Python大学教程 第五章

1、第五章 Python数据结构 列表列表：类似于C语言中的数组概念，一个列表中可以包含任意个数据，每一个数据称为元素。Python允许同一个列表中元素的数据类型不同，可以是整数、字符串等基本类型，也可以是列表、集合及其他自定义类型的对象。 创建一个列表的最简单方法是将列表元素放在一对方括号（“”和“”）内并以逗号分隔，并用赋值运算符将一个列表赋值给变量。 列表通过Python内置的list类定义。也可以使用list类的构造函数来创建列表。 Python中的列表可以包括不同类型的元素。 列表的基本操作下标访问元素下标访问元素列表中的元素可以通过下标运算符来访问 。列表的下标是从0开始的。如果一个列

2、表的长度为r，则合法的下标在0到r-1之间。 listindex可以像变量一样使用，可以进行读取或写入，所以它也被称为下标变量。 Python也允许使用负数作为下表来引用相对于列表末端的位置。 列表的基本操作列表的拼接和复制列表的拼接和复制 在Python中，可以使用运算符“+”来连接两个列表，并返回一个新列表。 使用运算符“*”可以将一个列表复制若干次后形成一个新的列表。 列表的遍历列表的遍历 对列表内的每个元素均做一次访问称为对列表的一次遍历。 while循环写法for循环写法列表的基本操作in/not in运算运算符符使用in/not in运算符可以判断一个元素是否在列表中。 列表切片列

3、表切片列表的切片操作使用语法liststart:end来返回列表list的一个片段。这个片段是原列表从下标start到end-1的元素所构成的一个新列表。 在切片操作中，起始下标和结束下标是可以省略的。如果省略起始下标，则起始下标默认为0，即从列表的第一个元素开始截取。如果省略结束下标，则结束下标默认为列表长度，即截取到列表的最后一个元素。 切片操作也可以使用负数下标，表示倒数第若干个元素。 切片操作也可以对列表进行写操作。 列表的基本操作列表的比较列表的比较 关系运算符（、=、=、!=）也可以用来对列表进行比较。两个列表的比较规则如下：比较两个列表的第一个元素，如果两个元素相同，则继续比较下

4、面两个元素；如果两个元素不同，则返回两个元素的比较结果；一直重复这个过程直到有不同的元素或比较完所有的元素为止。 列表推导式列表推导式 列表推导式提供了一个生成列表的简洁方法。一个列表推导式由方括号括起来，方括号内包含后跟着一个for子句的表达式，之后可以接0到多个for或if子句。列表推导式可以产生一个由表达式求值结果组成的列表。 列表相关的函数 列表相关的内置函数：all(iterable)any(iterable)len(s)max(iterable)min(iterable)sorted(iterable, cmp, key, reverse)sum(iterable, start)

5、列表相关的函数 列表类的成员函数：list.append(x) list.extend(L)list.insert(i, x)list.remove(x)list.pop(i)list.index(x)list.count(x)list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)list.reverse()在函数中使用列表 列表作为函数参数 ：函数可以在列表中作为参数进行传递。因为列表是可变对象，所以列表的内容可能会在函数内改变。另外，列表作为参数时也可以定义默认值，或者使用关键字参数进行调用。 列表作为函数返回值：列表也可以作为函数的返回值，以便传递到函数

6、外。列表查找 线性查找：从列表的一端开始，逐一检查列表中的元素，直到找到需要的元素或者查找完整个列表。 二分查找：又称折半查找，是列表查找的另一种常用方法。二分查找的效率比线性查找要高，但前提是待查列表必须已经是有序的。二分查找的基本思想是每次查找会将待查区域分为大小相近的两部分，并确定目标元素所在的部分。列表排序 冒泡排序 ：在排序过程中的某一时刻，待排序列表R被划分为有序区（R0:i-1）和无序区（Ri:n-1）两部分。初始时刻i=0，有序区没有元素。冒泡排序通过无序区中相邻元素间的比较和位置的交换，使最小的元素如气泡一般逐渐“上浮”，使得冒泡排序的每一趟排序会将无序区的最小元素移动到无序

7、区的顶端，并将其归入有序区。快速排序：在列表中任取一个元素（一般取第一个元素）作为基准，将该元素放入适当位置后，列表被此元素划分为两部分，所有比该元素小的元素都放置在前一部分，所有比该元素大的元素都放置在后一部分。对划分出来的两部分分别递归地重复该操作，直到每部分内只有一个元素或为空。图5-3表示了快速排序的一趟排序过程。 多维列表 多维列表：列表中的元素可以是任何类型的对象，包括用列表来作为其元素。二维列表可以理解为一个由行组成的列表。二维列表的每一行都可以使用下标访问，称为行下标。每一行中的值可以通过另一个下标来访问，称为列下标。二维列表中的每个值都可以使用myMatij来访问，其中i和j

8、分别代表行下标和列下标。要遍历一个二维列表，一般需要使用两层嵌套的循环结构来实现。 元组元组是不可变的，即元组一旦创建，其中的元素就不可以被修改。元组由用逗号分隔的若干值组成。如果在使用中不会对列表的内容进行修改，那么可以使用元组来代替列表。创建一个元组最简单的方法就是用一对圆括号括起来组成一个元组，元组内的元素使用逗号分隔。元组通过Python内置的tuple类进行定义，因此也可以使用tuple函数创建一个列表。使用tuple函数也可以将列表、字符串等元素转换为元组。元组也是序列，因此一些用于列表的基本操作也可以用在元组上。可以使用下标访问元组中的元素，使用in和not in运算符来判断元素

9、是否在元组中，对元组进行切片，等等。元组封装与序列拆封元组封装：指的是将多个值自动封装到一个元组中。t = 1, 1, 2, 3, 5序列拆封:元组封装的逆操作，用来将一个封装起来的序列自动拆分为若干个基本数据。tuple1 = (1, 2, 3)x, y, z = tuple1同时赋值的语法是将元组封装和序列拆封操作相结合了。 元组封装与序列拆封还可以应用到函数传参，但此时为了避免语义冲突，需要添加一个“*”。元组与列表的比较元组和列表都属于序列。但列表属于可变序列，可以随意地修改列表汇总的元素值、增加和删除元素；而元组属于不可变序列，元组中的元素一旦定义就不允许进行增加、删除和替换操作。因

10、此，tuple类没有提供append()、insert()和remove()等函数。在使用下标访问或者切片操作时，也只允许读取元组中的值而不能对其进行修改。元组的访问和处理速度比列表更快。因此，如果所需要定义的序列内容不会进行修改，那么最好使用元组而不是列表。另外，使用元组也可以使元素在实现上无法被修改，从而使代码更加安全。集合集合与列表相似，都可以用来存储多个元素。不同于列表的是，集合中的元素彼此不能相同并且不按照任何特定的顺序放置。可以将若干个元素用一对花括号（）括起来以创建一个集合。集合内的元素同样使用逗号分隔。一个集合也可以包含不同类型的元素。 Python使用内置类set来定义集合。

11、使用set函数可以将列表、元组、字符串等类型转换为集合。集合的基本操作由于集合的元素存储是无序的，因此不能使用下标来访问集合中的元素。但是集合可以使用forin循环来遍历其中的所有元素。使用in或not in运算符可以判断一个元素是否在一个集合中。函数也同样适用于集合。例如，可以使用len函数求集合的大小，使用max函数求集合中的最大元素，使用sum函数计算集合内所有元素的和，等等。set类常用的成员函数如下。set.add(elem)set.remove(elem)set.discard(elem)set.pop()set.clear()集合运算如果集合A的任意一个元素都是集合B的元素，那么

12、称集合A为集合B的子集，称集合B为集合A的超集。 Python中的set类提供了两个成员函数来判断两个集合是否满足子集和超集的关系。s1.issubset(s2)函数用来判断s1是否为s2的子集，s1.issuperset(s2)用来判断s1是否为s2的超集。Python提供了求交集、并集、差集和对称差集等集合运算。（1）使用ersection(s2)或者s1&s2可以计算两个集合的交集。（2）使用s1.union(s2)或者s1|s2可以计算两个集合的并集。（3）使用s1.difference(s2)或者s1-s2可以计算两个集合的差集。（4）使用s1.symmetric

13、_difference(s2)或者s1s2可以计算两个集合的对称差集。集合与列表的比较集合和列表都可以存储多个元素。但是集合与列表有两大不同之处。第一，集合不能存储重复的元素；第二，集合中的元素是无序的，不能通过下标运算符来访问元素。此外，集合还支持如何判断集合关系以及四种集合运算。列表的存储方式为顺序存储，即将其中的元素依次存储在一块连续的内存区域中。而集合采用的存储方式更加复杂。这使得在执行查找元素和删除元素的操作时，使用集合比使用列表的效率高。字典字典是一个存储键值对集合的Python容器。它通过使用关键字来快速获取、删除和更新值。字典是按照关键字存储值的集合。一个字典对象中无序地存储了

14、若干个条目。每个条目都是一个键值对，即一个关键字和一个对应值。关键字在字典中是唯一的，每个关键字唯一地匹配一个值。 我们需要将若干个条目用一对花括号（）括起来以创建一个字典。每一个条目由类似“关键字:对应值”的结构组成。条目之间使用逗号隔开。字典类型通过Python的内置类dict来定义，因此使用dict函数也可以创建一个字典。字典的基本操作添加、修改、获取、删除添加、修改、获取、删除条目条目关键字在字典中的作用相当于列表中的下标。通过类似“字典对象名关键字”的语法可以读或写字典中的条目。要从字典中删除一个条目，可使用del关键字进行删除。字典的遍历字典的遍历使用forin循环可以遍历一个字典。需要注意的是，遍历得到的是字典的关键字。字典的基本操作in/not in运算符运算符使用in或not in运算符可以用来判断一个关键字是否在字典中。 比较运算符比较