Python 3 集合

Python 内置了常用的集合 ( 数据结构 ),如列表,元组和字典

此外还通过包 collections 提供了更多更详细的数据结构

列表

Python 中的列表是可变的,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

下表列出了 Python 中列表常用的方法

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]) 从列表的指定位置删除元素,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删除。(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[:]

下面的代码演示了 列表 ( List ) 常用的方法

>>> 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 等修改列表的方法都没有返回值

列表作堆栈用

堆栈作为特定的数据结构,最先进入的元素最后一个被释放 ( 后进先出 )

列表对象的 pop()append() 使得 列表 ( List ) 可以当做堆栈使用

append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶

pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来

>>> 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]

列表作队列用

队列是一种先进先出 ( FIFO ) 数据结构

列表也可以作队列用,只是在队列里第一加入的元素,第一个取出来

但是拿列表用作这样的目的效率不高,在列表的最后添加或者弹出元素速度快,然而在列表里插入或者从头部弹出速度却不快 ( 因为所有其它的元素都得一个一个地移动 )

Python collections 模块的 deque 则非常适合这种 FIFO

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry")           # Terry arrives
>>> queue.append("Graham")          # Graham arrives
>>> queue.popleft()                 # The first to arrive now leaves
'Eric'
>>> queue.popleft()                 # The second to arrive now leaves
'John'
>>> queue                           # Remaining queue in order of arrival
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

列表推导式

列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径

通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素,用其获得的结果作为生成新列表的元素,或者根据确定的判定条件创建子序列

每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式,然后有零到多个 for 或 if 子句

返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表

下面的代码将列表中每个数值乘三,获得一个新的列表

>>> vec = [2, 4, 6]
>>> [3*x for x in vec]
[6, 12, 18]

下面我们玩一点特别的

>>> [[x, x**2] for x in vec]
[[2, 4], [4, 16], [6, 36]]

对序列里每一个元素逐个调用某方法

>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']

使用 if 子句作为过滤器

>>> [3*x for x in vec if x > 3]
[12, 18]
>>> [3*x for x in vec if x < 2]
[]

以下是一些关于循环和其它技巧的演示

>>> vec1 = [2, 4, 6]
>>> vec2 = [4, 3, -9]
>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2]
[8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]
>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2]
[6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]
>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))]
[8, 12, -54]

列表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数

>>> [str(round(355/113, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

嵌套列表解析

Python 的列表还可以嵌套

下面的代码是一个 3 x 4 的矩阵列表

>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]

下面的代码则将 3 x 4 的矩阵列表转换为 4x3 列表

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

当然还可以用下面的代码实现,不过不那么 pythoninc 就是了

>>> 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]]

还有更复杂的实现

>>> 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]]

del 语句

del 语句可以从一个列表中依索引而不是值来删除一个元素,这与使用 pop() 返回一个值不同

可以用 del 语句从列表中删除一个切片,或清空整个列表

>>> 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
[]

当然了,del 语句还可以用来删除变量

>>> del a

元组

元组由若干逗号分隔的值组成

>>> t = 12345, 54321, 'hello!'
>>> t[0]
12345
>>> t
(12345, 54321, 'hello!')
>>> # Tuples may be nested:
... u = t, (1, 2, 3, 4, 5)
>>> u
((12345, 54321, 'hello!'), (1, 2, 3, 4, 5))

元组在输出时总是有括号的,以便于正确表达嵌套结构

在输入时可能有或没有括号, 不过括号通常是必须的 ( 如果元组是更大的表达式的一部分 )

集合

集合 (set) 是一个无序不重复元素的集

集合 (set) 基本功能包括关系测试和消除重复元素

可以用大括号 ( {} )创建集合

如果要创建一个空集合,则必须用 set() 而不是 {} , {} 用于创建一个空的字典

>>> basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
>>> print(basket)                      # 删除重复的
{'orange', 'banana', 'pear', 'apple'}
>>> 'orange' in basket                 # 检测成员
True
>>> 'crabgrass' in basket
False

>>> # 以下演示了两个集合的操作
...
>>> a = set('abracadabra')
>>> b = set('alacazam')
>>> a                                  # a 中唯一的字母
{'a', 'r', 'b', 'c', 'd'}
>>> a - b                              # 在 a 中的字母,但不在 b 中
{'r', 'd', 'b'}
>>> a | b                              # 在 a 或 b 中的字母
{'a', 'c', 'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}
>>> a & b                              # 在 a 和 b 中都有的字母
{'a', 'c'}
>>> a ^ b                              # 在 a 或 b 中的字母,但不同时在 a 和 b 中
{'r', 'd', 'b', 'm', 'z', 'l'}

集合也支持推导

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

字典

字典,又称 哈希表 是 key/value 对的集合

字典以关键字为索引,关键字可以是任意不可变类型,通常用字符串或数值

在同一个字典之内,关键字必须是互不相同

可以使用 dict() 或 一对大括号 ( {} ) 创建一个空的字典

>>> 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

构造函数 dict() 直接从键值对元组列表中构建字典

如果有固定的模式,列表推导式指定特定的键值对

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

字典推导还可以用来创建任意键和值的表达式词典

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

如果关键字只是简单的字符串,使用关键字参数指定键值对有时候更方便

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

字典遍历

遍历字典时,关键字和对应的值可以使用 items() 方法生成一个 (key,value) 二元组列表

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

元组和列表遍历

在遍历元组和列表时,还可以使用 enumerate() 函数生成一个 (索引,元素) 二元组列表

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

如果要同时遍历两个或更多的序列,可以使用 zip() 函数组合它们

>>> 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.

要反向遍历一个序列,可以先使用 reverse() 函数反转列表

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

如果要按顺序遍历序列,使用 sorted() 函数返回一个已排序的序列,并不修改原值

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

参阅文档

Python3 基础教程

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