Python常見資料結構整理

Python中常見的資料結構可以統稱為容器（container）。序列（如列表和元組）、映射（如字典）以及集合（set）是三類主要的容器。

一、序列（列表、元組和字串）

序列中的每個元素都有自己的編號。Python中有6種內建的序列。其中列表和元組是最常見的類型。其他包括字串、Unicode字串、buffer對象和xrange對象。下面重點介紹下列表、元組和字串。

1、列表

列表是可變的，這是它區別於字串和元組的最重要的特點，一句話概括即：列表可以修改，而字串和元組不能。

（1）、建立

通過下面的方式即可建立一個列表：

list1=['hello','world']print list1list2=[1,2,3]print list2

輸出：
['hello', 'world']
[1, 2, 3]

可以看到，這中建立方式非常類似於javascript中的數組。

 

（2）、list函數

通過list函數（其實list是一種類型而不是函數）對字串建立列表非常有效：

list3=list("hello")print list3

輸出：

['h', 'e', 'l', 'l', 'o']

 

2、元組

元組與列表一樣，也是一種序列，唯一不同的是元組不能被修改（字串其實也有這種特點）。

（1）、建立

t1=1,2,3t2="jeffreyzhao","cnblogs"t3=(1,2,3,4)t4=()t5=(1,)print t1,t2,t3,t4,t5

輸出：

(1, 2, 3) ('jeffreyzhao', 'cnblogs') (1, 2, 3, 4) () (1,)

從上面我們可以分析得出：

a、逗號分隔一些值，元組自動建立完成；

b、元組大部分時候是通過圓括弧括起來的；

c、空元組可以用沒有包含內容的圓括弧來表示；

d、只含一個值的元組，必須加個逗號（,）；

 

（2）、tuple函數

tuple函數和序列的list函數幾乎一樣：以一個序列（注意是序列）作為參數並把它轉換為元組。如果參數就算元組，那麼該參數就會原樣返回：

t1=tuple([1,2,3])t2=tuple("jeff")t3=tuple((1,2,3))print t1print t2print t3t4=tuple(123)print t45

輸出：

(1, 2, 3)
('j', 'e', 'f', 'f')
(1, 2, 3)

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 7, in <module>
    t4=tuple(123)
TypeError: 'int' object is not iterable

 

3、字串（1）建立

str1='Hello world'print str1print str1[0]for c in str1:    print c

輸出：
Hello world
H
H
e
l
l
o
 
w
o
r
l
d

 

（2）格式化

字串格式化使用字串格式化操作符即百分比符號%來實現。

str1='Hello,%s' % 'world.'print str1

格式化操作符的右運算元可以是任何東西，如果是元組或者映射類型（如字典），那麼字串格式化將會有所不同。

strs=('Hello','world') #元組str1='%s,%s' % strsprint str1d={'h':'Hello','w':'World'} #字典str1='%(h)s,%(w)s' % dprint str1

輸出：

Hello,world
Hello,World

注意：如果需要轉換的元組作為轉換運算式的一部分存在，那麼必須將它用圓括弧括起來：

str1='%s,%s' % 'Hello','world'print str1

輸出：

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 2, in <module>
    str1='%s,%s' % 'Hello','world'
TypeError: not enough arguments for format string

如果需要輸出%這個特殊字元，毫無疑問，我們會想到轉義，但是Python中正確的處理方式如下：

str1='%s%%' % 100print str1

輸出：100%

對數字進行格式化處理，通常需要控制輸出的寬度和精度：

from math import pistr1='%.2f' % pi #精度2print str1str1='%10f' % pi #欄位寬10print str1str1='%10.2f' % pi #欄位寬10，精度2print str1

輸出：

3.14
  3.141593
      3.14

字串格式化還包含很多其他豐富的轉換類型，可參考官方文檔。

Python中在string模組還提供另外一種格式化值的方法：模板字串。它的工作方式類似於很多UNIX Shell裡的變數替換，如下所示：

from string import Templatestr1=Template('$x,$y!')str1=str1.substitute(x='Hello',y='world')print str1

輸出：

Hello,world!

如果替換欄位是單詞的一部分，那麼參數名稱就必須用括弧括起來，從而準確指明結尾：

from string import Templatestr1=Template('Hello,w${x}d!')str1=str1.substitute(x='orl')print str1

輸出：

Hello,world!

如要輸出$符，可以使用$$輸出：

from string import Templatestr1=Template('$x$$')str1=str1.substitute(x='100')print str1

輸出：100$

除了關鍵字參數之外，模板字串還可以使用字典變數提供索引值對進行格式化：

from string import Templated={'h':'Hello','w':'world'}str1=Template('$h,$w!')str1=str1.substitute(d)print str1

輸出：

Hello,world!

除了格式化之外，Python字串還內建了很多實用方法，可參考官方文檔，這裡不再列舉。

 

4、通用序列操作（方法）

從列表、元組以及字串可以“抽象”出序列的一些公用通用方法（不是你想像中的CRUD），這些操作包括：索引（indexing）、分區（sliceing）、加（adding）、乘（multiplying）以及檢查某個元素是否屬於序列的成員。除此之外，還有計算序列長度、最大最小元素等內建函數。

（1）索引

str1='Hello'nums=[1,2,3,4]t1=(123,234,345)print str1[0]print nums[1]print t1[2]

輸出

H
2
345

索引從0（從左向右）開始，所有序列可通過這種方式進行索引。神奇的是，索引可以從最後一個位置（從右向左）開始，編號是-1：

str1='Hello'nums=[1,2,3,4]t1=(123,234,345)print str1[-1]print nums[-2]print t1[-3]

輸出：

o
3
123

（2）分區

分區操作用來訪問一定範圍內的元素。分區通過冒號相隔的兩個索引來實現：

nums=range(10)print numsprint nums[1:5]print nums[6:10]print nums[1:]print nums[-3:-1]print nums[-3:] #包括序列結尾的元素，置空最後一個索引print nums[:] #複製整個序列

輸出：

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[1, 2, 3, 4]
[6, 7, 8, 9]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[7, 8]
[7, 8, 9]

不同的步長，有不同的輸出：

nums=range(10)print numsprint nums[0:10]  #預設步長為1 等價於nums[1:5：1]print nums[0:10:2]  #步長為2print nums[0:10:3]  #步長為3##print nums[0:10:0]  #步長為0print nums[0:10:-2]  #步長為-2

輸出：

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[0, 2, 4, 6, 8]
[0, 3, 6, 9]
[]

（3）序列相加

str1='Hello'str2=' world'print str1+str2num1=[1,2,3]num2=[2,3,4]print num1+num2print str1+num1

輸出：

Hello world
[1, 2, 3, 2, 3, 4]

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 7, in <module>
    print str1+num1
TypeError: cannot concatenate 'str' and 'list' objects

（4）乘法

print [None]*10str1='Hello'print str1*2num1=[1,2]print num1*2print str1*num1

輸出：

[None, None, None, None, None, None, None, None, None, None]

HelloHello
[1, 2, 1, 2]

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 5, in <module>
    print str1*num1
TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'list'

（5）成員資格

in運算子會用來檢查一個對象是否為某個序列（或者其他類型）的成員（即元素）：

str1='Hello'print 'h' in str1 print 'H' in str1num1=[1,2]print 1 in num1

輸出：

False
True
True

（6）長度、最大最小值

通過內建函數len、max和min可以返回序列中所包含元素的數量、最大和最小元素。

str1='Hello'print len(str1) print max(str1)print min(str1)num1=[1,2,1,4,123]print len(num1) print max(num1)print min(num1)

輸出：

5
o
H
5
123
1

 

二、映射（字典）

映射中的每個元素都有一個名字，如你所知，這個名字專業的名稱叫鍵。字典（也叫散列表）是Python中唯一內建的映射類型。

1、鍵類型

字典的鍵可以是數字、字串或者是元組，鍵必須唯一。在Python中，數字、字串和元組都被設計成不可變類型，而常見的列表以及集合（set）都是可變的，所以列表和集合不能作為字典的鍵。鍵可以為任何不可變類型，這正是Python中的字典最強大的地方。

list1=["hello,world"]set1=set([123])d={}d[1]=1print dd[list1]="Hello world."d[set1]=123print d

輸出：

{1: 1}

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 6, in <module>
    d[list1]="Hello world."
TypeError: unhashable type: 'list'

 

2、自動添加

即使鍵在字典中並不存在，也可以為它分配一個值，這樣字典就會建立新的項。

 

3、成員資格

運算式item in d（d為字典）尋找的是鍵（containskey），而不是值（containsvalue）。

 

Python字典強大之處還包括內建了很多常用操作方法，可參考官方文檔，這裡不再列舉。

思考：根據我們使用強型別語言的經驗，比如C#和Java，我們肯定會問Python中的字典是安全執行緒的嗎？

 

三、集合

集合（Set）在Python 2.3引入，通常使用較新版Python可直接建立，如下所示：

strs=set(['jeff','wong','cnblogs'])nums=set(range(10))

看上去，集合就是由序列（或者其他可迭代的對象）構建的。集合的幾個重要特點和方法如下：

1、副本是被忽略的

集合主要用於檢查成員資格，因此副本是被忽略的，如下樣本所示,輸出的集合內容是一樣的。

set1=set([0,1,2,3,0,1,2,3,4,5])print set1set2=set([0,1,2,3,4,5])print set2

輸出如下：

set([0, 1, 2, 3, 4, 5])
set([0, 1, 2, 3, 4, 5])

 

2、集合元素的順序是隨意的

這一點和字典非常像，可以簡單理解集合為沒有value的字典。

strs=set(['jeff','wong','cnblogs'])print strs

輸出如下：

set(['wong', 'cnblogs', 'jeff'])

 

3、集合常用方法

a、交集union

set1=set([1,2,3])set2=set([2,3,4])set3=set1.union(set2)print set1print set2print set3

輸出：

set([1, 2, 3])
set([2, 3, 4])
set([1, 2, 3, 4])

union操作返回兩個集合的並集，不改變原有集合。使用按位與（OR）運算子“|”可以得到一樣的結果：

set1=set([1,2,3])set2=set([2,3,4])set3=set1|set2print set1print set2print set3

輸出和上面union操作一模一樣的結果。

其他常見操作包括&（交集）,<=,>=,-,copy()等等，這裡不再列舉。

set1=set([1,2,3])set2=set([2,3,4])set3=set1&set2print set1print set2print set3print set3.issubset(set1)set4=set1.copy()print set4print set4 is set1

輸出如下：

set([1, 2, 3])
set([2, 3, 4])
set([2, 3])
True
set([1, 2, 3])
False

 

b、add和remove

和序列添加和移除的方法非常類似，可參考官方文檔：

set1=set([1])print set1set1.add(2)print set1set1.remove(2)print set1print set1print 29 in set1set1.remove(29) #移除不存在的項

輸出：

set([1])
set([1, 2])
set([1])
set([1])
False

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 9, in <module>
    set1.remove(29) #移除不存在的項
KeyError: 29

 

4、frozenset

集合是可變的，所以不能用做字典的鍵。集合本身只能包含不可變值，所以也就不能包含其他集合：

set1=set([1])set2=set([2])set1.add(set2)

輸出如下：

Traceback (most recent call last):
  File "F:\Python\test.py", line 3, in <module>
    set1.add(set2)
TypeError: unhashable type: 'set'

可以使用frozenset類型用於代表不可變（可散列）的集合：

set1=set([1])set2=set([2])set1.add(frozenset(set2))print set1

輸出：

set([1, frozenset([2])])

 

參考：

http://www.python.org/