Python的数据结构详解一(列表)

本章深入讲解之前学过的一些内容,同时,还增加了新的知识点。

1.列表详解

列表数据类型支持很多方法,列表对象的所有方法所示如下:

list.append(x)

在列表末尾添加一个元素,相当于 a[len(a):] = [x] 。

list.extend(iterable)

用可迭代对象的元素扩展列表。相当于 a[len(a):] = iterable 。

list.insert(i, x)

在指定位置插入元素。第一个参数是插入元素的索引,因此,a.insert(0, x) 在列表开头插入元素, a.insert(len(a), x) 等同于 a.append(x) 。

list.remove(x)

从列表中删除第一个值为 x 的元素。未找到指定元素时,触发 ValueError 异常。

list.pop([i])

删除列表中指定位置的元素,并返回被删除的元素。未指定位置时,a.pop() 删除并返回列表的最后一个元素。(方法签名中 i 两边的方括号表示该参数是可选的,不是要求输入方括号。这种表示法常见于 Python 参考库)。

list.clear()

删除列表里的所有元素,相当于 del a[:] 。

list.index(x[, start[, end]])

返回列表中第一个值为 x 的元素的零基索引。未找到指定元素时,触发 ValueError 异常。

可选参数 startend 是切片符号,用于将搜索限制为列表的特定子序列。返回的索引是相对于整个序列的开始计算的,而不是 start 参数。

list.count(x)

返回列表中元素 x 出现的次数。

list.sort(*, key=None, reverse=False)

就地排序列表中的元素(要了解自定义排序参数,详见 sorted())。

list.reverse()

翻转列表中的元素。

list.copy()

返回列表的浅拷贝。相当于 a[:] 。

多数列表方法示例:

insert、remove、sort 等方法只修改列表,不输出返回值——返回的默认值为 None 。这是所有 Python 可变数据结构的设计原则。

还有,不是所有数据都可以排序或比较。例如,[None, 'hello', 10] 就不可排序,因为整数不能与字符串对比,而 None 不能与其他类型对比。有些类型根本就没有定义顺序关系,例如,3+4j < 5+7j 这种对比操作就是无效的。

1.1用列表实现堆栈

使用列表方法实现堆栈非常容易,最后插入的最先取出(“后进先出”)。把元素添加到堆栈的顶端,使用 append() 。从堆栈顶部取出元素,使用 pop() ,不用指定索引。例如:

1.2.用列表实现队列

列表也可以用作队列,最先加入的元素,最先取出(“先进先出”);然而,列表作为队列的效率很低。因为,在列表末尾添加和删除元素非常快,但在列表开头插入或移除元素却很慢(因为所有其他元素都必须移动一位)。

实现队列最好用 collections.deque,可以快速从两端添加或删除元素。例如:

1.3.列表推导式

列表推导式创建列表的方式更简洁。常见的用法为,对序列或可迭代对象中的每个元素应用某种操作,用生成的结果创建新的列表;或用满足特定条件的元素创建子序列。

例如,创建平方值的列表:

注意,这段代码创建(或覆盖)变量 x,该变量在循环结束后仍然存在。下述两种方法可以无副作用地计算平方列表:

上面这种写法更简洁、易读。

列表推导式的方括号内包含以下内容:一个表达式,后面为一个 for 子句,然后,是零个或多个 for 或 if 子句。结果是由表达式依据 for 和 if 子句求值计算而得出一个新列表。 举例来说,以下列表推导式将两个列表中不相等的元素组合起来:下面两种方法是相等的

注意,上面两段代码中,for 和 if 的顺序相同。

表达式是元组(例如上例的 (x, y))时,必须加上括号:

列表推导式可以使用复杂的表达式和嵌套函数:

1.4嵌套的列表推导式

列表推导式中的初始表达式可以是任何表达式,甚至可以是另一个列表推导式。

下面这个 3x4 矩阵,由 3 个长度为 4 的列表组成:下面的列表推导式可以转置行列:

如上节所示,嵌套的列表推导式基于其后的 for 求值,所以这个例子等价于:

反过来说,也等价于:

实际应用中,最好用内置函数替代复杂的流程语句。此时,zip() 函数更好用:

2.del语句

del 语句按索引,而不是值从列表中移除元素。与返回值的 pop() 方法不同, del 语句也可以从列表中移除切片,或清空整个列表(之前是将空列表赋值给切片)。 例如:

此后,再引用 a 就会报错(直到为它赋与另一个值)。后文会介绍 del 的其他用法。

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