程序 = 算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
—— Nicklaus Wirth

目錄

從這句話程序 = 算法 + 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 可以看出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)于編程的重要性夷陋。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是數(shù)據(jù)的組織/存儲(chǔ)方式悄但。

從本節(jié)開始我們將介紹Python 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

• 列表 list
• 元組 tuple
• 字典 dict
• 集合 set

這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在Python3.x 中都是一個(gè)類class：

>>> list
<class 'list'>
>>> tuple
<class 'tuple'>
>>> dict
<class 'dict'>
>>> set
<class 'set'>

提示：
這幾個(gè)類名list梭域，tuple，dict赐纱，set 并不是Python 中的保留字脊奋，你可以使用它們作為變量名熬北，但一般并不建議這樣做。
可使用keyword 模塊來查看Python 中的保留字诚隙。

Python 中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)非常易用讶隐，且語法簡(jiǎn)單。我們將介紹這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的使用方法久又。

本節(jié)我們介紹Python 中的列表 list巫延。

1，Python 列表

大部分編程語言中都有數(shù)組的概念地消，數(shù)組中元素的類型必須相同炉峰。

Python 中沒有數(shù)組的概念，Python 列表可看作是一種增強(qiáng)版的數(shù)組脉执。

Python 列表有如下特點(diǎn)：

• 列表中的元素可以是任意類型的數(shù)據(jù)
• 可使用下標(biāo)和切片訪問列表內(nèi)容
• 可在列表的任意位置插入和刪除元素
• 使用列表時(shí)疼阔，無須關(guān)注列表的容量問題，Python 會(huì)在需要的時(shí)候自動(dòng)擴(kuò)容和縮容

2半夷，聲明列表

Python 中的列表使用中括號(hào)[] 表示：

>>> l = []       # 一個(gè)空列表
>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True] # 列表元素可以是任意類型
>>> type(l)      
<class 'list'>

3竿开，列表元素個(gè)數(shù)

使用len() 函數(shù)可查看列表中的元素個(gè)數(shù)：

>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
>>> len(l)
5

4，訪問列表元素

可以像訪問字符串一樣玻熙，使用下標(biāo)來訪問列表元素：

>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
>>> l[0]    # 訪問第 1 個(gè)元素
'a'
>>> l[4]    # 訪問第 5 個(gè)元素
True
>>> l[5]    # 超出范圍否彩，拋出異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range
>>> l[-1]   # 訪問倒數(shù)第 1 個(gè)元素
True
>>> l[-5]   # 訪問倒數(shù)第 5 個(gè)元素
'a'
>>> l[-6]   # 超出范圍，拋出異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list index out of range

5嗦随，列表部分元素

同樣可以向截取字符串 一樣來截取部分列表元素：

>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
>>> l[1:3]
['bc', 1]
>>> l[1:]
['bc', 1, 2.5, True]
>>> l[:4]
['a', 'bc', 1, 2.5]
>>> l[:]
['a', 'bc', 1, 2.5, True]

6列荔，遍歷列表

可使用 for 循環(huán)來遍歷列表：

l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
for item in l:
    print(item)

以上代碼的輸出如下：

a
bc
1
2.5
True

7，修改和刪除元素

修改列表元素

我們可以使用下標(biāo)和賦值語句 來修改列表元素：

>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
>>> l[0] = 'x'      # 第 1 個(gè)元素改為 ‘x’
>>> l[3] = 5        # 第 4 個(gè)元素改為 5
>>> l               # 修改后的列表
['x', 'bc', 1, 5, True]

刪除列表元素

可以使用下標(biāo)和del 關(guān)鍵字來刪除列表元素：

>>> l = ['a', 'bc', 1, 2.5, True]
>>> del l[1]    # 刪除第 2 個(gè)元素
>>> del l[3]    # 刪除第 4 個(gè)元素
>>> l           # 刪除元素后的列表
['a', 1, 2.5]

8枚尼，列表運(yùn)算

Python 列表可以進(jìn)行加運(yùn)算贴浙，乘運(yùn)算，in 運(yùn)算署恍。

列表加運(yùn)算

一個(gè)列表和另一個(gè)列表可以相加崎溃，得到一個(gè)新的列表：

>>> l1 = ['a', 'b', 'c']
>>> l2 = [1, 2, 3]
>>> l3 = l1 + l2
>>> l3 # 新的列表
['a', 'b', 'c', 1, 2, 3]

列表乘運(yùn)算

一個(gè)列表可以乘以一個(gè)整數(shù)n：

• 當(dāng) n <= 0 時(shí)，得到一個(gè)空列表[]
• 當(dāng) n > 0 時(shí)盯质，相當(dāng)于 n 個(gè)列表相加

示例：

>>> ['a', 'b'] * -1
[]
>>> ['a', 'b'] * 0
[]
>>> ['a', 'b'] * 2
['a', 'b', 'a', 'b']

列表in 運(yùn)算

可以通過 in 運(yùn)算來查看一個(gè)元素是否存在于列表中袁串，返回一個(gè) bool 類型：

>>> 'a' in ['a', 'b']
True
>>> 'a' not in ['a', 'b']
False

9，列表函數(shù)

Python 中的list 是一個(gè) class呼巷，可通過type(列表對(duì)象)來查看：

>>> type([])     # 空列表
<class 'list'>

可通過dir(list) 或 dir(列表對(duì)象) 來查看Python list 支持的方法：

>>> dir(list)
['__add__', '__class__', '__contains__', 
'__delattr__', '__delitem__', '__dir__', 
'__doc__', '__eq__', '__format__', 
'__ge__', '__getattribute__', 
'__getitem__', '__gt__', '__hash__', 
'__iadd__', '__imul__', '__init__', 
'__init_subclass__', '__iter__', 
'__le__', '__len__', '__lt__', '__mul__', 
'__ne__', '__new__', '__reduce__', 
'__reduce_ex__', '__repr__', '__reversed__', 
'__rmul__', '__setattr__', '__setitem__', 
'__sizeof__', '__str__', '__subclasshook__', 
'append', 'clear', 'copy', 'count', 
'extend', 'index', 'insert', 
'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']

這里我們依然只關(guān)注非魔法方法囱修，共11 個(gè)。

1.append 方法

作用：在列表L 的尾部追加元素
原型：L.append(object) -> None
參數(shù)：要追加的元素王悍，可以是任意類型
返回值：總是返回 None

示例：

>>> l = [1]        # 初始化一個(gè)列表
>>> l.append(2)    # 在尾部追加 2
>>> l
[1, 2]
>>> l.append(3)    # 在尾部追加 3
>>> l
[1, 2, 3]

2.insert 方法

作用：在列表L 的 index 下標(biāo)之前插入元素object
原型：L.insert(index, object)
參數(shù) index：插入元素的位置
參數(shù) object：要插入的元素
返回值：無返回值

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']      # 初始化一個(gè)列表
>>> l.insert(1, 'xx')        # 在列表的下標(biāo) 1 處插入 'xx' 
>>> l
['a', 'xx', 'b', 'c']        # 插入后破镰，'xx' 下標(biāo)為 1
>>> l.insert(3, 'yy')        # 在列表的下標(biāo) 3 處插入 'yy'
>>> l
['a', 'xx', 'b', 'yy', 'c']  # 插入后，'yy' 的下標(biāo)為 3

3.remove 方法

作用：從表頭開始，刪除列表L 中第一個(gè)值為value 的元素鲜漩，如果值為value 的元素不存在源譬，則拋出ValueError 異常
原型：L.remove(value) -> None
參數(shù)：要?jiǎng)h除的元素的值
返回值：總是返回 None

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'b', 'c']
>>> l.remove('b')  # 刪除第一個(gè)值為 'b' 的元素
>>> l
['a', 'b', 'c']
>>> l.remove('c')  # 刪除第一個(gè)值為 'c' 的元素
>>> l
['a', 'b']
>>> l.remove('c')  # 已經(jīng)不存在值為 'c' 的元素，拋出 ValueError 異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list

4.pop 方法

作用：移除并返回下標(biāo)為 index 的元素孕似，下標(biāo)不存在時(shí)瓶佳，拋出IndexError 異常
原型：L.pop([index]) -> item
參數(shù)：要移除的元素的下標(biāo)，可省鳞青，默認(rèn)為最后一個(gè)
返回值：移除的元素

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']
>>> item = l.pop()   # 移除最后一個(gè)元素
>>> item
'c'
>>> l
['a', 'b']
>>> l.pop(3)   # 不存在下標(biāo)為 3 的元素霸饲，拋出異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: pop index out of range

5.clear 方法

作用：清空列表L
原型：L.clear() -> None
參數(shù)：無
返回值：總是返回 None

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']
>>> l.clear()
>>> l   # 列表被清空
[]

6.count 方法

作用：計(jì)算列表L 中值為value 的個(gè)數(shù)
原型：L.count(value) -> integer
參數(shù)：要計(jì)算的元素的值
返回值：個(gè)數(shù)

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c', 'a']
>>> l.count('a')
2
>>> l.count('b')
1
>>> l.count('d')
0

7.copy 方法

作用：淺拷貝列表L，相當(dāng)于L[:]
原型：L.copy() -> list
參數(shù)：無
返回值：一個(gè)列表

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']
>>> l2 = l.copy()
>>> l2
['a', 'b', 'c']

8.extend 方法

作用：在列表L 尾部追加一個(gè)序列iterable
原型：L.extend(iterable) -> None
參數(shù)：iterable 可以是任意一種序列類型
返回值：總是返回 None

示例：

>>> l1 = ['a', 'b', 'c']
>>> l2 = ['1', '2', '3']
>>> l1.extend(l2)
>>> l1
['a', 'b', 'c', '1', '2', '3']

9.reverse 方法

作用：將列表L 翻轉(zhuǎn)
原型：L.reverse()
參數(shù)：無
返回值：無返回值

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']
>>> l.reverse()
>>> l
['c', 'b', 'a']

10.sort 方法

作用：對(duì)列表L 進(jìn)行排序
原型：L.sort(key=None, reverse=False) -> None
參數(shù) key：

key 是一個(gè)函數(shù)類型的參數(shù)臂拓，該函數(shù)接收一個(gè)參數(shù)item1厚脉，并返回一個(gè)值item2。
sort 方法根據(jù)item2 進(jìn)行排序胶惰，item1 是L 中的每個(gè)元素 傻工。
key 可省，默認(rèn)為None孵滞，表示直接使用L 中的元素進(jìn)行排序中捆。

參數(shù) reverse：

reverse 為True 表示按照降序排序。
reverse 為False 表示按照升序排序坊饶。
reverse 可省泄伪，默認(rèn)為 False。

返回值：總是返回 None

示例匿级，key 為 None：

>>> l = ['b', 'a', 'd', 'c'] # 一個(gè)亂序的列表
>>> l.sort()                 # 升序排序
>>> l
['a', 'b', 'c', 'd']
>>> l.sort(reverse=True)     # 降序排序
>>> l
['d', 'c', 'b', 'a']

示例蟋滴，key 不為 None：

>>> l = [('c', 1), ('b', 2), ('a', 3)] # 列表中的元素是元組類型
>>> def key(item): return item[0]      # 該函數(shù)返回元組的第一個(gè)元素
>>> l.sort(key=key)                    # 以元組的第一個(gè)元素進(jìn)行排序
>>> l
[('a', 3), ('b', 2), ('c', 1)]
>>>
>>> l = [('c', 1), ('b', 2), ('a', 3)] 
>>> def key(item): return item[1]      # 該函數(shù)返回元組的第二個(gè)元素
>>> l.sort(key=key)                    # 以元組的第二個(gè)元素進(jìn)行排序
>>> l
[('c', 1), ('b', 2), ('a', 3)]

提示：

一個(gè)函數(shù)也可以作為參數(shù)傳遞給另一個(gè)函數(shù)，后續(xù)講到函數(shù)的概念時(shí)痘绎，會(huì)詳細(xì)講解津函。

11.index 方法

作用：從列表L[start:stip] 的表頭查找第一個(gè)值為value 的元素
原型：L.index(value, [start, [stop]]) -> integer
參數(shù) value：查找值為value 的元素
參數(shù) start：列表L 的起始下標(biāo)
參數(shù) stop：列表L 的終止下標(biāo)
返回值：若能找到，則返回該元素的下標(biāo)孤页，否則尔苦，拋出ValueError 異常

示例：

>>> l = ['a', 'b', 'c']
>>> l.index('b')   # 找到了，返回下標(biāo)
1
>>> l.index('d')   # 沒找到行施，拋出 ValueError 異常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: 'd' is not in list

（完允坚。）

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