Python 升级之路( Lv3 ) 序列

Python系列文章目录

第一章 Python 入门

第二章 Python基本概念

第三章 序列

序列

• Python系列文章目录
• 前言
• 一、序列是什么
• 二、列表
  • 介绍
  • 操作
    • 访问 & 计数
    • 常见用法
  • 多维列表
• 三、其他序列类型
  • 元组
    • 介绍
    • 操作
  • 字典
    • 介绍
    • 操作
    • 字典核心底层原理(重要)
  • 集合
    • 介绍
    • 操作
• 四、思考

前言

本章主要主要讲述什么是序列, 以及序列的几种类型: 列表, 元组, 字典, 集合等 熟悉相关概念以及操作方式(创建, 修改, 删除, 查询). 注意他们之间的使用区别并在不同情况下选取合适的序列

一、序列是什么

序列是一种数据存储方式，用来存储一系列的数据。 在内存中，序列就是一块用来存放多个值的连续的内存空间。

比如一个整数序列10,20,30,40，示意表示：

序列分类

序列可分为以下五类:

• 列表
• 元组
• 字典
• 集合
• 字符串序列

特别注意

序列类似Java中的集合的概念, 但是, 序列中的集合和Java中的集合却不一样 (约等于Java中的list 集合).

二、列表

介绍

列表：用于存储任意数目、任意类型的数据集合。 列表是内置可变序列，是包含多个元素的有序连续的内存空间。 特点: 有序, 可变, 中括号**[]**

列表的标准语法格式：a = [10,20,30,40] . 其中，10,20,30,40这些称为：列表a的元素。

注意:

• 字符串和列表都是序列类型，一个字符串是一个字符序列，一个列表是任何元素的序列。
• 前面学习的很多字符串的方法，在列表中也有类似的用法，几乎一模一样。

操作

列表的创建

• 使用list()可以将任何可迭代的数据转化成列表
• range()创建整数列表
• 推导式生成列表

列表的新增

• append()方法( 速度最快, 推荐使用 )
• +运算符操作 ( 生成新对象 )
• extend()方法 ( 尾插, 不生成新对象 )
• insert()插入元素 ( 插入到指定位置, 慎用 )
• 使用乘法扩展列表，生成一个新列表，新列表元素是原列表元素的多次重复

列表的删除:

• del() 删除列表指定位置的元素
• pop()删除并返回指定位置元素
• 删除首次出现的指定元素，若不存在该元素抛出异常

复制列表所有的元素到新列表对象:

访问 & 计数

访问:

• 通过索引直接访问元素
• index()获得指定元素在列表中首次出现的索引

计数:

• count()获得指定元素在列表中出现的次数
• len()返回列表长度，即列表中包含元素的个数

列表的遍历:

常见用法

列表常见方法如下图所示, 下面我们对部分用法进行操作

切片操作:

成员资格判断:

列表排序:

• sort(): 修改原列表，不建新列表的排序
• sort(): 建新列表的排序
• reversed(): 返回迭代器

关于reversed()

我们打印输出c发现提示是：list_reverseiterator。也就是一个迭代对象。 同时，我们使用list(c)进行输出，发现只能使用一次。 第一次输出了元素，第二次为空。那是因为迭代对象在第一次时已经遍历结束了，第二次不能再使用。

max, min 和 sum

max, min用于返回列表中最大和最小值 sum 用于统计列表中各元素的和

多维列表

二维列表

• 一维列表可以帮助我们存储一维、线性的数据。
• 二维列表可以帮助我们存储二维、表格的数据。例如下表的数据：

二维表的访问方式:

三、其他序列类型

元组

介绍

列表属于可变序列，可以任意修改列表中的元素。 元组属于不可变序列，不能修改元组中的元素。 元组特点: 有序, 不可变, 小括号 ( )

操作

元组没有增加元素、修改元素、删除元素相关的方法。 只需学元组的创建和删除，元素的访问和计数即可。

元组支持如下操作：

• 索引访问
• 切片操作
• 连接操作
• 成员关系操作
• 比较运算操作
• 计数：元组长度len()、最大值max()、最小值min()、求和sum()等

元组的创建

tuple()可以接收列表、字符串、其他序列类型、迭代器等生成元组 list()可以接收元组、字符串、其他序列类型、迭代器等生成列表

元组的访问和计数

zip

zip(列表1，列表2，…)将多个列表对应位置的元素组合成为元组，并返回这个zip对象

生成器推导式创建元组

字典

介绍

字典是“键值对”的无序可变序列，字典中的每个元素都是一个“键值对”，包含：“键对象”和“值对象”。 可以通过“键对象”实现快速获取、删除、更新对应的“值对象” 字典特点: 无序, 可变, 大括号 {} + 键值对 k,v 字典是 Python 项目中最常用的序列类型之一, 对应Java 中常用的 Json 数据类型

操作

字典的创建

• 通过 {} + kv 来创建
• 通过dict()来创建字典对象(两种方式)
• 过zip()创建字典对象
• 通过fromkeys创建值为空的字典

元素的访问:

字典元素添加、修改、删除

序列解包

序列解包可以用于元组、列表、字典。序列解包可以让我们方便的对多个变量赋值

表格数据使用字典和列表存储访问

字典核心底层原理(重要)

一 : 将一个键值对放进字典的底层过程

1. 字典对象的核心是散列表. 散列表是一个稀疏数组（总是有空白元素的数组） 数组的每个单元叫做 bucket. 每个 bucket 有两部分：一个是键对象的引用，一个是值对象的引用 由于所有 bucket 结构和大小一致，我们可以通过偏移量来读取指定bucket

下面操作将一个键值对放入字典

假设字典a对象创建完后，数组长度为8

我们要把”name”=”比尔”这个键值对放到字典对象a中，

首先第一步需要计算键”name”的散列值。Python中可以通过hash()来计算。

下面我们通过 Python Console 来查看 name 的hash值

由于数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量，即“101”，十进制是数字5。

我们查看偏移量6对应的bucket是否为空

如果为空，则将键值对放进去。如果不为空，则依次取右边3位作为偏移量，即“100”，十进制是数字4

再查看偏移量为7的bucket是否为空。直到找到为空的bucket将键值对放进去. 流程图如下：

字典扩容

python会根据散列表的拥挤程度扩容。“扩容”指的是:创造更大的数组，将原有内容拷贝到新数组中。

接近2/3时，数组就会扩容

二. 根据键查找“键值对”的底层过程

通过 Python console() 查看字典元素值如下

当调用a.get(“name”)，就是根据键“name”查找到“键值对”，从而找到值对象“比尔”。

我们仍然要首先计算“name”对象的散列值：

和存储的底层流程算法一致，也是依次取散列值的不同位置的数字。

假设数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量，即 101 ，十进制是数字5。

我们查看偏移量5，对应的 bucket 是否为空。如果为空，则返回 None 。

如果不为空，则将这个 bucket 的键对象计算对应散列值，和我们的散列值进行比较，

如果相等。则将对应“值对象”返回。

如果不相等，则再依次取其他几位数字，重新计算偏移量。依次取完后，仍然没有找到。则返回None 。

流程图如下：

用法总结：

• 字典在内存中开销巨大 (空间换时间)
• 键查询速度很快 (通过位运算+Hash运算)
• 往字典里面添加新键值对可能导致扩容，导致散列表中键的次序变化。 因此，不要在遍历字典的同时进行字典的修改
• 键必须可散列 数字、字符串、元组，都是可散列的 如果是自定义对象, 需要支持下面三点: (1) 支持 hash() 函数 (2) 支持通过 __eq__() 方法检测相等性 (3) 若 a==b 为真，则 hash(a)==hash(b) 也为真

集合

介绍

集合: 集合是无序可变，元素不能重复 实际上，集合底层是字典实现，集合的所有元素都是字典中的“键对象”，因此是不能重复的且唯一的 集合特点: 无需, 可变, 大括号 {} , 底层基于字典, 键不能重复

操作

创建和删除

集合相关操作

四、思考

根据上面的学习, 思考如下问题

1. a = 100,200,300 的内存存储示意图
2. 使用 range 生成序列： 30,40,50,60,70,80
3. 推导式生成列表： a = x*2 for x in range(100) if x%9==0 ，手写出结果

1. 元组和列表有哪些共同点？有哪些不同点？
2. 创建一个字典对象，包含如下信息：支出金额：300.15，支出日期：2022.04.27，支出人：拿破仑

1. 用文字和自己画的示意图描述：字典存储一个键值对的底层过程。
2. 集合和字典有什么关系

答案

图1

图2