python数据结构学习笔记-2016-10-14-01-一维数组

        2.1 数组结构

        一维数组(one-dimensional array)是多个元素按照一定的顺序，储存在内存的连续的字节当中，并允许对每一个元素的任意访问。

        对数组中元素的访问，是通过指针来完成。(类似于数学中的下标)

        2.1.1 为什么学习数组

        数组与python中列表的区别：

• 数组的相关操作较少，而列表的操作较多；(感觉挺牵强的)
• 数组一经创建，其长度不能改变，而列表可以随意增删元素，甚至将另一个列表合并进来，即列表的长度是可变的。(主要区别)  
• 数组占用的内存空间较小，而列表占用的内存空间较大，往往比列表本身的长度要打，这也是列表长度可变的原因。     

        在解决问题时，采用数组还是列表，得依据问题而定。数组适合于已知序列最大长度的相关问题，而列表适用于长度会发生变化的问题。

        2.1.2 数组ADT

        数组ADT含有以下方法：

• Array(size)：创建长度为size的数组，并将数组中每一个元素初始化为None；
• length()：获取数组长度；
• getitem(index)：返回指针index指向的数组元素，可通过[]操作符实现对元素的访问；
• setitem(index, value)：将给定指针index指向的数组元素赋值为value；
• clear(value)：将整个数组的元素全部赋值为value；
• iterator()：创建迭代器。 

        应用：

#-*-coding: utf-8-*-

# 创建定长数组，填入随机数，并打印数组

from myarray import Array
import random

valueList = Array(100)

for i in range(len(valueList)):
    valueList[i] = random.random()

for value in valueList:
    print value

#-*-coding: utf-8-*-

# 数文件中每个字母出现次数，可打印的ASCII字符共有127个，因此可以使用数组，将每个字母出现的次数存入数组的每一项中。

from myarray import Array

theCounters = Array(127)
theCounters.clear(0)

theFile = open('atextfile.txt', 'r')
for line in theFile:
    for letter in line:
        code = ord(letter)
        theCounters[code] += 127
theFile.close()

for i in range(26):
    print "%c - %4d\t%c - %4d" % (chr(65+i), theCounters[65+i], chr(97+i), theCounters[97+i])

        2.1.3 实现数组ADT

        ctypes模块

        这一模块为python使用者访问并使用C语言及其相关库中提供的多种数据类型。我们用这一模块来在python中实现数组ADT。

#-*-coding: utf-8-*-

# 使用ctypes模块实现数组ADT

import ctypes

class Array(object):
    # 通过长度创建数组
    def __init__(self, size):
        assert size > 0, "Array size must be > 0"
        self._size = size
        # 创建数组
        PyArrayType = ctypes.py_object * size
        self._elements = PyArrayType()
        # 对每个元素初始化为None
        self.clear(None)

    def __len__(self):
        return self.size

    # 通过指针访问元素
    def __getitem__(self, index):
        assert 0 <= index < len(self), "Array subscript out of range"
        return self._elements[index]

    # 将值放入数组的指定的元素中
    def __setitem__(self, index, value):
        assert 0 <= index < len(self), "Array subscript out of range"
        self._elements[index] = value

    # 清空数组中的所有值，并将所有元素设为给定值
    def clear(self, value):
        for i in range(len(self)):
            self._elements[i] = value

    # 返回数组的迭代器，以便用于遍历元素
    def __iter__(self):
        return _ArrayIterator(self._elements)

# 数组的迭代器
class _ArrayIterator(object):
    def __init__(self, theArray):
        self._arrayRef = theArray
        self._curNdx = 0

    def __iter__(self):
        return self

    def __next__(self):
        if self._curNdx < len(self._arrayRef):
            entry = self._arrayRef[self._curNdx]
            self._curNdx += 1
            return entry
        else:
            raise StopIteration