【Python】字符串、列表和字典的查找、修改和排序

  三月里刷了一些华为机试的算法题，想就三个经常处理的数据对象字符串、列表和字典做些小结，以促掌握。

  主要关注查找类、修改类和排序类这三类操作。

如何创建？

对象	索引	描述
字符串	.index(a) 返回第一个符合a的下标值	‘ABC’
列表	.index(a) 返回第一个符合a的下标值	[1,2,3]
字典	.key( ) 返回键列表 \quad .value( )返回值列表	{1:‘A’,2:‘B’,3:‘C’}

简单地说:
字符串 就是用一对单引号或一对双引号括起来的任意内容。

列表 就是用一对方括号括起来的任意内容彼此以逗号为间隔的排列。

字典 就是用一对花括号括起来的键值对，其中键和值可以分别视作两个列表，但键中的元素是不可迭代的，即通常选择字符或数字作为唯一的键。

下面展示一下如何将一个字符串和列表拼接为一个字典。

输入:

# 采用zip方法
a,b = 'A2C',[1,'B',3]
c = dict(zip(a,b))
print(c)
print(c.items())
print(list(c.values()))

# 也可采用循环迭代
d = {}
for i in range(3):
    d[a[i]] = b[i]
print(d)

输出：

{'A': 1, '2': 'B', 'C': 3}
dict_items([('A', 1), ('2', 'B'), ('C', 3)])
[1, 'B', 3]
{'A': 1, '2': 'B', 'C': 3}

两点说明：
一是zip()方法将可迭代的对象打包成了元组，而通过对元组的转换就能得到相应的字典，这较写一个循环迭代结构去实现操作更简洁了。

二是许多方法的返回值是特定的对象，将其转换为我们熟悉的类型，要加一步转换函数，如dict()、list( )。

查找类

Q1：如何在字符串中查找某个字符串并统计个数？

仅就这两项功能而言，in操作和count()方法提供了简洁的实现方案，而这种实现对于列表也是可行的。

输入：

string = 'abcyhfaxvhwsadADAXQ'

# string = list('abcyhfaxvhwsadADAXQ')

if 'a' in string:
    print('true')
    print(string.count('a'))

输出：

true
3

从上例推测，字符串很可能只是元素均为字符的一种列表，又如当你尝试拆分和拼接这类字符元素时，split()和join()方法提供出的简洁性。

输入：

a = 'Good morning, Xiao Ming!'.split(' ')
print(' '.join(a))

输出：

Good morning, Xiao Ming!

Q2：如何在字符串中查找某些含不确定性的字符？

在涉及更高级的字符串的操作时，往往可以考虑re模块提供的正则表达式。

例如现在考虑这样一个问题，找出 ‘adexaHFQhbcweyaXVWVaecce’ 中满足’a?‘的所有字符，其中’?'表示一个任意字符。

输入：

import re
put = 'adexaHFQhbcweyaXVWVaecce'
result = re.findall(pattern='a.',string=put)
print(result)

输出：

['ad', 'aH', 'aX', 'ae']

应当提醒：正则表达式将会给字符串的操作带来极大便利。

Q3：如何查找字典的元素在列表中的对应值？

这并不是一个困难的问题，利用索引index即可解决。而在无法确定字典是否含该key时，使用get()方法，因若直接使用[ ]将可能产生KeyError。

输入：

a,b = 'A2C',[1,'B',3]
c = dict(zip(a,b))
d = ['right','wrong','done']

# 找到 b中元素c['2']的索引值，再查找出d中对应的元素
print(d[b.index(c['2'])])

输出：

wrong

利用平行索引解决列表间的对应问题，其中隐藏了一个预先的平行编号机制，即第index号的各项属性应是如何如何的。而这就好比一个隐性字典，即列表在考虑index后，就像是一种以数字作为键值的特殊字典。

一个关系图

于是，笔者就此做了一个以列表为核心，常见Python数据对象间的关系图。

修改类

所谓修改，即增、删、换，数据对象本身的内置函数通常就可解决这些问题。

Q4：如何实现字符串的增删换操作？

首先讨论增的问题，字符串支持‘+’运算，可在末尾直接加上新字符，这种拼接同样也可使用join()方法实现。

将字符串转换成列表后，用insert()方法可实现在指定位置处的元素增加。当然也可将进一步转换成元素替换的问题，但这样会有一定局限性，如采用str.replace()方法时，某次只能局限在前k个的元素添加。不过，问题的这种相互转换性正是尤其值得我们关注的。

输入：

a = 'cecdva'

# 直接用+号，末尾+
a += 'a'
print(a)

# 如果在指定位置添加，需转换列表后用insert()方法添加
b = list(a)
b.insert(2,'6')
print(''.join(b))

# 或考虑为一种特殊的替换操作
# 在第一个c后加入一个‘W’
c = a.replace('c','cW',1)
print(c)

输出：

cecdvaa
ce6cdvaa
cWecdvaa

接下来再讨论删的问题，strip()方法常用于删除字符串两端的特定元素，可视作只删除左端lstrip()方法和只删除右端rstrip()的方法的组合。

考虑到字符串其实是一种特殊的字符列表，所以其实也可以通过索引来进行一些修改和拼接。

输入：

a = 'cecdva'

# 删除两端的'c'
b = a.strip('c')
print(b)

# 后两步均实现删除'd'
# 利用索引修改,需先转换成列表
c = list(a)
c[3] = ''
print(''.join(c))

# 索引拼接
d = a[:3]+a[-2:]
print(d)

输出：

ecdva
cecva
cecva

既然增可转换成一种特殊的换，删亦然，即对于字符串而言，核心的问题其实就是换。为此我们有必要关注re.sub()方法和str.translate()方法，它们同str.replace方法一样，都是换的方法。

输入：

import re

# 将'c'和'v'替换成'A'
a = 'cecdva'
b = re.sub(pattern=r'[^ad-e]',repl='A',string=a)
print(b)

# 将'acdev'逐次映射为'12345'
intab = 'acdev'
outtab = '12345'

trantab = str.maketrans(intab,outtab)
c = a.translate(trantab)
print(c)

输出：

AeAdAa
242351

深入运用sub()方法和translate()方法，可进一步了解正则表达式和bytes对象，可以说：这两种方法足够实现字符串的增删换操作，因为本质上所谓增删换都是换概念下的映射关系。即：

Q5：如何实现列表的增删换操作？

增加列表元素一般有3种方法，即append()方法，extend()方法和insert()方法。

append()方法将添加的项目视作整体加入列表，extend()方法则对元组和列表网开一面，会将其中的每个元素逐个加入列表，但它们都只在列表末尾加入新元素。insert()方法在指定索引位置处加入新元素。

输入：

a = [1,2,3,4,5]

#添加单个元素
a.append(10)
print(a)

# append()将列表视作一个整体
a.append([8,9,10])
print(a)

# extend()逐个添加进元组中的元素
a.extend((8,9,10))
print(a)

# 在末尾前加入一个新元素
a.insert(-1,100)
print(a)

输出:

[1, 2, 3, 4, 5, 10]
[1, 2, 3, 4, 5, 10, [8, 9, 10]]
[1, 2, 3, 4, 5, 10, [8, 9, 10], 8, 9, 10]
[1, 2, 3, 4, 5, 10, [8, 9, 10], 8, 9, 100, 10]

删除列表元素一般有4种方法，即del指令，pop()方法，remove()方法和clear( )方法。

del方法依据索引进行删除，pop()方法也依据索引删除，remove()方法可删除特定元素，clear()方法清空列表。

输入：

a = [1,2,3,4,5]

# 删除索引为0的元素
del a[0]
print(a)

# 删除索引为1的元素
a.pop(1)
print(a)

# 删除元素5
a.remove(5)
print(a)

# 清空列表
a.clear()
print(a)

输出：

[2, 3, 4, 5]
[2, 4, 5]
[2, 4]
[]

修改列表元素既可以直接从索引出发进行修改，也可以借助列表迭代式生成一个新的列表。

输入：

a = [1,2,3,4,5]

# 将索引1处的元素改成20
a[1] = 20
print(a)

# 偶数乘上10，奇数减去1
b = [x*10 if x%2 == 0 else x-1 for x in a]
print(b)

输出：

[1, 20, 3, 4, 5]
[0, 200, 2, 40, 4]

不难看出，对于小规模的列表操作，如单条件单循环下，列表迭代式将能保持住一行代码的简洁。

前文表达了列表在数据对象中居于核心地位的观点，所以对于其他数据对象如集合和字典，概念也就大同小异，只是实现方法名称略有不同。

一个比较表

操作	列表	集合	字典
增	append()，extend()，insert()	add()，update()	键值对，update()
删	del，pop()，remove()，clear( )	del，pop(), discard() , remove()，clear()	del, pop(),clear()
换	索引，列表迭代式	先删后加	键值对，update()

排序类

Q6：如何实现列表的排序操作？

常见的两种方法是sort()方法和sorted()函数。
sort()方法不会创建新列表，sorted()函数则是返回一个排序过后的列表对象。

输入：

a = [2,7,5,6,3,4]

# reverse后为降序
b = sorted(a,reverse=True)
# 默认升序
a.sort()

print(a)
print(b)

输出：

[2, 3, 4, 5, 6, 7]
[7, 6, 5, 4, 3, 2]

但一般情况下你可能碰到更复杂的情形，比如对于字符串’xedrewgt413245>?{’，要求你按照ASCALL表排序重新输出。

当然转换成list后排序，结果似乎没得说，因为我们依旧可以使用列表的排序功能。

输入：

a = list('xedrewgt413245>?{')

# reverse后为降序
b = sorted(a,reverse=True)

print(b)

输出：

{xwtrgeed?>544321

但以上的排序均内置了一个排序标准，即要么是数字的大小顺序，要么是ASCALL表中的前后顺序，即一个内置的前后顺序对于排序函数的使用是必要的。

但如果再随意些，是我们自定义生成了一个码簿，那么运用列表迭代式将实现得更灵活。比如：‘acdev’→’16345’，要求将字符串’cecdvadac’重新升序排列后输出。

输入：

a = 'cecdvadac'

# 将'acdev'逐次映射为'16345'
intab = 'acdev'
outtab = '16345'

# 法一：用映射
# 编码
trantab = str.maketrans(intab,outtab)
b = list(a.translate(trantab))
b.sort()
b = ''.join(b)
# 解码
trantab = str.maketrans(outtab,intab)
c = b.translate(trantab)
print(c)

# 法二:列表迭代
# 编码
b = [outtab[intab.index(x)] for x in a]
b.sort()
# 解码
c = [intab[outtab.index(x)] for x in b]
print(''.join(c))

输出：

aaddevccc
aaddevccc

如果进一步宣布码簿中的某些码字无效，那么在列表迭代式中用 if语句 也将很容易地实现。

Q7：如何实现对字典的排序操作？

在关于字典的排序问题中，如何分离键和值进行排序是一个基本命题。

通过.keys()和.values()方法，我们能比较轻松地拆分出这两个列表，而这两个分离出的列表其实恰恰对应了原先的一种码簿，所以一种可行的解决思路就会是：

当然sorted()函数也提供了常见的解决方案，此时需借助lambda匿名函数实现分选键和值的作用。

输入：

# 需确保为同一类型
a,b = 'A2C',['1','B','3']
c = dict(zip(a,b))
print(c)

# 按键降序
c1 = sorted(c.items(),key = lambda d:d[0],reverse = True)
print(dict(c1))

# 按值降序
c2 = sorted(c.items(),key = lambda d:d[1],reverse = True)
print(dict(c2))

输出：

{'A': '1', '2': 'B', 'C': '3'}
{'C': '3', 'A': '1', '2': 'B'}
{'2': 'B', 'C': '3', 'A': '1'}