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Python3 数据结构
Python3 数据结构本章节我们主要结合前面所学的知识点来介绍Python数据结构。列表Python中列表是可变的，这是它区别于字符串和元组的最重要的特点，一句话概括即：列表可以修改，而字符串和元组不能。以下是 Python 中列表的方法：方法描述list.append(x)把一个元素添加到列表的结尾，相当于 a[len(a):
] = [x]。list.extend(L)通过添加指定列表的所有元素来扩充列表，相当于 a[len(a):
] = L。list.insert(i, x)在指定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引，例如 a.insert(0, x) 会插入到整个列表之前，而 a.insert(len(a), x) 相当于 a.append(x) 。list.remove(x)删除列表中值为 x 的第一个元素。如果没有这样的元素，就会返回一个错误。list.pop([i])从列表的指定位置移除元素，并将其返回。如果没有指定索引，a.pop()返回最后一个元素。元素随即从列表中被移除。（方法中 i 两边的方括号表示这个参数是可选的，而不是要求你输入一对方括号，你会经常在 Python 库参考手册中遇到这样的标记。）list.clear()移除列表中的所有项，等于del a[:
]。list.index(x)返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果没有匹配的元素就会返回一个错误。list.count(x)返回 x 在列表中出现的次数。list.sort()对列表中的元素进行排序。list.reverse()倒排列表中的元素。list.copy()返回列表的浅复制，等于a[:
]。下面示例演示了列表的大部分方法：>>> a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]>>> print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))2 1 0>>> a.insert(2, -1)>>> a.append(333)>>> a[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]>>> a.index(333)1>>> a.remove(333)>>> a[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]>>> a.reverse()>>> a[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]>>> a.sort()>>> a[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]注意：类似 insert, remove 或 sort 等修改列表的方法没有返回值。将列表当做堆栈使用列表方法使得列表可以很方便的作为一个堆栈来使用，堆栈作为特定的数据结构，最先进入的元素最后一个被释放（后进先出）。用 append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来。例如：>>> stack = [3, 4, 5]>>> stack.append(6)>>> stack.append(7)>>> stack[3, 4, 5, 6, 7]>>> stack.pop()7>>> stack[3, 4, 5, 6]>>> stack.pop()6>>> stack.pop()5>>> stack[3, 4]将列表当作队列使用也可以把列表当做队列用，只是在队列里第一加入的元素，第一个取出来；但是拿列表用作这样的目的效率不高。在列表的最后添加或者弹出元素速度快，然而在列表里插入或者从头部弹出速度却不快（因为所有其他的元素都得一个一个地移动）。>>> from collections import deque>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])>>> queue.append("Terry")
# Terry arrives>>> queue.append("Graham")
# Graham arrives>>> queue.popleft()
# The first to arrive now leaves'Eric'>>> queue.popleft()
# The second to arrive now leaves'John'>>> queue
# Remaining queue in order of arrivaldeque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])列表推导式列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。这里我们将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：>>> vec = [2, 4, 6]>>> [3*x for x in vec][6, 12, 18]现在我们玩一点小花样：>>> [[x, x**2] for x in vec][[2, 4], [4, 16], [6, 36]]这里我们对序列里每一个元素逐个调用某方法：>>> freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]['banana', 'loganberry', 'passion fruit']我们可以用 if 子句作为过滤器： >>> [3*x for x in vec if x > 3][12, 18]>>> [3*x for x in vec if x < 2][]以下是一些关于循环和其它技巧的演示：>>> vec1 = [2, 4, 6]>>> vec2 = [4, 3, -9]>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2][8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2][6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))][8, 12, -54]列表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数：>>> [str(round(355/113, i)) for i in range(1, 6)]['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']嵌套列表解析Python的列表还可以嵌套。以下实例展示了3X4的矩阵列表：>>> matrix = [... [1, 2, 3, 4],... [5, 6, 7, 8],... [9, 10, 11, 12],... ]以下实例将3X4的矩阵列表转换为4X3列表：>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)][[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]以下实例也可以使用以下方法来实现：>>> transposed = []>>> for i in range(4):
... transposed.append([row[i] for row in matrix])...>>> transposed[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]另外一种实现方法：>>> transposed = []>>> for i in range(4):
...
# the following 3 lines implement the nested listcomp... transposed_row = []... for row in matrix:
... transposed_row.append(row[i])... transposed.append(transposed_row)...>>> transposed[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]del 语句使用 del 语句可以从一个列表中依索引而不是值来删除一个元素。这与使用 pop() 返回一个值不同。可以用 del 语句从列表中删除一个切割，或清空整个列表（我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表）。例如：>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]>>> del a[0]>>> a[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]>>> del a[2:
4]>>> a[1, 66.25, 1234.5]>>> del a[:
]>>> a[]也可以用 del 删除实体变量： >>> del a 元组和序列 元组由若干逗号分隔的值组成，例如：>>> t = 12345, 54321, 'hello!'>>> t[0]12345>>> t(12345, 54321,
] = [x]。list.extend(L)通过添加指定列表的所有元素来扩充列表，相当于 a[len(a):
] = L。list.insert(i, x)在指定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引，例如 a.insert(0, x) 会插入到整个列表之前，而 a.insert(len(a), x) 相当于 a.append(x) 。list.remove(x)删除列表中值为 x 的第一个元素。如果没有这样的元素，就会返回一个错误。list.pop([i])从列表的指定位置移除元素，并将其返回。如果没有指定索引，a.pop()返回最后一个元素。元素随即从列表中被移除。（方法中 i 两边的方括号表示这个参数是可选的，而不是要求你输入一对方括号，你会经常在 Python 库参考手册中遇到这样的标记。）list.clear()移除列表中的所有项，等于del a[:
]。list.index(x)返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果没有匹配的元素就会返回一个错误。list.count(x)返回 x 在列表中出现的次数。list.sort()对列表中的元素进行排序。list.reverse()倒排列表中的元素。list.copy()返回列表的浅复制，等于a[:
]。下面示例演示了列表的大部分方法：>>> a = [66.25, 333, 333, 1, 1234.5]>>> print(a.count(333), a.count(66.25), a.count('x'))2 1 0>>> a.insert(2, -1)>>> a.append(333)>>> a[66.25, 333, -1, 333, 1, 1234.5, 333]>>> a.index(333)1>>> a.remove(333)>>> a[66.25, -1, 333, 1, 1234.5, 333]>>> a.reverse()>>> a[333, 1234.5, 1, 333, -1, 66.25]>>> a.sort()>>> a[-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]注意：类似 insert, remove 或 sort 等修改列表的方法没有返回值。将列表当做堆栈使用列表方法使得列表可以很方便的作为一个堆栈来使用，堆栈作为特定的数据结构，最先进入的元素最后一个被释放（后进先出）。用 append() 方法可以把一个元素添加到堆栈顶。用不指定索引的 pop() 方法可以把一个元素从堆栈顶释放出来。例如：>>> stack = [3, 4, 5]>>> stack.append(6)>>> stack.append(7)>>> stack[3, 4, 5, 6, 7]>>> stack.pop()7>>> stack[3, 4, 5, 6]>>> stack.pop()6>>> stack.pop()5>>> stack[3, 4]将列表当作队列使用也可以把列表当做队列用，只是在队列里第一加入的元素，第一个取出来；但是拿列表用作这样的目的效率不高。在列表的最后添加或者弹出元素速度快，然而在列表里插入或者从头部弹出速度却不快（因为所有其他的元素都得一个一个地移动）。>>> from collections import deque>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])>>> queue.append("Terry")
# Terry arrives>>> queue.append("Graham")
# Graham arrives>>> queue.popleft()
# The first to arrive now leaves'Eric'>>> queue.popleft()
# The second to arrive now leaves'John'>>> queue
# Remaining queue in order of arrivaldeque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])列表推导式列表推导式提供了从序列创建列表的简单途径。通常应用程序将一些操作应用于某个序列的每个元素，用其获得的结果作为生成新列表的元素，或者根据确定的判定条件创建子序列。每个列表推导式都在 for 之后跟一个表达式，然后有零到多个 for 或 if 子句。返回结果是一个根据表达从其后的 for 和 if 上下文环境中生成出来的列表。如果希望表达式推导出一个元组，就必须使用括号。这里我们将列表中每个数值乘三，获得一个新的列表：>>> vec = [2, 4, 6]>>> [3*x for x in vec][6, 12, 18]现在我们玩一点小花样：>>> [[x, x**2] for x in vec][[2, 4], [4, 16], [6, 36]]这里我们对序列里每一个元素逐个调用某方法：>>> freshfruit = [' banana', ' loganberry ', 'passion fruit ']>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]['banana', 'loganberry', 'passion fruit']我们可以用 if 子句作为过滤器： >>> [3*x for x in vec if x > 3][12, 18]>>> [3*x for x in vec if x < 2][]以下是一些关于循环和其它技巧的演示：>>> vec1 = [2, 4, 6]>>> vec2 = [4, 3, -9]>>> [x*y for x in vec1 for y in vec2][8, 6, -18, 16, 12, -36, 24, 18, -54]>>> [x+y for x in vec1 for y in vec2][6, 5, -7, 8, 7, -5, 10, 9, -3]>>> [vec1[i]*vec2[i] for i in range(len(vec1))][8, 12, -54]列表推导式可以使用复杂表达式或嵌套函数：>>> [str(round(355/113, i)) for i in range(1, 6)]['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']嵌套列表解析Python的列表还可以嵌套。以下实例展示了3X4的矩阵列表：>>> matrix = [... [1, 2, 3, 4],... [5, 6, 7, 8],... [9, 10, 11, 12],... ]以下实例将3X4的矩阵列表转换为4X3列表：>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)][[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]以下实例也可以使用以下方法来实现：>>> transposed = []>>> for i in range(4):
... transposed.append([row[i] for row in matrix])...>>> transposed[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]另外一种实现方法：>>> transposed = []>>> for i in range(4):
...
# the following 3 lines implement the nested listcomp... transposed_row = []... for row in matrix:
... transposed_row.append(row[i])... transposed.append(transposed_row)...>>> transposed[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]del 语句使用 del 语句可以从一个列表中依索引而不是值来删除一个元素。这与使用 pop() 返回一个值不同。可以用 del 语句从列表中删除一个切割，或清空整个列表（我们以前介绍的方法是给该切割赋一个空列表）。例如：>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]>>> del a[0]>>> a[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]>>> del a[2:
4]>>> a[1, 66.25, 1234.5]>>> del a[:
]>>> a[]也可以用 del 删除实体变量： >>> del a 元组和序列 元组由若干逗号分隔的值组成，例如：>>> t = 12345, 54321, 'hello!'>>> t[0]12345>>> t(12345, 54321,
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