第七章 核心数据结构（一）

一、 什么是数据结构

在计算机科学中，数据结构（英语：data structure）是计算机中存储、组织数据的方式。

1. Python 中核心数据结构分类

• 序列类型： 字符串、列表、元组
• 泛映射类型： 字典
• 集合： set()

在 Python中列表、元组、字典、集合都称为容器。

2. 序列类型数据结构共有的特点：

• 序列类型中的元素都有对应的位置，这个位置叫偏移量或者索引

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二、列表

1. 列表的特性介绍

• 列表内的元素是可变的。
  -> 列表的元素可以是 Python 的任何类型的数据和对象

  如：字符串、列表、元组、字典、集合、函数、类
  

• 列表中的具有相同值的元素允许出现多次

[1, 2, 1, 1, 1, 1, 3, 3, 2]

2. 创建列表

image.png

嵌套的列表

列表中可包含 python 中任何类型的元素(对象)，当然也可以包括一个或多个列表

li = [['one', 'two', 'three'], [1, 2, 3]]

3.列表的基本操作

3.1 取值

没有嵌套的列表

li_f = [ 'insert', 'append','extend', 'remove', 'pop', 'sort', 'sorted']

li_f[0]   # insert

嵌套的列表

l2 = [['one', 'two', 'three'], [1, 2, 3]]

l2[0][1]  # two

3.2 切片

同字符串的切片一样,详情参考字符串教程中的切片

几点简单示例

li_f = [ 'insert', 'append','extend', 'remove', 'pop', 'sort', 'sorted']

# 获取全部元素
li_f[:]

# 反转
li_f[::-1]

3.3 必会方法

# 先定义一个列表
li = [5, 4, 3, 2, 1, 0]

len()
方法是一个内置函数，可以统计序列类型的数据结构的长度。

n = len(li)
print(n)

in
判断元素是否存在于列表中。

if 5 in li:
    print('我存在')

append()
向列表的最后位置，添加一个元素，只接收一个参数。

li.append('a')
print(li)

insert()
向原列表的指定位置插入一个元素，接收两个参数，
第一个是索引号，第二个是要插入的元素。

li.insert(0, 'b')
print(li)

extend()
可以把一个序列类型中的每个元素追加到原列表中，接收的参数是一个序列类型的数据（字符串，列表）。

l2 = ['qf','yangge']
li.extend(l2)
print(li)

remove()
移除列表中某个指定的元素，没有返回值，并且假如有多个相同值的元素存在，每次只会移除排在最前面的那个元素

obj.remove('a') 。

pop()

从原列表中删除一个元素，并且把这个元素返回。
接收零个或一个参数，参数是偏移量，int 类型。

 # 删除列表中的最后一个元素
li.pop() 

 # 删除列表中第二个索引号对应的元素，并且返回这个元素，用变量名`n` 接收。  
n = li.pop(2)   

''.join() 把列表中的元素拼接起来，返回的是字符串类型

l7 = ['a','b']
s = ''.join(l7)
print(s)

# 输出
'ab'

还可以以指定的字符进行拼接

l7 = ['a','b']
s = '-'.join(l7)
print(s)

# 输出
'a-b'

index 返回指定元素的索引号。

idx = li.index(4) 
print(idx)

*count() 是列表的内置方法，可以统计出相同值的元素在列表中总共
出现都少次.

num = obj.count(4)
print(num)

sort()
是列表的内置方法，对列表中元素进行排序。
默认是升序， 这个改变列表自身。

还可以接收一个 reverse (反转) 参数, 其值可以是 True 和 False。
False 是升序，True 是降序。需要是同一种数据类型，比如都是字符串，或都是整型。

示例：

l5 = [2, 4, 23, 34, 100]

l5.sort(reverse=True)

print(l5)
# 输出：
[100, 34, 23, 4, 2] 

sorted()
是 python 的内置函数，接受一个参数，参数可以是任意序列类型的数据，但是元素的类型必须相同.
比如是含有都是 str 的列表，或者是含有都是 int 的列表
它会返回一个新的类别，原列表不变。

li = [2,10,3,7]
l10 = sorted(li)  
print(li)
print(l10)   

4. 通过索引和切片修改列表

索引号

In [11]: int_number = [1,2,3,4,5]
    
In [12]: int_number[2]=20
    
In [13]: int_number
Out[13]: [1, 2, 20, 4, 5]

切片

li = [1, 2, 3, 4, 5]
li[1:3] = [0]
print(li)

5. 引用赋值

In [192]: a
Out[192]: ['6', '5', '3', '1', '1']

In [193]: b = a

In [194]: b
Out[194]: ['6', '5', '3', '1', '1']

In [195]: a[-2]=2

可以看到，这种用等号将一个列表赋值给多个变量时，使用其中任意一个变量对列表的操作，结果都会同步到其他变量的值。

在这种现象中，就像前面学到的变量的赋值，变量和列表本身之间的关系称作，变量对列表对象的引用，并没有创建一个新的列表。

解决方法

• 使用以下任意一种方法,都可以将原列表的值赋值给一个新的列表

1. 列表的内置函数 obj.copy()
2. 序列类型函数 list(obj)
3. 列表切片

以上方法得到的列表可赋值给一个新的变量， 这变量各自有自己的列表对象，互相之间不会影响

6. 深浅拷贝

In [110]: base_count = ['name',['money',100.00]]

In [111]: xmen = list(base_count)

In [112]: xpan = base_count.copy()

In [113]: xmen[1][1] = 20.00

In [114]: xpan
Out[114]: ['name', ['money', 20.0]]

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解决办法

# 导入模块
import copy 

base_count = ['name',['money',100.00]]

# 利用模块中的 copy 方法创建一个全新的对象
xmen_new = copy.deepcopy(base_count)

# 利用模块中的 copy 方法创建另一个全新的对象
xpan_new = copy.deepcopy(base_count)

# 改变其中一个对象中的值
xpan_new[1][1] = 50.00

# 分别打印两个对象
print(xmen_new)

print(xpan_new)

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三、元组

1 元组特性介绍

• 元组和列表一样，也是一种序列。
• 唯一的不同是，元组是相对不可变的。

2 高效创建元组

t1 = ()    # 创建 空 元素的元组

• 你以为这就完了？

  单一元素元组怎么搞？

In [168]: v_tp = (3)

In [169]: only_tp = 3,

In [170]: type(v_tp)

Out[170]: int

In [171]: type(only_tp)
Out[171]: tuple

创建非空元素的元组是用逗号，而不是用小括号

tuple()
可以对其他序列类型的数据转换为元组。

In [173]: s1 = 'car'

In [174]: li = [1,2,3]

In [175]: tuple(s1)
Out[175]: ('c', 'a', 'r')

In [176]: tuple(li)
Out[176]: (1, 2, 3)

In [177]: dl = [1,2,3,['a','b']]

In [178]: tuple(dl)
Out[178]: (1, 2, 3, ['a', 'b'])

In [33]: t1 = (1, 2, 3, ['a', 'b'])
In [34]: t1[3][0]=0
In [35]: t1
Out[35]: (1, 2, 3, [0, 'b'])

3 使用元组的理由

给我一个理由

1. 占用内存空间小
2. 元组内的值不会被意外的修改
3. 可作为字典的键
4. 函数的参数是以元组形式传递的
5. 命名元组有时候可以代替类的对象(面向对象的时候讲)