:
print(e,end=' ')
if e==0:L.insert(len(L),100)

⚫ 综上所述，原列表在循环中被改变是危险的，难以预料的。

⚫ 所以为了避免发生不可预料的情况，尽量不对原列表L进行改变，为了安全起见，还是新设一个列表。

⚫ 添加列表元素

➢开销

# <例3.10：append()和“L+[i]”在时间开销方面的对比>
import time
def test_time(k):
print("***** k=", k)
L = []; start = time.perf_counter()
for i in range(k):
L.append(i)
elapsed = time.perf_counter() - start
print("使用append花时间：", elapsed)
start = time.perf_counter()
for i in range(k):
L = L + [i]
elapsed = time.perf_counter() - start
print("使用L=L+[i]花时间：", elapsed)
test_time(5000)
test_time(10000)
test_time(20000)
test_time(40000)

⚫ 删除列表元素

#<例3.11：移除列表中为0的元素_2（错误）>
L=[0,0,1,2,3,0,1]
i=0
while i < len(L):
if L[i]==0: L.remove(0)
i+=1
print(L)

➢方法一：

#<例3.12：移除列表中为0的元素改进1>
L=[0,0,1,2,3,0,1]
i=0
while 0 in L:
L.remove(0)
print(L)

➢方法二：

#<例3.13：移除列表中为0的元素改进2>
L=[0,0,1,2,3,0,1]
i=0
while i< len(L):
if L[i]==0: L.remove(0)
else: i+=1
print(L)

➢方法三：

#<例3.14：移除列表中为0的元素改进3>
L=[0,0,1,2,3,0,1]
L1=[]
for e in L:
if e!=0: L1.append(e)
print(L1)

➢时间开销

✓测试方法一

#<例3.15：将列表中的0去掉方法1>
import time #引入time模块
start=time.clock()
L=[1 for i in range(1000000)]+[0 for i in range(1000)]
while 0 in L:
L.remove(0)
elapsed=time.clock()-start
print("方法一：")
print("用while 0 in L, remove后列表长度=",len(L),"花时间：", elapsed)

✓测试方法二

#<例3.16：将列表中的0去掉方法2>
import time #引入time模块
start=time.clock()
L=[1 for i in range(1000000)]+[0 for i in range(1000)]
i=0
while i < len(L):
if L[i]==0: L.remove(0)
else: i+=1
elapsed=time.clock()-start
print('方法二')
print("一个个遍历再remove后，列表长度=",len(L),"花时间：", elapsed)

✓测试方法三

#<例3.17：将列表中的0去掉方法3>
import time #引入time模块
start=time.clock() #程序开始运行时的时间
L=[1 for i in range(1000000)]+[0 for i in range(1000)]
L1=[]
for e in L:
if e!=0: L1.append(e)
elapsed=time.clock()-start #循环结束消耗的时间
print('方法三')
print("新列表L1的长度：",len(L1), "花时间：", elapsed)

⚫ 生成列表的技巧

➢生成矩阵

矩阵：一维矩阵（如[1,2,3]、[aa,bb,cc] ）

二维矩阵（如[[1,2,3],[4,5,6]] ）

✓生成一维矩阵：生成一个一维矩阵，长度为100，每个元素都为0

方法一：[0]*100

方法二：[0 for i in range(100)]

生成一个二维矩阵， A=[[1,2],[1,2],[1,2]]

方法一： A=[[1,2]]*3

注意，这种方式有一个致命的问题，当执行A[0][0]=5 的时候，矩阵会变成 A=[[5,2],[5,2],[5,2]]

方法二： A=[[1,2] for i in range(3)] 推荐使用这种列表解析表达式的方式生成二维矩阵