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Python常见数据结构整理

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Python常见数据结构整理

  • Python中常见的数据结构可以统称为容器(container)。
  • 序列(如列表和元组)、映射(如字典)以及集合(set)是三类主要的容器。

一、序列(列表、元组和字符串)

  • 序列中的每个元素都有自己的编号。
  • Python中有6种内建的序列。其中列表和元组是最常见的类型。其他包括字符串、Unicode字符串、buffer对象和xrange对象。

下面重点介绍下列表、元组和字符串。

1、列表

  • 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

(1)、创建

list1=['hello','world']
print list1
list2=[1,2,3]
print list2

输出:
['hello', 'world']
[1, 2, 3]

可以看到,这中创建方式非常类似于javascript中的数组。

(2)、list函数

通过list函数(其实list是一种类型而不是函数)对字符串创建列表非常有效:


list3=list("hello") print list3

输出:
['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

2、元组

  • 元组与列表一样,也是一种序列,唯一不同的是元组不能被修改(字符串其实也有这种特点)。

(1)、创建


t1=1,2,3 t2="jeffreyzhao","cnblogs" t3=(1,2,3,4) t4=() t5=(1,) print t1,t2,t3,t4,t5

输出:
(1, 2, 3) ('jeffreyzhao', 'cnblogs') (1, 2, 3, 4) () (1,)

从上面我们可以分析得出:
a、逗号分隔一些值,元组自动创建完成;
b、元组大部分时候是通过圆括号括起来的;
c、空元组可以用没有包含内容的圆括号来表示;
d、只含一个值的元组,必须加个逗号(,);

(2)、tuple函数

tuple函数和序列的list函数几乎一样:以一个序列(注意是序列)作为参数并把它转换为元组。

如果参数就算元组,那么该参数就会原样返回:


t1=tuple([1,2,3]) t2=tuple("jeff") t3=tuple((1,2,3)) print t1 print t2 print t3 t4=tuple(123) print t4

输出:
(1, 2, 3)
('j', 'e', 'f', 'f')
(1, 2, 3)
Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 7, in

t4=tuple(123)

TypeError: 'int' object is not iterable

3、字符串

(1)创建


str1='Hello world' print str1 print str1[0] for c in str1: print c

输出:
Hello world
H
H
e
l
l
o

w
o
r
l
d

(2)格式化

  • 字符串格式化使用字符串格式化操作符即百分号%来实现。

str1='Hello,%s' % 'world.' print str1
  • 格式化操作符的右操作数可以是任何东西,如果是元组或者映射类型(如字典),那么字符串格式化将会有所不同。

strs=('Hello','world') #元组 str1='%s,%s' % strs print str1 d={'h':'Hello','w':'World'} #字典 str1='%(h)s,%(w)s' % d print str1

输出:

Hello,world
Hello,World

  • 注意:如果需要转换的元组作为转换表达式的一部分存在,那么必须将它用圆括号括起来:
str1='%s,%s' % 'Hello','world'
print str1

输出:

Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 2, in

str1='%s,%s' % 'Hello','world'

TypeError: not enough arguments for format string

  • 如果需要输出%这个特殊字符,毫无疑问,我们会想到转义,但是Python中正确的处理方式如下:

str1='%s%%' % 100 print str1

输出:100%

  • 对数字进行格式化处理,通常需要控制输出的宽度和精度:

from math import pi str1='%.2f' % pi #精度2 print str1 str1='%10f' % pi #字段宽10 print str1 str1='%10.2f' % pi #字段宽10,精度2 print str1

输出:

3.14

3.141593

3.14

字符串格式化还包含很多其他丰富的转换类型,可参考官方文档。

  • Python中在string模块还提供另外一种格式化值的方法:模板字符串。

它的工作方式类似于很多UNIX Shell里的变量替换,如下所示:


from string import Template str1=Template('$x,$y!') str1=str1.substitute(x='Hello',y='world') print str1

输出:

Hello,world!

  • 如果替换字段是单词的一部分,那么参数名称就必须用括号括起来,从而准确指明结尾:

from string import Template str1=Template('Hello,w${x}d!') str1=str1.substitute(x='orl') print str1

输出:

Hello,world!

  • 如要输出符,可以使用$输出:

from string import Template str1=Template('$x$$') str1=str1.substitute(x='100') print str1

输出:100$

  • 除了关键字参数之外,模板字符串还可以使用字典变量提供键值对进行格式化:

from string import Template d={'h':'Hello','w':'world'} str1=Template('$h,$w!') str1=str1.substitute(d) print str1

输出:

Hello,world!

除了格式化之外,Python字符串还内置了很多实用方法,可参考官方文档,这里不再列举。

4、通用序列操作(方法)

从列表、元组以及字符串可以“抽象”出序列的一些公共通用方法(不是你想像中的CRUD),

这些操作包括:索引(indexing)、分片(sliceing)、加(adding)、乘(multiplying)以及检查某个元素是否属于序列的成员。

除此之外,还有计算序列长度、最大最小元素等内置函数。

(1)索引


str1='Hello' nums=[1,2,3,4] t1=(123,234,345) print str1[0] print nums[1] print t1[2]

输出

H

2

345

  • 索引从0(从左向右)开始,所有序列可通过这种方式进行索引。

神奇的是,索引可以从最后一个位置(从右向左)开始,编号是-1:


str1='Hello' nums=[1,2,3,4] t1=(123,234,345) print str1[-1] print nums[-2] print t1[-3]

输出:

o

3

123

(2)分片

分片操作用来访问一定范围内的元素。分片通过冒号相隔的两个索引来实现:


nums=range(10) print nums print nums[1:5] print nums[6:10] print nums[1:] print nums[-3:-1] print nums[-3:] #包括序列结尾的元素,置空最后一个索引 print nums[:] #复制整个序列

输出:

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

[1, 2, 3, 4]

[6, 7, 8, 9]

[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

[7, 8]

[7, 8, 9]

  • 不同的步长,有不同的输出:

nums=range(10) print nums print nums[0:10] #默认步长为1 等价于nums[1:5:1] print nums[0:10:2] #步长为2 print nums[0:10:3] #步长为3 ##print nums[0:10:0] #步长为0 print nums[0:10:-2] #步长为-2

输出:

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

[0, 2, 4, 6, 8]

[0, 3, 6, 9]

[]

(3)序列相加


str1='Hello' str2=' world' print str1+str2 num1=[1,2,3] num2=[2,3,4] print num1+num2 print str1+num1

输出:

Hello world

[1, 2, 3, 2, 3, 4]

Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 7, in

print str1+num1

TypeError: cannot concatenate 'str' and 'list' objects

(4)乘法


print [None]*10 str1='Hello' print str1*2 num1=[1,2] print num1*2 print str1*num1

输出:

[None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]

HelloHello

[1, 2, 1, 2]

Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 5, in

print str1*num1

TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'list'

(5)成员资格(重要)

  • in运算符会用来检查一个对象是否为某个序列(或者其他类型)的成员(即元素):

str1='Hello' print 'h' in str1 print 'H' in str1 num1=[1,2] print 1 in num1

输出:

False

True

True

(6)长度、最大最小值

  • 通过内建函数len、max和min可以返回序列中所包含元素的数量、最大和最小元素。

str1='Hello' print len(str1) print max(str1) print min(str1) num1=[1,2,1,4,123] print len(num1) print max(num1) print min(num1)

输出:

5

o

H

5

123

1

二、映射(字典)(Map)

如何创建字典和给字典赋值

简单地说字典就是用大括号包裹的键值对的集合。(键值对也被称作项)


adict = {} adict = {key1:value2, key2:value2, …}

或用dict()函数,如,adict = dict() 或 adict = dict((['x',1],['y',2]))这样写对吗?

adict = dict(['x',1],['y',2])。关键字参数创建字典,如:adict= dict(name='allen',age='40′)

或用fromkeys()方法,如,adict = {}.fromkeys((‘x','y'), -1) 这样创建的字典的value是一样的,若不给值,默认为None。

  • 特点:
  1. 键与值用冒号“:”分开;

  2. 项与项用逗号“,”分开;

  3. 字典中的键必须是唯一的,而值可以不唯一。

字典的基本操作

  • 如何访问字典中的值?

adict[key] 形式返回键key对应的值value,如果key不在字典中会引发一个KeyError。

  • 如何检查key是否在字典中?

    has_key()方法 形如:adict.haskey(‘name') 有–>True,无–>False

    in 、not in 形如:'name' in adict 有–>True,无–>False

  • 如何更新字典?

  1. 添加一个数据项(新元素)或键值对

adict[new_key] = value 形式添加一个项

  1. 更新一个数据项(元素)或键值对

adict[old_key] = new_value

  1. 删除一个数据项(元素)或键值对

del adict[key] 删除键key的项 / del adict 删除整个字典

adict.pop(key) 删除键key的项并返回key对应的 value值

映射类型操作符

a、字典不支持拼接和重复操作符(+,*)

b、字典的比较操作

先比较字典的长度也就是字典的元素个数

键比较

值比较

例子:


adict = {} bdict = {'name':'allen', 'age':'40′} cmp(adict, bdict) #小于 –>-1 大于 –>1 等于 –>0

映射相关的函数

  1. len() 返回字典的长度
  2. hash() 返回对象的哈希值,可以用来判断一个对象能否用来作为字典的键

  3. dict() 工厂函数,用来创建字典

字典的方法

  1. adict.keys() 返回一个包含字典所有KEY的列表;

  2. adict.values() 返回一个包含字典所有value的列表;

  3. adict.items() 返回一个包含所有(键,值)元祖的列表;

  4. adict.clear() 删除字典中的所有项或元素;

  5. adict.copy() 返回一个字典浅拷贝的副本;

  6. adict.fromkeys(seq, val=None) 创建并返回一个新字典,以seq中的元素做该字典的键,val做该字典中所有键对应的初始值(默认为None);

  7. adict.get(key, default = None) 返回字典中key对应的值,若key不存在字典中,则返回default的值(default默认为None);

  8. adict.has_key(key) 如果key在字典中,返回True,否则返回False。 现在用 in 、 not in;

  9. adict.iteritems()、adict.iterkeys()、adict.itervalues() 与它们对应的非迭代方法一样,不同的是它们返回一个迭代子,而不是一个列表;

  10. adict.pop(key[,default]) 和get方法相似。如果字典中存在key,删除并返回key对应的vuale;如果key不存在,且没有给出default的值,则引发keyerror异常;

  11. adict.setdefault(key, default=None) 和set()方法相似,但如果字典中不存在Key键,由 adict[key] = default 为它赋值;

  12. adict.update(bdict) 将字典bdict的键值对添加到字典adict中。

字典的遍历

1、遍历字典的key(键)


for key in adict.keys():print key

2、遍历字典的value(值)


for value in adict.values(): print value

3、遍历字典的项(元素)


for item in adict.items():print item

4、遍历字典的key-value


for item,value in adict.items(): print 'key=%s, value=%s' %(item, value) for item,value in adict.iteritems(): print ‘'key=%s, value=%s' %(item, value)

注意:for item,value in adict.items(): print ‘key=%s', ‘value=%s', %(item, value) 这种写法是错误的

使用字典的注意事项

1、不能允许一键对应多个值;

2、键必须是可哈希的。

集合

集合(Set)在Python 2.3引入,通常使用较新版Python可直接创建,如下所示:


strs=set(['jeff','wong','cnblogs']) nums=set(range(10))
  • 集合的几个重要特点和方法如下:

1.副本是被忽略的(成员不重复,去重)

集合主要用于检查成员资格,因此副本是被忽略的,如下示例所示,输出的集合内容是一样的。


set1=set([0,1,2,3,0,1,2,3,4,5]) print set1 set2=set([0,1,2,3,4,5]) print set2

输出如下:

set([0, 1, 2, 3, 4, 5])

set([0, 1, 2, 3, 4, 5])

  1. 集合元素的顺序是随意的

这一点和字典非常像,可以简单理解集合为没有value的字典。


strs=set(['jeff','wong','cnblogs']) print strs

输出如下:

set(['wong', 'cnblogs', 'jeff'])

  1. 集合常用方法

a. 交集union


set1=set([1,2,3]) set2=set([2,3,4]) set3=set1.union(set2) print set1 print set2 print set3

输出:

set([1, 2, 3])

set([2, 3, 4])

set([1, 2, 3, 4])

union操作返回两个集合的并集,不改变原有集合。使用按位与(OR)运算符“|”可以得到一样的结果:


set1=set([1,2,3]) set2=set([2,3,4]) set3=set1|set2 print set1 print set2 print set3

输出和上面union操作一模一样的结果。

  • 其他常见操作包括&(交集),<=,>=,-,copy()等等。

set1=set([1,2,3]) set2=set([2,3,4]) set3=set1&set2 print set1 print set2 print set3 print set3.issubset(set1) set4=set1.copy() print set4 print set4 is set1

输出如下:

set([1, 2, 3])

set([2, 3, 4])

set([2, 3])

True

set([1, 2, 3])

False

  • add和remove添加移除元素

set1=set([1]) print set1 set1.add(2) print set1 set1.remove(2) print set1 print set1 print 29 in set1 set1.remove(29) #移除不存在的项

输出:

set([1])

set([1, 2])

set([1])

set([1])

False

Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 9, in

set1.remove(29) #移除不存在的项

KeyError: 29

  • frozenset

集合是可变的,所以不能用做字典的键。集合本身只能包含不可变值,所以也就不能包含其他集合:


set1=set([1]) set2=set([2]) set1.add(set2)

输出如下:

Traceback (most recent call last):

File "F:\Python\test.py", line 3, in

set1.add(set2)

TypeError: unhashable type: 'set'

  • 可以使用frozenset类型用于代表不可变(可散列)的集合:

set1=set([1]) set2=set([2]) set1.add(frozenset(set2)) print set1

输出:

set([1, frozenset([2])])

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