Python 学习笔记 - 第三天

今天学习关于数据结构的一些知识.

1.列表

列表的方法:
list.append(x):
把一个元素添加到列表的结尾
list.append(L):
把一个列表中的所有元素添加到另一个列表的结尾
list.insert(i, x):
在指定位置插入一个元素
list.remove(x):
删除列表中值为 x 的第一个元素, 若不存在该元素, 将抛出错误.
list.pop([i]):
从列表的指定位置删除元素, 并将该元素返回. 如果没有索引值, 则删除并返回最后一个元素.
list.clear():
删除列表中的所有元素.
list.index(x):
返回列表中第一个值为 x 的元素的索引值. 若不存在该元素, 将抛出错误.
list.count(x):
返回元素 x 在列表中的个数.
list.sort():
对列表中的元素进行排序.
list.reverse():
将列表中的元素进行倒序.
list.copy():
返回列表的一个浅拷贝.

一些示例:

>>> 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]
>>> a.pop()
1234.5
>>> a
[-1, 1, 66.25, 333, 333]

1.1.将列表当作堆栈使用

后进先出
利用 append() 和 pop() 即可将列表当作一个堆栈使用:

>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[3, 4]

1.2.将列表当作队列使用

先进先出
使用列表当作队列使用效率比较低, 所以推荐使用 collections.deque 来实现队列.
示例:

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry")
>>> queue.append("Graham")
>>> queue.popleft()
'Eric'
>>> queue.popleft()
'John'
>>> queue
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

1.3.列表推导式

创建一个普通的 squares 列表:

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

另外两种创建方式:

squares = list(map(lambda x: x**2, range(10)))

等价于:

squares = [x**2 for x in range(10)]

创建一个元组:

>>> [(x, y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

等同于:

>>> combs = []
>>> for x in [1,2,3]:
...     for y in [3,1,4]:
...         if x != y:
...             combs.append((x, y))
...
>>> combs
[(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

其他示例:

>>> vec = [-4, -2, 0, 2, 4]
>>> [x*2 for x in vec]
[-8, -4, 0, 4, 8]
>>> [x for x in vec if x >= 0]
[0, 2, 4]
>>> [abs(x) for x in vec]
[4, 2, 0, 2, 4]
>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
>>> [(x, x**2) for x in range(6)]
[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
>>> [x, x**2 for x in range(6)]
  File "<stdin>", line 1, in ?
    [x, x**2 for x in range(6)]
               ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> vec = [[1,2,3], [4,5,6], [7,8,9]]
>>> [num for elem in vec for num in elem]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

使用复杂的表达式和嵌套函数的列表推导式:

>>> from math import pi
>>> [str(round(pi, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

1.4.嵌套的列表推导式

创建一个 3x4 的矩阵, 交换行和列:

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]
>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

等价于:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

也等价于:

>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     # the following 3 lines implement the nested listcomp
...     transposed_row = []
...     for row in matrix:
...         transposed_row.append(row[i])
...     transposed.append(transposed_row)
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

使用 zip() 函数时:

>>> list(zip(*matrix))
[(1, 5, 9), (2, 6, 10), (3, 7, 11), (4, 8, 12)]

2.del 语句

del 可以用于删除给定索引而不是值来删除一个列表的子项.
可以用于删除列表切片甚至是清空列表:

>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[2:4]
>>> a
[1, 66.25, 1234.5]
>>> del a[:]
>>> a
[]

也可以用于删除整个变量:

>>> del a

3.元组和序列

一个元组由多个逗号分割的值组成:

>>> t = 12345, 54321, 'hello!'
>>> t[0]
12345
>>> t
(12345, 54321, 'hello!')
... u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
>>> u
((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))
... t[0] = 88888
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
... v = ([1, 2, 3], [3, 2, 1])
>>> v
([1, 2, 3], [3, 2, 1])

不能给元组的一个独立元素进行赋值. 如同字符串, 是不可变的.
元组可以包含可变对象, 例如列表等.

通常, 使用一对空括号来创建一个空元组.
创建一个单元素的元组可以在值的后面跟一个逗号.
示例:

>>> empty = ()
>>> singleton = 'hello',
>>> len(empty)
0
>>> len(singleton)
1
>>> singleton
('hello',)

序列拆封, 要求左侧的变量数目与序列的元素个数要相同.

>>> x, y, z = t

可变参数其实只是元组封装和序列拆封的一个结合

4.集合

集合是一个无序不重复元素的集.
用于关系测试和消除重复元素.
支持 union(联合), intersection(交), difference(差), sysmmetric difference(对称差集)等数学运算.

可以使用大括号(花括号)或者 set() 函数来创建集合.
创建空集合时, 必须使用 set() 而不是 {}. {} 用于创建一个空字典.
示例:

>>> basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
>>> print(basket)
{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
>>> 'orange' in basket
True
>>> 'crabgrass' in basket
False
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a
{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
>>> a - b
{'r', 'd', 'b'}
>>> a | b
{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
>>> a & b
{'a', 'c'}
>>> a ^ b
{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合的推导式语法:

>>> a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
>>> a
{'r', 'd'}

5.字典

使用 {} 创建一个空字典.
使用逗号分隔多个键值对.
当试图用一个不存在的键取值时, 将抛出错误.
使用 list(d.keys()) 将返回这个字典中所有键的无序列表
可以使用 sorted(d.keys()) 获取排序的键列表.
使用 in 关键字可以检查字典中是否存在某个关键字.

示例:

>>> tel = {'jack': 4098, 'sape': 4139}
>>> tel['guido'] = 4127
>>> tel
{'sape': 4139, 'guido': 4127, 'jack': 4098}
>>> tel['jack']
4098
>>> del tel['sape']
>>> tel['irv'] = 4127
>>> tel
{'guido': 4127, 'irv': 4127, 'jack': 4098}
>>> list(tel.keys())
['irv', 'guido', 'jack']
>>> sorted(tel.keys())
['guido', 'irv', 'jack']
>>> 'guido' in tel
True
>>> 'jack' not in tel
False

使用 dict() 构造函数创建字典:

>>> dict([('sape', 4139), ('guido', 4127), ('jack', 4098)])
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

使用字典推导式创建字典:

>>> {x: x**2 for x in (2, 4, 6)}
{2: 4, 4: 16, 6: 36}

如果关键字都是简单的字符串, 可以通过关键字参数创建字典:

>>> dict(sape=4139, guido=4127, jack=4098)
{'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

6.循环技巧

循环字典时, 可以使用 items() 方法同时将键值读取出来:

>>> knights = {'gallahad': 'the pure', 'robin': 'the brave'}
>>> for k, v in knights.items():
...     print(k, v)
...
gallahad the pure
robin the brave

在序列中循环时, 索引位置和对应值可以使用 enumerate() 函数获取:

>>> for i, v in enumerate(['tic', 'tac', 'toe']):
...     print(i, v)
...
0 tic
1 tac
2 toe

同时循环多个序列, 使用 zip() 打包:

>>> questions = ['name', 'quest', 'favorite color']
>>> answers = ['lancelot', 'the holy grail', 'blue']
>>> for q, a in zip(questions, answers):
...     print('What is your {0}?  It is {1}.'.format(q, a))
...
What is your name?  It is lancelot.
What is your quest?  It is the holy grail.
What is your favorite color?  It is blue.

需要逆向循环序列时, 使用 reversed() 函数:

>>> for i in reversed(range(1, 10, 2)):
...     print(i)
...
9
7
5
3
1

需要排序循环序列时, 使用 sorted() 函数:

>>> basket = ['apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana']
>>> for f in sorted(set(basket)):
...     print(f)
...
apple
banana
orange
pear

若需要在循环内部修改正在遍历的序列, 建议先创建这个序列的副本. 例如使用切片:

>>> words = ['cat', 'window', 'defenestrate']
>>> for w in words[:]:
...     if len(w) > 6:
...         words.insert(0, w)
...
>>> words
['defenestrate', 'cat', 'window', 'defenestrate']

7.深入条件控制

比较操作符 in 和 not in 审核值是否在一个区间之内.
比较操作符 is 和 is not 比较两个对象是否相同.
所有比较操作符优先级都相同, 低于数值操作.

比较操作可以传递, 例如 a < b == c 表示 a 小于 b 并且 b 等于 c.

逻辑操作符 and, or, not 优先级低于比较操作符, not 具有最高优先级, or 优先级最低.
A and not B or C 等同于 (A and (not B)) or C.
逻辑操作符 and 和 or 也称作 短路操作符: 参数从左向右解析, 一旦结果可以确定就停止.
短路操作符的返回值通常是最后一个变量.

可以把比较或其他逻辑表达式的返回值赋给一个变量:

>>> string1, string2, string3 = '', 'Trondheim', 'Hammer Dance'
>>> non_null = string1 or string2 or string3
>>> non_null
'Trondheim'

注意: 在表达式内部不能做赋值操作!!!

8.比较序列和其他类型

直接上示例:

(1, 2, 3)              < (1, 2, 4)
[1, 2, 3]              < [1, 2, 4]
'ABC' < 'C' < 'Pascal' < 'Python'
(1, 2, 3, 4)           < (1, 2, 4)
(1, 2)                 < (1, 2, -1)
(1, 2, 3)             == (1.0, 2.0, 3.0)
(1, 2, ('aa', 'ab'))   < (1, 2, ('abc', 'a'), 4)