Python基礎資料結構

WARNING

elem 是單詞 element（元素）的縮寫，在程式定義中代表某一不確定的類型，也就是抽象的資料類型。

清單

定義

由一系列元素按順序進行排列而成的容器

• 元素可以是任意類型
• 元素按確定順序排列，具有有序性

建立清單

先建立空清單實例再新增元素

• list()
• .append()方法

>>>wife = list()#實例化
>>>wife.append("西宮硝子")
>>>wife.append("櫻島麻衣")
>>>wife.append("愛莉希雅")
>>>wife
['西宮硝子','櫻島麻衣','愛莉希雅']

直接定義清單並填入元素

>>> phones = ["Apple", "Huawei", "Xiaomi"]
>>> phones
['Apple', 'Huawei', 'Xiaomi']

查看元素

1. 使用索引 用$[i]$查看第i+1個元素
2. index()方法 $$name.index(x)$$ 在list name中查找第一個值為x的元素，返回其索引
3. count()方法 $$name.count(x)$$ 在list name中查看有幾個元素為x，返回個數
4. len()方法 $$name.len()$$ 查找list name中元素總個數，返回個數

新增元素

1. append()方法 $$name.append(x)$$ 向name末尾添加元素x
2. insert()方法 $$name.insert(i,x)$$ 將物件x插入name索引為i處，原來i以及i後面的元素順位後移
3. extend()方法 $$name.extend(name2)$$ 將list name2接在list name後面

修改元素

1. 用索引指明元素直接賦值修改

刪除元素

1. pop()方法 $$name.pop()$$ 預設刪除list最後一個元素 $$name.pop(i)$$ 刪除索引為i的元素，後面的元素順位前移
2. remove()方法 $$name.remove(x)$$ 刪除第一個值為x的元素，後面的元素順位前移
3. clear()方法 $$name.clear()$$ 刪除所有元素（清空list）
4. del語句 $$del\ name[a:b]$$ 刪除del索引$[a,b)$的元素，包括a不包括b $del\ name[:]$表示清空list $$del\ name[i]$$ 刪除索引為i的元素

反轉列表

1. reverse()方法 $$name.reverse()$$ 將列表name反轉，最後一個元素變為第一個元素以此類推。
2. 切片法

>>> nums=[1,2,3,4,5]
>>> new_nums=nums[::-1]
>>> new_nums
[5,4,3,2,1]

原對象nums不變，產生新對象new_nums為反轉列表

列表排序

1. sort()方法 $$name.sort()$$ $$name.sort(cmp=None,key=None,reverse=False)$$

• 該方法無返回值，會直接修改原list

• cmp為可選參數，

• key指明用元素的哪個參數作為比較權重，只有一個參數，取自比較的可迭代對象

  • 當比較元素elem僅包含一個參數（比如數字或單個字符）時，可省略key參數。

# 獲取列表的第二個元素
def takeSecond(elem):
    return elem[1]
# 列表
random = [(2, 2), (3, 4), (4, 1), (1, 3)]

# 指定第二個元素排序
random.sort(key=takeSecond)
#通過函數takeSecond指定比較元組第二個元素（權重）

# 輸出類別
print('排序列表：')
print(random)

排序列表：
[(4, 1), (2, 2), (1, 3), (3, 4)]

• reverse為排序規則，默認False升序，True為降序

tuple

定義

元組（tuple），由一系列元素按順序進行排列形成的容器 元組不可變（immutable），列表可變（mutable）

創建元組

1. 直接使用$()$將所有元素包圍，創建list是使用$[]$
2. 有時不使用$()$也能創建元組（不建議）
3. 元組推導式

atuple=(i+1 for i in range(31,42))

4. 當創建的元組僅包含一個對象時，在其後添加逗號$","$ 否則帶小括號對象數據類型為對象類型而非元組
5. 創建空元組

a=tuple()
b=()

tuple不允許增刪改查

tuple與list轉換

tuple->list

atuple=(1,'love',3.334,'Y')
list(atuple)
'''此時atuple仍為tuple類型'''
alist=list(atuple)
'''alist為list類型'''
print(atuple)
輸出(1, 'love', 3.334, 'Y')
print(alist)
輸出[1, 'love', 3.334, 'Y']

list->tuple

alist=['I',2,3.1415,'polaris']
atuple=tuple(alist)
'''alist仍為list，atuple為tuple'''

dict

定義

• 字典（dict），由一系列鍵值對（key-value） 組合而成的資料結構。
• key必須為可以hash的值，如==字串==、數值
  • hash：雜湊（散列、雜湊），將任意長度輸入通過雜湊（雜湊）演算法變換成固定長度輸出（雜湊值）。 hash是一種壓縮映射。
• value，可以為任意物件

創建字典

1. 先創建空字典再添加元素 注意用等號連接識別符與物件（key&value） 此時key為識別符，識別符字串不用加引號
2. 直接使用大括號$\{\}$ 注意用冒號連接key與value 此時冒號前為key，字串需要引號
3. 使用dict()函數從鍵值對序列（如tuple、list）創建dict

profile=dict(name='孤箏',age=19,愛好='明月栞那')

profile={name:'孤箏',age:19,愛好:'明月栞那'}

alist=[('name','孤箏'),('age',19),('愛好','明月栞那')]
profile=dict(alist)
此時alist仍為list，profile物件為dict

print(profile)
輸出{'name':'孤箏','age':19,'愛好':'明月栞那'}

4. 字典推導式

adict={i:i**2 for i in range(2,5)}
print(adict)
輸出{2:4,3:9,4:16,5:25}

查看元素

1. 使用 $$dict[key]$$ dict為字典名稱，key為鍵 key不存在時報錯KeyValue
2. $dict.get(key[,value])$ dict為字典名稱，key為鍵，value為可選參數，初始值 當key不存在時返回設定的value，未設定value返回None ==如果鍵不存在於字典中，將會添加鍵並將value設為預設值。==

新增元素

key為新增鍵，value為對應值

修改元素

刪除元素

1. $dict.pop(key)$ dict為字典名稱，key為鍵，字串需帶引號
2. del函數 $$del\ dict[key]$$ dict為字典名稱

其他重要方法

判斷key是否存在

1. $in,not in$
2. $dict.has\_key()$函數 存在返回True，否則返回False ==僅在python2 中可使用，python3刪除==

設置key預設值

1. 先判斷key是否在dict中，若不在則賦值

profile = {"name": "王炳明", "age": 27, "公众号": "Python编程时光"}

if "gender" not in profile:
    profile["gender"] = "male"

2. $setdefault()$方法 $$dict.setdefault(key,default=None)$$ default為key不存在時設置的值，預設為None

set

定義

集合（set），同數學集合，一個無序的不重複元素序列。 ==question==：既然無序，那麼print set時元素是按照什麼順序，儲存時是什麼順序？

創建集合

1. 使用花括號創建，$\{\}$內可以有重複元素，但最後set會去重
2. 使用set()方法創建。

aset={1314,'520'}
print(aset)

輸出：
{1314,'520'}

bset=set()#創建空集合aset
print(bset)

輸出：
set()

cset=set(['I','love','ishimiya'])
print(cset)

輸出：
{'I','love','ishimiya'}

增加元素

1. $.add()$函數

   $$set.add(elem)$$

   ==問題==：如果elem為原set已有元素會發生什麼？ 注意：當添加的元素與set集合中的元素出現重複的時候，不會有任何效果，但是並不報錯。

   添加的元素必須是不可變類型的，若添加可變類型的元素則會報錯。

2. $.update()$函數

   $$set.update(ElemType)$$

   ElemType必須為一個序列（string，list，tuple，dict，set等）

aset={'朱冰倩'}
aset.add('suki')
aset.update({'for'})
'''接集合{'for'}'''
aset.update([10000])
'''接列表[10000]'''
aset.update(('years',))
'''接元組，僅有一個元素時帶上逗號'''
aset.update({'name':'guzheng','age':19})
'''接字典，僅將key加入set'''
print(aset)

輸出：
{'朱冰倩','suki','for',10000,'years','name','age'}

刪除元素

1. $.remove()$

aset={'朱冰倩','suki','for',10000,'years','name','age'}
aset.remove('name')

aset.remove('愛')
'''當remove不存在元素時報錯'''
KeyError: '愛'

2. $.discard()$ 存在元素則移除，不存在也不會報錯

aset={'朱冰倩','suki','for',10000,'years','age'}
aset.discard('age')
aset.discard('love')

3. $.pop()$ 從集合中隨機刪除元素，不可傳入任何參數

aset={'朱冰倩','suki','for',10000,'love'}
aset.pop()
print(aset)

可能輸出：
{'朱冰倩','suki','for',10000}

4. $.clear()$ 清空集合中元素 $$set.clear()$$

修改元素

因為 set 中的元素無序，所以集合沒有索引，無法修改元素，只能增加或刪除元素。

查看元素

同上，無索引無法查看元素。 查看元素數量

返回集合中元素個數

集合運算

合集

使用$union$函數將兩個集合合併並去重，返回合併後集合C

等價於

差集

使用$difference$函數求差集：找出==存在於集合A==但是==不在集合B==中的元素並作為一個新集合C返回。

等價於

交集

1. 使用$intersection$函數求交集：找出==同時存在於集合A和B==中的元素並返回集合C。 $$aset.intersection(bset)$$ 或 $$bset.intersection(aset)$$ 等價於 $$aset\ \&\ bset$$ $$bset\ \&\ aset$$
2. 使用$intersection\_update$函數求交集：找出交集並賦給aset，不會返回交集。 $$aset.intersection\_update()$$
3. 使用$\&$，返回交集不改變aset、bset $$aset\ \&\ bset$$

不重合集

1. $symmetric\_difference$函數，返回不重合集 $$aset.symmetric\_difference(bset)$$
2. 使用$symmetric\_difference\_update$函數，將不重合集返回aset $$aset.symmetric\_difference\_update(bset)$$

其他

1. 判斷set是否含有某元素，用in $$print(elem\ in\ aset)$$
2. 判斷兩set是否有相同元素 $$aset.isdisjoint(bset)$$ 如果有相同元素則返回False
3. 判斷bset是否為aset子集 $$bset.issubset(aset)$$ 若bset為aset子集則返回True

迭代器

可迭代物件

可以利用 for 迴圈的物件，都叫可迭代物件。

可迭代協議

1. 第一種場景：如果一個物件內部實現了 __iter__() 方法 ，並返回一個迭代器實例，那麼該物件就是可迭代物件。
   1. 對於該場景，isinstance(my_list,Iterable)返回True
2. 第二種場景：假設一個物件沒有實現 __iter__() ，Python 解釋器 __getitem__() 方法獲取元素，如果可行，那麼該物件也是一個可迭代物件。
   1. 對於該類可迭代物件，isinstance(my_list,Iterable)返回False

迭代器物件

當你對一個可迭代物件使用 iter 函數後，它會回傳一個迭代器物件，對於迭代器物件，我們可以使用 next 函數，去取得元素，每執行一次，取得一次，等到全部取得完畢，會拋出 StopIteration 提示無元素可取。

alist=['人','生','若','只','如','初','見']
gen=iter(alist)
for i in alist:
    print(next(gen))

輸出：
人
生
若
只
如
初
見

for i in alist:
    print(i)

輸出：
人
生
若
只
如
初
見

可迭代物件與迭代器物件

1. 可迭代物件指整體，如一個list
2. 迭代器物件是iter()函數返回的物件，可對該物件使用next()函數不斷獲取元素。

generator

生成器，是一個可以像迭代器那樣使用for迴圈來獲取元素的函數。

生成器創建

列表推導式

alist=[i for i in range(5)]
print(alist)
輸出：
[0,1,2,3,4]
'''
用[]創建列表對象
'''

alist=(i for i in range(5))
print(alist)
輸出：
0
'''
此時alist為生成器對象
'''

yield

yield與renturn的區別

• 當一個函數運行到 yield 後，函數的運行會暫停，並且會把 yield 後的值返回出去。
• 若 yield 沒有接任何值，則返回 None。
• yield 雖然返回了，但是函數並沒有結束。再次調用該函數賦值的標識符，函數繼續運行。

def generator():
    top=5
    i=0
    while i<top:
        print('當前值為：'+str(i))
        i+=1
        yield i
    raise StopIteration
gen=generator()

for i in range(6):
    print(next(gen))