Python数据结构——序列（超详细版）

在计算机程序中会有很多数据，使用数据结构可以管理这些数据，Python中的数据结构主要有序列、集合和字典。常见的数据结构有：数组（array）、集合（set）、列表（list）、队列（queue）、链表（linkedlist）、树（tree）、堆（heap）、栈（stack）和字典（dictionary）。

注意：

Python中并没有数组结构，因为数组要求元素类型是一致的。而Python作为动态类型语言，不强制声明变量的数据类型，也不强制检查元素的数据类型，因此不能保证元素的数据类型一致。

序列

序列是一种可迭代的（指它的成员能返回一次的对象）、元素有序、可以重复出现的数据结构。序列可以通过索引访问元素，其包括的结构有列表、字符串（str）、元组（tuple）、范围（range）和字节序列（bytes） ，序列可进行的操作有索引、切片、加和乘。

索引操作

序列中第一个元素的索引是0，其他元素的索引是第一个元素的偏移量，有正偏移量（正值索引）和负偏移量（负值索引）。正值索引的最后一个元素索引是“序列长度-1”，负值索引的最后一个元素索引是“-1”。如 World 字符串的正值和负值索引。

World字符串的正值索引

 World字符串的负值索引

序列中的元素是通过索引下标访问的 

输入下面代码：

a = 'Python'
print(a[0])
print(a[1])
print(a[2])
print(a[3])
print(a[4])
print(a[5])
print(a[-1])
print(a[-6])

代码运行结果：

P
y
t
h
o
n
n
P

 序列常用函数

序列的加和乘

+ 可以将两个序列连接起来，* 可以将序列重复多次

序列切片

序列的切片就是从序列中切分出小的子序列。切片使用切片运算符 [start:end:step] ，其中start表示开始索引，end表示结束索引，step表示步长；步长可为正整数或者负整数。

（下次元素索引 = 当次元素索引 + 步长）

注意：切下的切片包括start位置元素，但不包括end位置元素

输入下面代码：

a = 'Python'
print(a[0:5:2])
print(a[1:4])        #省略了步长
print(a[:3])        #省略了开始索引，默认开始索引为0
print(a[1:])        #省略了结束索引，默认结束索引是序列长度
print(a[:])         #省略了开始和结束索引
print(a[1:-1])      #使用了负值索引
print(a[::-1])      #结果为原始字符串的倒置

代码运行结果：

Pto
yth
Pyt
ython
Python
ytho
nohtyP

元组

元组是一种不可变序列，一旦创建就不可修改

创建元组

方法一：使用 “,” 分隔元素

方法二：使用tuple（）函数

输入下面代码：

a = 11,22,33,44,55,66
print(a)
c = (11,22,33,44,55,66)
print(c)
b = tuple([66,55,44,'hello','python'])
print(b)
d = ()    #创建一个空元组
e = (21,)    #创建只有一个元素的元组，其中逗号不能省略，若省略，则是int类型

代码运行结果：

(11, 22, 33, 44, 55, 66)
(11, 22, 33, 44, 55, 66)
(66, 55, 44, 'hello', 'python')

访问元组

元组作为序列可以通过下标索引访问其元素，也可以对其进行切片，此外还可以进行拆包操作，就是将元组的元素取出来赋值给不同的变量。

输入下面代码：

a = (11,22,33,44,55,66)
str1,str2,str3,str4,str5,str6=a
print(str1)
print(str2)
print(str3)
print(str4)
print(str5)
print(str6)
str1,str2,*n = a    #接收变量个数可以小于等于元组个数，*n表示将剩下元素作为一个列表赋值给变量n
print(n)
print(type(n))

代码运行结果：

11
22
33
44
55
66
[33, 44, 55, 66]
<class 'list'>

 遍历元组

一般使用for循环，enumerate（）函数可以获得元组对象，该元组对象有两个元素，第一个元素是索引，第二个元素是数值

输入下面代码：

a = (11,22,33,44,55,66)
for i,item in enumerate(a):
    print("{0} - {1}".format(i,item))

代码执行结果：

0 - 11
1 - 22
2 - 33
3 - 44
4 - 55
5 - 66

列表

列表是一种可变序列

列表创建

方法一：使用中括号 [] 将元素括起来，元素之间用逗号分隔

方法二：使用list（）函数

输入下面代码：

a = [11,22,33,44,55,66]     #中括号不能省略，如果省略就变成了元组
print(a)
b = list([66,55,44,'hello','python'])
print(b)
c = []    #创建一个空列表
print(type(c))
d = [11,]    #创建一个元素的列表，无论元组还是列表，最后一个元素的逗号可以省略，也可以不省略
print(d)

代码执行结果：

[11, 22, 33, 44, 55, 66]
[66, 55, 44, 'hello', 'python']
<class 'list'>
[11]

追加元素

列表中追加单个元素可以使用append（）方法，如果想追加另一列表，可以使用 + 运算符或者extend（）方法

输入下面代码：

a = [11,22,33,44,55,66]
b = list([66,55,44,'hello','python'])
a.append(1)       #追加单个元素
print(a)
b.extend(a)       #追加列表
print(b)
c = [2,3]
b +=c             #追加列表
print(b)

代码执行结果：

[11, 22, 33, 44, 55, 66, 1]
[66, 55, 44, 'hello', 'python', 11, 22, 33, 44, 55, 66, 1]
[66, 55, 44, 'hello', 'python', 11, 22, 33, 44, 55, 66, 1, 2, 3]

插入元素

使用insert（）方法，其中输入两个参数，参数1为插入元素的索引，参数2为插入的元素

输入下面代码：

a = [11,22,33,44,55,66]
a.insert(2,'我是插入在原来的索引位置2的新元素')
print(a)

代码执行结果：

[11, 22, '我是插入在原来的索引位置2的新元素', 33, 44, 55, 66]

替换元素

 通过列表下标将索引元素放在 = 的左边

a = [11,22,33,44,55,66]
a.insert(2,'我是插入在原来的索引位置2的新元素')
print(a)
print("执行替换元素操作")
a[2] = 30
print(a)

代码执行结果：

[11, 22, '我是插入在原来的索引位置2的新元素', 33, 44, 55, 66]
执行替换元素操作
[11, 22, 30, 33, 44, 55, 66]

删除元素

方法一：使用remove（）方法，从左到右查找列表中的元素，如果匹配则删除，若有多个匹配，则删除第一个；若没有找到则会抛出错误

方法二：使用pop（）方法，该方法在删除元素后会返回成功删除的元素

输入下面代码：

a = [11,22,33,44,55,66]
a.insert(2,'我是插入在原来的索引位置2的新元素')
print(a)
a.remove('我是插入在原来的索引位置2的新元素')
print(a)
b = a.pop(0)
print(b)
print(a)

代码执行结果：

[11, 22, '我是插入在原来的索引位置2的新元素', 33, 44, 55, 66]
[11, 22, 33, 44, 55, 66]
11
[22, 33, 44, 55, 66]

 其他列表常用方法

列表推导式

它可以将一种数据结构作为输入，经过过滤、计算等处理，最后输出另一种数据结构。根据结构的不同可以分为列表推导式、集合推导式和字典推导式；下面为列表推导式的例子

输入下面代码：

a_list = [x**3 for x in range(1,10) if x%2 == 0]
#x**2 为输出表达式，for x in range(1,10) 中 x 为元素变量，range（10） 为输入序列，if x%2 == 0 为条件表达式
print(a_list)

代码输出结果：

[8, 64, 216, 512]

其中输入的条件表达式也可以有多个条件，如：找出0~66中可以被5整数的偶数数列可以通过下面代码实现：

a_list = [x for x in range(66) if x%2 == 0 if x%5 == 0]
print(a_list)

代码输出结果：

[0, 10, 20, 30, 40, 50, 60]