3內置數據結構_數值_列表

內置數據結構

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幫助：

手冊中找關鍵字；

help(keyword)，keyword可以是變量、對象、類名、函數名、方法名；

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分類：

數值型：int,float,complex,bool；

sequence序列對象：str,list,tuple；

鍵值對：set集合（約定set為集，collection為集合類型），dict字典；

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數值型：

int,float,complex,book都是class，1,5,0,2+3j都是對象（即實例）；

int，python3的int就是長整型，且沒有大小限制（沒有上限，指進程尋址的最大內存區域），受制于內存區域的大小；

float，由整數部分和小數部分組成，支持十進制和科學計數法表示，只有雙精度型，通常浮點數比較時用<,>，不能用==（注：浮點數并不能完全準確的表達我們指定的小數，只能說近似表達）；

complex，復數，由實數部分和虛數部分組成，實數部分和虛數部分都是浮點數，如3+4.2j；

bool，int的子類（類似哺乳類下的人類），僅有2個實例True（對應1），False（對應0），可以和整數直接運算；

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類型轉換：

int(x)，返回一個整數；

float(x)，返回一個浮點數；

complex(x)，complex(x,y)，返回一個復數；

bool(x)，返回布爾值；

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數字的處理函數：

round()，不是四舍五入，是四舍六入五取偶，銀行家算法，其它語言的round()也一樣；

math.floor()，地板，向下取整；

math.ceil()，天花板，向上取整；?? #django.core.paginator.Paginator中Paginator.num_pages用到

int()，取整數部分，和//整除一樣；

min()；

max()；

pow()，等于x**6；

math.sqrt()，開平方；

bin()，進制函數，返回值是字符串；

oct()，進制函數，返回值是字符串；

hex()，進制函數，返回值是字符串；

math.pi，取PI；

math.e，自如常數；

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例：

In [1]: round(1.4)

Out[1]: 1

In [2]: round(1.5)

Out[2]: 2

In [3]: round(1.6)

Out[3]: 2

In [4]: round(2.6)

Out[4]: 3

In [5]: round(2.5)?? #四舍六入五取偶

Out[5]: 2

In [6]: import math

In [7]: math.floor(2.5)

Out[7]: 2

In [8]: math.ceil(2.5)

Out[8]: 3

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類型判斷：

type(obj)，返回類型，而不是字符串；

isinstance(obj,class_or_tuple)，返回布爾值；

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例：

In [9]: a=1

In [10]: type(a)

Out[10]: int

In [11]: type(type(a))

Out[11]: type

In [12]: type(a)==int

Out[12]: True

In [13]: isinstance(a,int)?? #類繼承時使用

Out[13]: True

In [14]: type(1+True)

Out[14]: int

In [15]: type(1+True+2.0)?? #有隱式轉換，int和float都是數值型，可理解為這倆是表親；

Out[15]: float

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list：

一個隊列，一個排列整齊的隊伍（有序）；

列表內的個體稱作元素（item或element），由若干元素組成列表；

元素可以是任意對象（數字、字符串、對象、列表）；

列表內元素有順序，可以使用索引；

線性的數據結構；

使用[]表示；

列表是可變的；

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list列表、鏈表、queue隊列、stack棧的差異：

list，有序的整齊排列；

鏈表（元素手拉手在一起，不是網狀，在內存中零散的存放，不能用索引）；

queue（先進先出或后進先出，可用list模擬queue）；

stack（壓棧，后進先出，撂盤子）；

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注：

賦值即定義（動態語言與靜態語言的差別）；

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list定義，初始化：

list()，new empty list；

list(iterable)，new list initialized from iterable's item，如lst=list(5)不可以，必須是可迭代對象，list()里要么放可迭代對象，要么什么都不放；

列表不能一開始就定義大小；

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例：

In [16]: lst=list()?? #工廠方法定義

In [17]: lst=[]

In [18]: lst=[2,6,9,'ab',None]?? #通常用此種，定義和初始化一起搞

In [19]: lst=list(range(5))

In [21]: lst

Out[21]: [0, 1, 2, 3, 4]

In [22]: _?? #僅在ipython中使用此變量，返回上一次輸出

Out[22]: [0, 1, 2, 3, 4]

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list索引訪問：

索引也叫下標，列表通過索引訪問，list[index]，使用[]訪問；

正索引，從左至右，從0開始，為列表中的第一個元素編號；

負索引，從右至左，從-1開始；

正負索引不可以超界，否則引發異常IndexError；

為理解方便，可認為列表是從左至右排列的，左邊是頭部，右邊是尾部，左邊是下界，右邊是上界；

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list查詢：

index(value,[start,[stop]])，通過value，從指定區間查找列表內的元素是否匹配；匹配第一個就立即返回索引；從左至右，從右至左，返回的索引值是不一樣的，通常從右至左找更快更便利，如在給定路徑中找文件名；匹配不到，拋出異常ValueError；

count(value)，返回列表中匹配value的次數；

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時間復雜度：

O(1)，性能最好；

O(n),O(n**2)，隨著列表數據規模的增大而效率下降；

index()和count()都是O(n)；

如何返回列表元素的個數？如何遍歷？如何設計高效？len(lst)，len()是公共內置函數，O(1)，增刪list元素時記錄著該list的類似元數據信息；

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空間復雜度：生產中，尤其是vm中要考慮；

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list元素修改：

lst[index]=value，索引訪問修改，索引不要超界；

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list增加插入元素：

append(object)-->None，列表尾部追加元素，返回None；返回None就意味著沒有新的list產生，就地修改；時間復雜度O(1)；

insert(index,object)-->None，在指定的index處插入元素object；返回None，就地修改；時間復雜度O(1)，該方法少用，若在頭部或中間插入，整個內存中的元素需移動；

索引能超上下界嗎？超越上界，尾部追加，超越下界，頭部追加；

extend(iterable)-->None，將可迭代的元素追加進來，返回None，就地修改；

+-->list，連接操作，將兩個list連接起來，產生新的list，原list不變；本質上調用的是__add__()方法；

*-->list，重復操作，將本list元素重復n次，返回新的list；

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注：

返回若不是None，將有特殊的編程方式；

list不適用insert元素，頭或中間插入時需要挪動，鏈表適合insert；

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list刪除元素：

remove(value)-->None，從左至右查找第一個匹配value的值，移除該元素返回None，就地修改；效率？不高；

pop([index])-->item，若不指定index就從list尾部彈出一個元素；指定index，就從索引處彈出指定元素；索引超界，拋出IndexError；效率？移除尾部元素效率高，不是尾部不要用；指定索引的時間復雜度？不指定索引的時間復雜度？

clear()-->None，清除列表的元素，剩下一個空列表；元素量大時會引起GC；

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list其它操作：

reverse()-->None，將列表元素反轉，返回None，就地修改，少用；

sort(key=None,reverse=False)-->None，對列表元素進行排序，就地修改，默認升序，少用；reverse為True，反轉，降序；key（高階函數）指定一個函數，用于自定義排序；

in，not in，返回bool型；

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例：

In [23]: lst=[1,2,3,4]

In [24]: lst.sort(reverse=True)?? #注意關鍵字參數，就地修改

In [25]: lst

Out[25]: [4, 3, 2, 1]

In [26]: lst.append('a')

In [27]: lst.sort(key=str)?? #把每個元素都轉為str，按ASCII碼排序

In [28]: lst

Out[28]: [1, 2, 3, 4, 'a']

In [29]: lst.sort(key=str,reverse=True)

In [30]: lst

Out[30]: ['a', 4, 3, 2, 1]

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列表復制（深淺拷貝）：

在構造嵌套結構的列表時要注意；

==是值比較，內容是否相同；

is是比較內存地址，相當于先取id()再比較；

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copy()-->list，shadow copy，影子拷貝，淺拷貝，返回一個新列表，遇到引用類型，只是復制了一個引用，列表如果有嵌套則拷貝的是嵌套列表的內存地址，內層相當于在引用；

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深拷貝，copy模塊提供了deepcopy()，copy.deepcopy()；

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例：

In [35]: lst0=list(range(4))

In [36]: lst1=list(range(4))

In [37]: lst0==lst1?? #但lst[0] is lst[1]結果為False

Out[37]: True

In [38]: lst2=lst0

In [39]: lst2[2]=10

In [42]: lst2==lst1

Out[42]: False

In [44]: lst0

Out[44]: [0, 1, 10, 3]

In [45]: lst1

Out[45]: [0, 1, 2, 3]

In [46]: lst2

Out[46]: [0, 1, 10, 3]

In [47]: id(lst0)?? #lst2引用lst0，這倆指向同一個內存地址

Out[47]: 139655179771656

In [48]: id(lst2)

Out[48]: 139655179771656

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例：

In [50]: lst3=list(range(4))

In [51]: lst4=lst3.copy()

In [52]: lst3==lst4

Out[52]: True

In [53]: lst3 is lst4

Out[53]: False

In [54]: lst3[2]=10

In [55]: lst3==lst4

Out[55]: False

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例：

In [71]: lst5=[1,[2,3,4],5]

In [72]: lst6=lst5.copy()

In [73]: lst5==lst6

Out[73]: True

In [74]: lst5[1][1]=8

In [75]: lst5==lst6?? #注意，返回True，lst6是lst5的拷貝，對于嵌套結構只copy()了引用

Out[75]: True

In [76]: lst5 is lst6

Out[76]: False

In [77]: lst5

Out[77]: [1, [2, 8, 4], 5]

In [78]: lst6

Out[78]: [1, [2, 8, 4], 5]

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例：

In [1]: import copy

In [2]: lst0=[1,[2,3,4],5]

In [3]: lst1=copy.deepcopy(lst0)

In [4]: lst1[1][1]=8

In [5]: lst0==lst1

Out[5]: False

In [6]: lst0 is lst1

Out[6]: False

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隨機數：

random模塊；

random.randint(a,b)，返回[a,b]之間的整數，兩邊都是閉區間（不同于range(a,b)，[a,b)前包后不包）；

random.choice(seq)，從非空序列的元素中隨機挑選一個元素，如random.choice(range(10))，從0-9中挑選一個整數，random.choice([1,3,5,7])；

random.randrange([start,]stop[,step])，同range()，從指定范圍內，按指定基數遞增的集合中獲取一個隨機數，基數缺省值為1，如random.randrange(1,7,2)，返回1,3,5中的一個；

random.shuffle(list)-->None，就地打亂列表元素；

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測試效率：

#作性能測試時把print()語句注釋掉，否則影響較大；

import datetime

start = datetime.datetime.now()

code segment

stop = datetime.datetime.now()

delta =(stop-start).total_seconds()

print(delta)