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程序 = 算法 + 数据结构
—— Nicklaus Wirth
目录
从这句话程序 = 算法 + 数据结构 可以看出数据结构对于编程的重要性。数据结构就是数据的组织/存储方式。
从本节开始我们将介绍Python 中的数据结构：
- 列表
list
- 元组
tuple
- 字典
dict
- 集合
set
这些数据结构在Python3.x 中都是一个类class：
>>> list
<class 'list'>
>>> tuple
<class 'tuple'>
>>> dict
<class 'dict'>
>>> set
<class 'set'>
提示：
这几个类名list，tuple，dict，set 并不是Python 中的保留字，你可以使用它们作为变量名，但一般并不建议这样做。
可使用keyword 模块来查看Python 中的保留字。
Python 中数据结构非常易用，且语法简单。我们将介绍这些数据结构的使用方法。
本节我们介绍Python 中的列表 list。
1，Python 列表
大部分编程语言中都有数组的概念，数组中元素的类型必须相同。
Python 中没有数组的概念，Python 列表可看作是一种增强版的数组。
Python 列表有如下特点：
- 列表中的元素可以是
任意类型的数据
- 可使用
下标和切片访问列表内容
- 可在列表的任意位置
插入和删除元素
- 使用列表时，无须关注列表的
容量问题，Python 会在需要的时候自动扩容和缩容
2，声明列表
Python 中的列表使用中括号[] 表示：
>>> l = [] # 一个空列表
>>> l = ['a','bc',1,2.5,True] # 列表元素可以是任意类型
>>> type(l)
<class 'list'>
3，列表元素个数
使用len() 函数可查看列表中的元素个数：
>>> l = ['a',True]
>>> len(l)
5
4，访问列表元素
可以像访问字符串一样，使用下标来访问列表元素：
>>> l = ['a',True]
>>> l[0] # 访问第 1 个元素
'a'
>>> l[4] # 访问第 5 个元素
True
>>> l[5] # 超出范围，抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>",line 1,in <module>
IndexError: list index out of range
>>> l[-1] # 访问倒数第 1 个元素
True
>>> l[-5] # 访问倒数第 5 个元素
'a'
>>> l[-6] # 超出范围，抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>",in <module>
IndexError: list index out of range
5，列表部分元素
同样可以向截取字符串 一样来截取部分列表元素：
>>> l = ['a',True]
>>> l[1:3]
['bc',1]
>>> l[1:]
['bc',True]
>>> l[:4]
['a',2.5]
>>> l[:]
['a',True]
6，遍历列表
可使用 for 循环来遍历列表：
l = ['a',True]
for item in l:
print(item)
以上代码的输出如下：
a
bc
1
2.5
True
7，修改和删除元素
修改列表元素
我们可以使用下标和赋值语句 来修改列表元素：
>>> l = ['a',True]
>>> l[0] = 'x' # 第 1 个元素改为 ‘x’
>>> l[3] = 5 # 第 4 个元素改为 5
>>> l # 修改后的列表
['x',5,True]
删除列表元素
可以使用下标和del 关键字来删除列表元素：
>>> l = ['a',True]
>>> del l[1] # 删除第 2 个元素
>>> del l[3] # 删除第 4 个元素
>>> l # 删除元素后的列表
['a',2.5]
8，列表运算
Python 列表可以进行加运算，乘运算，in 运算。
列表加运算
一个列表和另一个列表可以相加，得到一个新的列表：
>>> l1 = ['a','b','c']
>>> l2 = [1,2,3]
>>> l3 = l1 + l2
>>> l3 # 新的列表
['a','c',3]
列表乘运算
一个列表可以乘以一个整数n：
- 当
n <= 0 时，得到一个空列表[]
- 当
n > 0 时，相当于 n 个列表相加
示例：
>>> ['a','b'] * -1
[]
>>> ['a','b'] * 0
[]
>>> ['a','b'] * 2
['a','a','b']
列表in 运算
可以通过 in 运算来查看一个元素是否存在于列表中，返回一个 bool 类型：
>>> 'a' in ['a','b']
True
>>> 'a' not in ['a','b']
False
9，列表函数
Python 中的list 是一个 class，可通过type(列表对象)来查看：
>>> type([]) # 空列表
<class 'list'>
可通过dir(list) 或 dir(列表对象) 来查看Python list 支持的方法：
>>> dir(list)
['__add__','__class__','__contains__','__delattr__','__delitem__','__dir__','__doc__','__eq__','__format__','__ge__','__getattribute__','__getitem__','__gt__','__hash__','__iadd__','__imul__','__init__','__init_subclass__','__iter__','__le__','__len__','__lt__','__mul__','__ne__','__new__','__reduce__','__reduce_ex__','__repr__','__reversed__','__rmul__','__setattr__','__setitem__','__sizeof__','__str__','__subclasshook__','append','clear','copy','count','extend','index','insert','pop','remove','reverse','sort']
这里我们依然只关注非魔法方法，共11 个。
1.append 方法
作用：在列表L 的尾部追加元素
原型：L.append(object) -> None
参数：要追加的元素，可以是任意类型
返回值：总是返回 None
示例：
>>> l = [1] # 初始化一个列表
>>> l.append(2) # 在尾部追加 2
>>> l
[1,2]
>>> l.append(3) # 在尾部追加 3
>>> l
[1,3]
2.insert 方法
作用：在列表L 的 index 下标之前插入元素object
原型：L.insert(index,object)
参数 index：插入元素的位置
参数 object：要插入的元素
返回值：无返回值
示例：
>>> l = ['a','c'] # 初始化一个列表
>>> l.insert(1,'xx') # 在列表的下标 1 处插入 'xx'
>>> l
['a','xx','c'] # 插入后，'xx' 下标为 1
>>> l.insert(3,'yy') # 在列表的下标 3 处插入 'yy'
>>> l
['a','yy','c'] # 插入后，'yy' 的下标为 3
3.remove 方法
作用：从表头开始，删除列表L 中第一个值为value 的元素，如果值为value 的元素不存在，则抛出ValueError 异常
原型：L.remove(value) -> None
参数：要删除的元素的值
返回值：总是返回 None
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> l.remove('b') # 删除第一个值为 'b' 的元素
>>> l
['a','c']
>>> l.remove('c') # 删除第一个值为 'c' 的元素
>>> l
['a','b']
>>> l.remove('c') # 已经不存在值为 'c' 的元素，抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>",in <module>
ValueError: list.remove(x): x not in list
4.pop 方法
作用：移除并返回下标为 index 的元素，下标不存在时，抛出IndexError 异常
原型：L.pop([index]) -> item
参数：要移除的元素的下标，可省，默认为最后一个
返回值：移除的元素
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> item = l.pop() # 移除最后一个元素
>>> item
'c'
>>> l
['a','b']
>>> l.pop(3) # 不存在下标为 3 的元素，抛出异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>",in <module>
IndexError: pop index out of range
5.clear 方法
作用：清空列表L
原型：L.clear() -> None
参数：无
返回值：总是返回 None
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> l.clear()
>>> l # 列表被清空
[]
6.count 方法
作用：计算列表L 中值为value 的个数
原型：L.count(value) -> integer
参数：要计算的元素的值
返回值：个数
示例：
>>> l = ['a','a']
>>> l.count('a')
2
>>> l.count('b')
1
>>> l.count('d')
0
7.copy 方法
作用：浅拷贝列表L，相当于L[:]
原型：L.copy() -> list
参数：无
返回值：一个列表
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> l2 = l.copy()
>>> l2
['a','c']
8.extend 方法
作用：在列表L 尾部追加一个序列iterable
原型：L.extend(iterable) -> None
参数：iterable 可以是任意一种序列类型
返回值：总是返回 None
示例：
>>> l1 = ['a','c']
>>> l2 = ['1','2','3']
>>> l1.extend(l2)
>>> l1
['a','1','3']
9.reverse 方法
作用：将列表L 翻转
原型：L.reverse()
参数：无
返回值：无返回值
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> l.reverse()
>>> l
['c','a']
10.sort 方法
作用：对列表L 进行排序
原型：L.sort(key=None,reverse=False) -> None
参数 key：
key 是一个函数类型的参数，该函数接收一个参数item1，并返回一个值item2。
sort 方法根据item2 进行排序，item1 是L 中的每个元素 。
key 可省，默认为None，表示直接使用L 中的元素进行排序。
参数 reverse：
reverse 为True 表示按照降序排序。
reverse 为False 表示按照升序排序。
reverse 可省，默认为 False。
返回值：总是返回 None
示例，key 为 None：
>>> l = ['b','d','c'] # 一个乱序的列表
>>> l.sort() # 升序排序
>>> l
['a','d']
>>> l.sort(reverse=True) # 降序排序
>>> l
['d','a']
示例，key 不为 None：
>>> l = [('c',1),('b',2),('a',3)] # 列表中的元素是元组类型
>>> def key(item): return item[0] # 该函数返回元组的第一个元素
>>> l.sort(key=key) # 以元组的第一个元素进行排序
>>> l
[('a',3),('c',1)]
>>>
>>> l = [('c',3)]
>>> def key(item): return item[1] # 该函数返回元组的第二个元素
>>> l.sort(key=key) # 以元组的第二个元素进行排序
>>> l
[('c',3)]
提示：
一个函数也可以作为参数传递给另一个函数，后续讲到函数的概念时，会详细讲解。
11.index 方法
作用：从列表L[start:stip] 的表头查找第一个值为value 的元素
原型：L.index(value,[start,[stop]]) -> integer
参数 value：查找值为value 的元素
参数 start：列表L 的起始下标
参数 stop：列表L 的终止下标
返回值：若能找到，则返回该元素的下标，否则，抛出ValueError 异常
示例：
>>> l = ['a','c']
>>> l.index('b') # 找到了，返回下标
1
>>> l.index('d') # 没找到，抛出 ValueError 异常
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>",in <module>
ValueError: 'd' is not in list
（完。）
推荐阅读：
Python 简明教程 --- 5，Python 表达式与运算符
Python 简明教程 --- 6，Python 控制流
Python 简明教程 --- 7，Python 字符串
Python 简明教程 --- 8，Python 字符串函数
Python 简明教程 --- 9，Python 编码
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（编辑：北几岛）
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