Python——序列构成的视图

数据结构

一、序列构成的数组：

1、1：内置序列类型

容器序列：list、tuple和collections.deque能存放不容类型的数据。
特点：容器序列存放的是他们所包含的任意类型的对象的引用
扁平序列：str、bytes、bytearray、memoryview和array.array只能容纳一种类型
特点：存放的是值而不是引用，扁平序列其实是一段连续的内存空间，更加紧凑。
可变序列：list、bytearray、array.array、collections.deque和memoryview
不可变序列：tuple、str和bytes

1、2：列表推导式和生成器表达式

***列表推导***的作用是什么呢！（生成列表）
Python 3中 列表推导式不会再有变量泄露的问题

生成器表达式
优点：生成器表达式背后遵守了迭代器协 议，可以逐个地产出元素，而不是先建立一个完整的列表，然后再把这 个列表传递到某个构造函数里。前面那种方式显然能够节省内存。

1.3、元祖

作用：除了用作不可变的列表，它还可以用于没有字段名的记 录。
元组其实是对数据的记录：元组中的每个元素都存放了记录中一个字段 的数据，外加这个字段的位置。
for 循环可以分别提取元组里的元素，也叫作拆包（unpacking）。拆包让元组可以完美地被当作记录来使用。
在 Python 中，函数用 *args 来获取不确定数量的参数算是一种经典写 法了。

嵌套元祖拆包：

在 Python 3 之前，元组可以作为形参放在函数声明中，例如 def fn(a, (b, c), d):。然而 Python 3 不再支持这种格式
具名元祖
collections.namedtuple是一个工厂函数，它可以用来构建一个带字段名的元祖和一个有名字的类——这个带名字的类对调试程序有很大帮助。

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用 namedtuple 构建的类的实例所消耗的内存跟元组是一样 的，因为字段名都被存在对应的类里面。这个实例跟普通的对象实 例比起来也要小一些，因为 Python 不会用 dict 来存放这些实 例的属性。

‘’’
‘’’
展示如何用具名元组来记录一个城市信息

1、 创建一个具名元组需要两个参数，一个是类名，另一个是类的各个 字段的名字。后者可以是由数个字符串组成的可迭代对象，或者是由空 格分隔开的字段名组成的字符串
2、 *存放在对应字段里的数据要以一串参数的形式传入到构造函数中 *
3、 你可以通过字段名或者位置来获取一个字段的信息。

‘’’
具名元组的属性和方法


作为不可变列表的元祖
列表元祖方法和属性的对比

1.4、切片

像列表（list）、元组（tuple）和字符串（str）这类 序列类型都支持切片操作，但是实际上切片操作比人们所想象的要强大 很多。
在切片和区间操作里不包含区间范围的最后一个元素是 Python 的风格， 这个习惯符合 Python、C 和其他语言里以 0 作为起始下标的传统。
对 seq[start:stop:step] 进行求值的时候，Python 会调用 seq.getitem(slice(start, stop, step))。
如果从 Python 用户 的角度出发，切片还有个两个额外的功能：多维切片和省略表示法 （…）。
多维切片
[] 运算符里还可以使用以逗号分开的多个索引或者是切片，外部库 NumPy 里就用到了这个特性，二维的 numpy.ndarray 就可以用 a[i, j] 这种形式来获取，抑或是用 a[m:n, k:l] 的方式来得到二维切片。
要正确处理这种 [] 运算符的话，对 象的特殊方法 getitem 和 setitem 需要以元组的形式来接收 a[i, j] 中的索引。也就是说，如果要得到 a[i, j] 的值，Python 会 调用 a.getitem((i, j))。
省略
正确书写方法是三个英语句号（…）
省略在 Python 解析器眼 里是一个符号，而实际上它是 Ellipsis 对象的别名，而 Ellipsis 对象 2
又是 ellipsis 类的单一实例。 它可以当作切片规范的一部分，也可 以用在函数的参数清单中，比如 f(a, …, z)，或 a[i:…]。在 NumPy 中，… 用作多维数组切片的快捷方式。如果 x 是四维数组，那 么 x[i, …] 就是 x[i, :, :, :] 的缩写。如果想了解更多，请参 见“Tentative NumPy Tutorial”（http://wiki.scipy.org/Tentative_NumPy_Tutorial）。
给切片赋值
如果把切片放在赋值语句的左边，或把它作为 del 操作的对象，我们就 可以对序列进行嫁接、切除或就地修改操作。


➊ 如果赋值的对象是一个切片，那么赋值语句的右侧必须是个可迭代 对象。即便只有单独一个值，也要把它转换成可迭代的序列。
对序列使用+和*
任何一本 Python 入门教材都会介绍 + 和 * 的用法，但是在这些用法的背后还有一些可能被忽视的细节。下面 就来看看这两种操作。
注意：+ 和 * 都遵循这个规律，不修改原有的操作对象，而是构建一个全新的 序列。*
*** 序列的增量赋值***
+= 背后的特殊方法是 iadd （用于“就地加法”）。但是如果一个类 没有实现这个方法的话，Python 会退一步调用 add 。

a += b
'''
如果 a 实现了 __iadd__ 方法，就会调用这个方法。
同时对可变序列 （例如 list、bytearray 和 array.array）来说，a 会就地改动，就 像调用了 a.extend(b) 一样。

但是如果 a 没有实现 __iadd__ 的话，a += b 这个表达式的效果就变得跟 a = a + b 一样了：首先计算 a + b，得到一个新的对象，然后赋值给 a。

在这个表达式中， 变量名会不会被关联到新的对象，完全取决于这个类型有没有实现 __iadd__ 这个方法。 

总体来讲，可变序列一般都实现了 __iadd__ 方法
'''

** *=：**面所说的这些关于 += 的概念也适用于 *=，不同的是，后者相对应的 是 imul。

'''
对不可变序列进行重复拼接操作的话，效率会很低，因为每次都有一个 新对象，而解释器需要把原来对象中的元素先复制到新的对象里，然后 再追加新的元素。
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'''
str 是一个例外，因为对字符串做 += 实在是太普遍了，所以 CPython 对它做了优化。为 str 初始化内存的时候，程序会为它留出额外的可扩展空间，因此进行增量操作的时候，并不会涉 及复制原有字符串到新位置这类操作。

'''

1.5、用bisect来管理已排序的序列

bisect模块包含两个主要函数，bisect和insort，两个函数都利用二分查找算法来在有序序列中查找或插入元素。
用bisect来搜索官网学习
bisect(haystack, needle) 在 haystack里搜索 needle的位置，该位置满足的条件是，把 needle 插入这个位置 之后，haystack 还能保持升序。也就是在说这个函数返回的位置前面 的值，都小于或等于 needle 的值。其中 haystack 必须是一个有序的 序列。你可以先用 bisect(haystack, needle) 查找位置 index，再 用 haystack.insert(index, needle) 来插入新值。但你也可用 insort 来一步到位，并且后者的速度更快一些。

用bisect.insrot插入新元素
排序很耗时，因此在得到一个有序序列之后，我们最好能够保持它的有 序。bisect.insort 就是为了这个而存在的。
insort(seq, item) 把变量 item 插入到序列 seq 中，并能保持 seq 的升序顺序。

1.6、当列表不是首选时

要存放 1000 万个浮点数的话，数组（array）的效率要高 得多，因为数组在背后存的并不是 float 对象，而是数字的机器翻 译，也就是字节表述。
如 果需要频繁对序列做先进先出的操作，deque（双端队列）的速度应该 会更快。
数组：
数组支持所有跟可变序列有关的操作，包括.pop、.insert和.extend。另外，数组还提供从文件读取和存入文件的更快方法，如.frombytes和.tofile
创建数组需要一个类型码，这个类 型码用来表示在底层的 C 语言应该存放怎样的数据类型。比如 b 类型码 代表的是有符号的字符（signed char），因此 array(‘b’) 创建出的 数组就只能存放一个字节大小的整数，范围从 -128 到 127，这样在序列 很大的时候，我们能节省很多空间。而且 Python 不会允许你在数组里存 放除指定类型之外的数据。
存入文件和从文件读取

从上面的代码我们能得出结论，array.tofile 和 array.fromfile 用 起来很简单。把这段代码跑一跑，你还会发现它的速度也很快。一个小 试验告诉我，用 array.fromfile 从一个二进制文件里读出 1000 万个 双精度浮点数只需要 0.1 秒，这比从文本文件里读取的速度要快 60 倍，因为后者会使用内置的 float 方法把每一行文字转换成浮点数。
另外，使用 array.tofile 写入到二进制文件，比以每行一个浮点数的 方式把所有数字写入到文本文件要快 7 倍。另外，1000 万个这样的数 在二进制文件里只占用 80 000 000 个字节（每个浮点数占用 8 个字节， 不需要任何额外空间），如果是文本文件的话，我们需要 181 515 739 个字节。

1.7、内存视图

memoryview 是一个内置类，它能让用户在不复制内容的情况下操作同 一个数组的不同切片。
memoryview.cast 会把同一块内存里的内容打包成一个全新的 memoryview 对象给你。