6-Python 数据结构初识

课程概要：
　　1、Python 数据结构概述
　　2、Python 常见数据结构——栈
　　3、Python 常见数据结构——队列

１、Python 数据结构概述

知识点：
　　◆ 什么是数据结构？
　　◆ 数据结构实例
　　◆ 数据结构与算法的关系

一、什么是数据结构？

我们知道，一个程序里面必然会有数据存在，同样的一个或几个数据要组织起来，可以有不同的组织方式，也就是不同的存储方式。不同的组织方式就是不同的结构，我们把这些数据组织在一起的结构称之为数据的结构，也叫做数据结构。比如，有一字符串是”abc”，我们将其重新组织一下，比如通过list() 函数将”abc”变成[“a”, “b”, “c”]，那么这个时候数据就发生了重组，重组之后数据的结构就变了，变成了了[“a”, “b”, “c”]，我们把这种形式的数据的结构叫做列表，也就是说列表是数据结构中一种类型之一。数据结构除了列表之外，还有元组、字典、队列、栈、树等等。Python 中数据的组织方式叫做Python
的数据结构。

二、数据结构实例

Python 中的数据结构有非常多种类型。其中，Python 中系统自己定义好的，不需要我们自己去定义的数据结构叫做Python 的内置数据结构，比如列表、元组等，而有些数据组织方式，Python 系统里面没有直接定义，需要我们自己去定义实现这些数据的组织方式，这些数据组织方式称之为Python 的扩展数据结构，比如栈，队列等。

Python 内置的数据结构有元组、列表、字典等

【实例】现在有三个物品，分别是"apple", "orange","pear" 需要将这三个物品存储起来

["apple", "orange", "pear"]     #       元素可更改

("apple", "orange", "pear")      #       元素不可更改
 
{"Sam":"apple", "Jac"
"orange", "Mating":"pear"}

三、数据结构与算法的关系

我们会发现Python 的数据结构经常与算法合在一起讲，但是我们是否想过，为什么要将数据结构与算法放在一起讲呢？刚才我们也说过了，数据结构就是数据的组织方式，就是数据存储的方式，也就是说，数据结构是静态的。算法是指运算方法，通俗的说，算法就是思维。我们编写的程序，是动态的，我们需要将数据进行计算，那么我们如何运算呢？运算方法有很多，不同的运算方法叫做不同的算法。比如1 +7 + 9 的计算方法。也就是说算法是动态的，是指运算的思维方法。当然我们的算法不是凭空出来的，它必须建立在数据的基础上，所以数据结构是算法的基础，但相同的数据结构运用不同的算法拥有不同的效率。

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2、Python 常见数据结构-栈

知识点：

• 什么是栈
• 栈的图示
• Python的栈的实现

一、什么是栈

首先，栈是一种数据结构。这种数据结构在Python中不是内置数据结构，属于扩展数据结构。这种数据结构具有这些特点：首先，栈相当于一端开口一端封闭的容器，数据A可以存储在栈里面，把数据A移动到栈里面这个过程叫做进栈，也叫压栈、入栈，数据A进入到栈里面之后，就到了栈顶，同时占了栈的一个位置。当再进入一个数据B的时候，也就是再将一个数据入栈的时候，这个时候，新的数据就占据了栈顶的位置，原来的数据就被新的数据压入到了栈顶的下一个位置里。栈只能对其栈顶的数据进行操作，可以将其出栈或删除等。等数据B出栈后，方可对A进行操作。

二、栈的图示

三、Python中栈的实现

【代码】

# -*- coding:utf8 -*-
# 栈的实现
# st 栈的主体       size 栈的容量

class Stack():
    def __init__(st, size):
        st.stack=[]
        st.size=size
        st.top=-1

    def push(st, content):
        if st.Full():
            print "Stack is Full"
        else:
            st.stack.append(content)
            st.top=st.top+1

    def out(st):
        if st.Empty():
            print "Stack is Empty"
        else:
            st.top=st.top-1
        
    def Full(st):
        if st.top==st.size:
            return True
        else:
            return False

   def Empty(st):
        if st.top==-1:
            return True
        else:
            return False

【输出】

>>> q=Stack(7)
>>> q.Empty()
True
>>> q.push("hello")
>>> q.Empty()
False
>>> q.out()

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3、Python常见数据结构-队列

知识点：

• 什么是队列
• 队列的图示
• Python中队列的实现

一、什么事队列

首先，队列也是一种数据结构。这种数据结构也是扩展的数据结构。这种数据结构具有这些特点：首先，队列相当于两端都开的容器，但是一端只能进行删除操作，不能进行插入操作，而另一端只能进行插入操作而不能进行删除操作，进行插入操作的这端叫做队尾，进行删除操作的这端叫做队首。所以队列中大家要记住这一点：数据是从队尾进队首出的。

二、队列的图示

三、Python中队列的实现

【代码】

# -*- coding:utf8 -*-
# 队列的实现
# qu 队列的主体       size 队列的容量

class Queue():
    def __init__(qu, size):
        qu.queue=[]
        qu.size=size
        qu.head=-1
        qu.tail=-1

    def Empty(qu):
        if qu.head==qu.tail:
            return True
        else:
            return False

    def Full(qu):
        if qu.tail-qu.head+1==qu.size:
            return True
        else:
            return False

    def enQueue(qu, content):
        if qu.Full():
            print "Queue is Full"
        else:
            qu.queue.append(content)
            qu.tail=qu.tail+1

    def outQueue(qu):
        if qu.Empty():
            print "Queue is Empty"
        else:
            qu.head=qu.head+1

【输出】

>>> q=Queue(6)
>>> q.Empty()
True
>>> q.enQueue("python")
>>> q.Empty()
False
>>> q.outQueue()