python (第二章)数据结构

文章目录

2.5 对序列使用 +和 ×
- 建立由列表组成的列表
2.6序列的增量赋值（+=和×=）
- 关于 +=的谜题
- - 补充：extend()方法和+有什么区别呢？
2.7 list.sort方法和内置函数sorted(排序)
2.8 用bisect来管理已排序的序列
- 2.8.2用bisect.insort插入元素
2.9 当列表不是首选时
- 2.9.1 数组
- 2.9.2内存视图
- 2.9.3 NumPy和SciPy
- 2.9.4 双向队列和其他的形式的队列

2.5 对序列使用 +和 ×

l = [1,2,3]
print(id(l))
t= l*5
print(id(t))

结果如图：

总结：+ 和 * 都遵循这个规律，不修改原有的操作对象，而是构建一个全新的序列。
注意：如果a*n 这个语句中，序列a里面的元素是对其他可变对象的引用的话，这个结果可能会出乎意料。比如，你想用my_list = [[]]*3 来初始化一个由列表组成的列表，但是你得到的列表里面包含的3个元素其实是3个引用，而且这3个引用指向同一个列表。这显然不是想要的。

建立由列表组成的列表

正确的方式1：

board = [['_'] * 3 for i in range(3)]
print(board)
board[1][2] = 'X'
print(board)

结果如图：

错误的方式1：含有3个指向同一对象的引用的列表是毫无用处的。

weird_board = [['_']*3] *3
print(weird_board)
weird_board[1][2] = '0'
print(weird_board)

结果如图：

错误的方式2：
这个和上一个错误的本质是一样的

row = [' _ ']*3
board = []
for i in range(3):board.append(row)
print(board)
board[1][2] ='0'
print(board)

结果如图：

正确的方式2：
这里的等同于正确的方式1

board = []
for i in range(3):row = ['_']*3 # 每次迭代中都新建了一个列表，作为新的一行添加到boardboard.append(row)
print(board)
board[1][2] ='0'
print(board)

结果如图：

2.6序列的增量赋值（+=和×=）

增量赋值运算符+=和*=的表现取决于它们的第一个操作对象，本次的就集中讨论（+=）。对其他的增量运算符也同样适用。
+=背后的特殊方法是__iadd__(用于‘就地加法’)，所谓的‘就地’理解为：不创建新的对象，而是将原来的对象重新赋值。如果一个类没有实现这个方法的话，python会退一步调用__add__.
我们考虑下面这个简单的表达式：

a+=b
讨论：
（1）.若a实现了__iadd__方法，就会调用这个方法。同时对于可变序列（list,bytearray和array.array）来说，a会就地变动了，就像调用了a.extend(b)一样
（2）.若a没有实现__iadd__方法，a+=b这个表达式的效果就会根a=a+b一样了；首先计算a+b，得到一个新的对象，然后赋值给a。
总结：
在这个表达式中，变量名会不会被关联到新的可变对象，完全取决于这个类型有没有实现__iadd__这个方法。总的来说，可变序列一般都实现了__iadd__这个方法，因此+=是就地加法。而不可变序列没有实现这个方法，就会像步骤（2）那样操作。后者相对应的是__imul__.

例子：

l = [1, 2, 3]
print('before id(l):',id(l))
l *=2
print(l)
print('after id(l):',id(l))
t = (1, 2, 3)
print('before id(t):',id(t))
t *= 2
print('after id(t):',id(t)) # 运用增量惩罚后，新的元组被创建

结果如图：

关于 +=的谜题

t = (1, 2, [30,40])
t[2] += [50, 60]
print(t)

结果：t[2]被改动了，但是也有异常出现。但是我们可以写成t[2].extend([50,60])来避免这个异常。

教训：

不要把可变对象放在元组里面
增量赋值不是一个原子操。它虽然会抛出异常，但是还是完成了操作
查看python的字节码并不难，它对我们了解代码背后的运行机制很有帮助。

补充：extend()方法和+有什么区别呢？

a = [1,2,3]
b = [4,5,6]
c = a+bd = [1,2,3]
e = [4,5,6]
d.extend(e)

结果如图：

结论：
结果是一样的，但是+号生成的是一个新的对象，而extend则是在原地的修改对象。
extend()的运算效率比+更高。但是， d.extend(e) 的返回结果是None，而不是合并后的序列。d序列是合并后的序列。
c返回的是新的序列。

2.7 list.sort方法和内置函数sorted(排序)

list.sort方法会就地排序列表，这也是这个方法返回None的原因，按照python的惯例：如果一个函数或者方法对对象进行的是就地改动，那它就应该返回None.
与list.sort相反的是sorted，它会新建一个列表作为返回值。这个方法可以接受人和形式的可迭代对象作为参数，甚至包括不可变序列或者生成器，但是它总是返回一个列表。
不管list.sort或者sorted函数，都有两个参数，reverse和key

reverse:默认为False,就是升序排列,True为降序排列
key:对一些字符串进行排序的时候，key=str.lower来实现忽略大小写的排序;key=len来显示根据字符串长度来排序。

例子：

fruits = ['grape', 'raspberry', 'apple', 'banana']
print("未排序：", fruits)
print(sorted(fruits))
print("sorted：", fruits)
print(sorted(fruits,reverse=True))
print(sorted(fruits,key=len))
print(sorted(fruits,key=len,reverse=True))
print(fruits)
fruits.sort()
print(fruits)

结果如下：

可以发现，直到执行了fruits.sort方法，fruits本身才发生了变化。
排好序的序列可以用来进行快速搜索，而标准库的bisect模块给我们提供了二分查找算法。

2.8 用bisect来管理已排序的序列

bisect模块包含类两个主要函数，bisect和insert，两个函数都利用二分查找算法在有序序列中查找或者插入元素。
在有序序列中用bisect查找某个元素的插入位置。
例子1：

import bisect
import sys
HAYSTACK = [1, 4, 5, 6, 8, 12, 15, 20, 21, 23, 23, 26, 29, 30]
NEEDLES = [0, 1, 2, 5, 8, 10, 22, 23, 29, 30, 31]
ROW_FMT = '{0:2d} @ {1:2d}   {2}{0:2d}'
def demo(bisect_fn):for needle in reversed(NEEDLES):position = bisect_fn(HAYSTACK, needle) #返回插入的位置offset = position * '  |'print(ROW_FMT.format(needle, position, offset))# return bisect_fnif __name__ == '__main__':if sys.argv[-1] == 'left':bisect_fn = bisect.bisect_left  #当碰到相等的元素的时候，会放在它左边（前边） else:bisect_fn = bisect.bisect #或者是bisect_fn = bisect.bisect_right,当碰到相等的元素的时候，会放在它的右边（后边）print('DEMO:', bisect_fn.__name__)print('haystack ->', ' '.join('%2d' % n for n in HAYSTACK))demo(bisect_fn)

例子2：根据分数找到它对应的成绩

import bisect
def grade(score,breakpoint = [60,70,80,90],grades='FDCBA'):i = bisect.bisect(breakpoint,score) # 返回i，匹配gradesreturn grades[i]
t = [grade(score) for score in [33,99,77,70,89,91,10]]
print(t)

输出：

['F', 'A', 'C', 'C', 'B', 'A', 'F']

2.8.2用bisect.insort插入元素

insort(seq,item) 把变量item插入到序列seq中，并能保持seq的升序顺序。

import bisect
import random
SIZE = 7
random.seed(1729)
my_list = []
for i in range(SIZE):new_item = random.randrange(SIZE*2)bisect.insort(my_list, new_item)print('%2d ->' % new_item, my_list)

结果如图：

补充： %和format的区别

参考：https://www.cnblogs.com/zhaopanpan/p/8875765.html （%和format的区别）

2.9 当列表不是首选时

2.9.1 数组

2.9.2内存视图

2.9.3 NumPy和SciPy

科学计算有关的算法

窥探NumPy二维数组的基本操作

import numpy
a = numpy.arange(12)
print(a)
print(type(a))
print(a.shape)#查看维度
a.shape = 3, 4 #变成二维的
print(a)
print(a[2])
print(a[2, 1])
print(a[:, 1])
t = a.transpose() #行列交换,得到**新的数组**
print(t)

结果如下：

可以发现t是一个新的数组。

2.9.4 双向队列和其他的形式的队列

补充：markdown生成目录方式，在开头输出[toc]