本文总结了使用Python进行机器视觉(图像处理)编程时常用的数据结构，主要包括以下内容：

数据结构

序列操作：索引(indexing)、分片(slicing)、加(adding)、乘(multipying)等

列表：创建、list函数、基本操作：赋值、删除、分片赋值、插入、排序等

元组：创建、tuple函数、基本操作

NumPy数组：创建数组、创建图像、获取形状、维度、元素个数、元素类型、访问像素、通道分离、使用mask

1. 数据结构

数据结构是通过某种方式(例如对元素进行编号)组织在一起的数据元素的集合，这些数据元素可以是数字或者字符，甚至可以是其他数据结构。在Python中最基本的数据结构是序列(sequence)。序列中每个元素被分配一个序号——即元素的位置，也称为索引(index)，第一个元素的索引是0，第二个是1，以此类推。

python包含6种內建序列，最常用的两种类型是：列表和元组。列表和元组的主要区别在于列表可以修改，元组不可以修改。而用于处理图像的基本数据结构是数组，由于Python标准库中的內建数组只能处理一维数组并且提供的功能较少，因此做编程时常使用NumPy模块的array()数组表示图像，并进行各类处理。

2. 通用序列操作

所有序列都可以进行某些特定操作，包括：索引(indexing)、分片(slicing)、加(adding)、乘(multipying)以及检查某个元素是否属于序列成员(成员资格)，除此之外，python还有计算序列长度、找出最大元素和最小元素的內建函数。

(1)索引

序列中所有元素的编号都是从0开始递增。

>>>greeting = 'Hello'

>>>greeting[0]

'H'

>>>greeting[1]

'e'

所有序列都可以通过这种方式获取元素。最后一个元素的编号是-1

>>>greeting[-1]

'o'

如果一个函数调用返回一个序列，则可以直接对返回序列进行索引操作

>>>fourth = raw_input('Year: ')[3]

Year: 2016

>>>fourth

6

(2)分片

使用分片操作来方位一定范围内的元素。分片通过冒号隔开两个索引来实现。

>>>tag='Python web site'

>>>tag[9:30]

'"http://www.python.org '

>>>numbers=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

>>>numbers[3:6]

[4,5,6]

>>>numbers[0:1]

[1]

注意索引边界：第1个索引的元素包含在分片内，第2个索引的元素不在分片内，如果要索引最后一个元素

>>>numbers[-3:]

[8,9,10]

>>>print numbers[-1:]

[10]

这种方法同样适用于序列开始的元素：

>>>numbers[:3]

[1,2,3]

如果需要复制整个序列，可以将两个索引都置空：

>>>numbers[:]

[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

我们还可以使用第三个参数设置分片的步长，下面代码为从numbers序列中选出从0到10，步长为2的元素

>>>numbers[0:10:2]

[1,3,5,7,9]

如果要将每4个元素中的第1个提取出来可以这样写

>>>numbers[::4]

[1,5,9]

步长为负数将向左提取元素，当使用负数作为步长时开始的点的索引必须大于结束点的索引

>>>number[8:3:-1]

[9,8,7,6,5]

>>>numbers[10:0:-2]

[10, 8, 6, 4, 2]

(3)序列相加

使用+运算符可以进行序列的连接操作：

>>>[1,2,3] + [4,5,6]

[1,2,3,4,5,6]

>>>'Hello, ' + 'world!'

'Hello, world!'

注意同种类型的序列才能连接到一起，列表和字符串是无法连接的。

(4)乘法

数字x乘以序列会生成新的序列。新序列中，原来的序列将被重复x次

>>>'pyhton' * 5

'pyhtonpyhtonpyhtonpyhtonpyhton'

>>>[42]*10

[42,42,42,42,42,42,42,42,42,42]

(5)None空列表和初始化

空列表可以通过两个中括号中间什么都不写表示[]

如果想创建一个占用 10个元素空间，却不包括任何有用内容的列表，可以用：

>>>[0]*10

None是一个Python的內建值，它的确切含义是这里什么都没有。

>>>[None]*10

(6)成员资格in

为了检查一个值是否在列表中，可以使用in运算符，返回布尔值真或假：

>>>permission = 'rw'

>>>'w' in permission

True

>>>'x' in permission

False

下面的例子，检查用户名和PIN码：

database = [

['albert', '1234'],

['dilbert','4242'],

['smith', '7524'],

['jones', '9843']

]

username = raw_input('User name: ')

pin = raw_input('PIN code: ')

if [username,pin] in database:

print 'Access granted'

运行结果：

User name: jones

PIN code: 9843

Access granted

(7)长度、最小值和最大值

內建函数len,min,max

>>>numbers[100,34,678]

>>>len(numbers)

3

>>>max(numbers)

678

>>>min(numbers)

34

>>>max(2,3)

3

>>>min(2,3,4,5)

2

3. 列表

(1)list函数

因为字符串不能像列表一样修改，所以有时候根据字符串创建列表很有用

>>>list('Hello')

['H','e','l','l','o']

list适用于所有类型的序列，而不只是列表。

(2)列表基本操作

元素赋值

>>>x=[1,1,1]

>>>x[1]=2

>>>x

[1,2,1]

删除元素

>>>x=[1,2,3]

>>>del x[1]

>>>x

[1,3]

(责任编辑：ioter)