数据结构（Data Structures）

一、List数据类型的方法

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定义两个list，a和b：a=[1,2,3,4]，b=[7,8,9,10]

a.append(x)            在a的末尾附加x元素

a.extend(b)            在a的末尾添加b的所有元素

a.insert(i,x)            在a的第i个元素位置之后插入x元素，即a.insert(len(a),x)等价于a.append(x)

a.remove(x)           在a中移除第一个出现的x元素

a.pop()                  返回：a的最后一个元素，并在a中删除该元素

a.index(x)              返回x元素的索引值，若a中不存在x元素，则返回一个错误

a.count(x)              返回x元素在a中出现的次数

a.sort()                  对a中的元素进行排序

a.reverse()             将a中的元素逆序

del a[i]                   删除该元素

(以上这些方法都是在原来的表的上进行操作，会对原来的表产生影响，而不是返回一个新表。)

 >>> a=[,,,]
 >>> a.append()
 >>> a
 [, , , , ]
 >>> a.insert(,)
 >>> a
 [, , , , , ]
 >>> b=[,,,]
 >>> a.extend(b)
 >>> a
 [, , , , , , , , , ]
 >>> a.remove()
 >>> a
 [, , , , , , , , ]
 >>> a.pop()

 >>> a
 [, , , , , , , ]
 >>> a.index()

 >>> a.count()

 >>> a.reverse()
 >>> a
 [, , , , , , , ]
 >>> del a[]
 >>> a
 [, , , , , , ]
 >>> a.sort()
 >>> a
 [, , , , , , ]

二、List作为stacks使用

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Stack：堆栈，即后进先出（last-in, first-out），只有一端（称为栈顶(top)）对数据项进行插入和移除，在栈顶使用append()添加一个元素，在栈顶使用pop()移除一个元素。

 >>> stack=[1,2,3]
 >>> stack.append(4)
 >>> stack.append(5)
 >>> stack
 [1, 2, 3, 4, 5]
 >>> stack.pop()
 5
 >>> stack
 [1, 2, 3, 4]
 >>> stack.pop()
 4
 >>> stack.pop()
 3
 >>> stack
 [1, 2]

三、List作为queues使用

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Queue：队列，即先进先出（first-in, first-out），一头进一头出，先进去的在前面，自然先从另一边出来。

注意：此处list作为queue使用，效率不是很高，当往list的结尾处添加（append()）或移除（pop()）元素时是快的，当往list的开始处插入（insert()）或移除（pop()）元素时是慢的，原因是后者所有的其它元素都需要移动。这里建议使用collections.deque，它在前后两端appends和pops时都很快。

 >>> from collections import deque
 >>> queue = deque(["Eric","John","Michael"])
 >>> queue.append("Terry")
 >>> queue.append("Graham")
 >>> queue.popleft()
 'Eric'
 >>> queue.popleft()
 'John'
 >>> queue
 deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

四、filter()、map()、reduce()方法使用

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filter(function,sequence)：对sequence中的item依次执行function(item)，将执行结果为True的item组成一个list/string/tuple(取决于sequence的类型)返回：

 >>> def f(x):return x % 3 == 0 or x % 5 == 0
 >>> filter(f,range(2,25))
 [3, 5, 6, 9, 10, 12, 15, 18, 20, 21, 24]
 >>> def f(x):return x != 'a'
 >>> filter(f,"abcdef")
 'bcdef'

map(function,sequence)：对sequence中的item依次执行function(item)，将执行结果组成一个list返回：

 >>> def cube(x):return x*x*x
 >>> map(cube,range(1,11))
 [1, 8, 27, 64, 125, 216, 343, 512, 729, 1000]
 >>> def cube(x):return x+x
 >>> map(cube,"abcde")
 ['aa', 'bb', 'cc', 'dd', 'ee']
 >>> def add(x,y):return x+y
 >>> map(add,range(8),range(8))
 [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14]

reduce(function,sequence)：对sequence中的item顺序迭代调用function，如果有starting_value，还可以作为初始值调用，例如可以用来对list求和：

 >>> def add(x,y):return x+y
 >>> reduce(add,range(1,11))
 55 （注：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10）
 >>> def add(x,y):return x+y
 >>> reduce(add,range(1,11),20)
 75 （注：1+2+3+4+5+6+7+8+9+10+20）

五、List Comprehensions

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列表推导式(list comprehension)是一种方便简介的语法形式，我们可以利用它将一个list经过过滤后转换成另一个list，也可以利用它将函数应用于list中的元素。

 >>> squares = [x**2 for x in range(10)]
 >>> squares
 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

squares = [x**2 for x in range(10)] 等价于以下常规写法

 >>> squares = []
 >>> for x in range(10):
 ...     squares.append(x**2)
 ...
 >>> squares
 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

是不是上面看起来更简洁及可读性更好，再举一例如下：

 >>> [(x,y) for x in [1,2,3] for y in [3,1,4] if x != y]
 [(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

等价于以下常规写法

 >>> combs=[]
 >>> for x in [1,2,3]:
 ...     for y in [3,1,4]:
 ...         if x != y:
 ...             combs.append((x,y))
 ...
 >>> combs
 [(1, 3), (1, 4), (2, 3), (2, 1), (2, 4), (3, 1), (3, 4)]

具体应用如下：

 >>> vec = [-4,-2,0,2,4]
 >>> [x*2 for x in vec]        #返回一个新的list，新list元素值是原先元素值的2倍
 [-8, -4, 0, 4, 8]
 >>> [x for x in vec if x>=0]  #返回一个新的list，值为原list中大于0的元素
 [0, 2, 4]
 >>> [abs(x) for x in vec]     #返回一个新的list，值为对原list中的元素值求绝对值
 [4, 2, 0, 2, 4]

 >>> freshfruit = [' banana',' apple','orange ']
 >>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]   #strip()去掉前后空格
 ['banana', 'apple', 'orange']
 >>> [(x,x**2) for x in range(6)]
 [(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
 >>> vec = [[1,2,3],[4,5,6],[7,8,9]]
 >>> [num for elem in vec for num in elem]
 [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

List comprehensions支持复杂的表达式和嵌套函数

 >>> from math import pi
 >>> [str(round(pi,i)) for i in range(1,6)]
 ['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

 >>> matrix=[
 ...     [1,2,3,4],
 ...     [5,6,7,8],
 ...     [9,10,11,12],
 ...     ]
 ...
 >>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
 [[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

六、Tuples和Sequences

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sequence(序列)是一组有顺序的元素的集合

(严格的说，是对象的集合，但鉴于我们还没有引入“对象”概念，暂时说元素)

序列可以包含一个或多个元素，也可以没有任何元素。

我们之前所说的基本数据类型，都可以作为序列的元素。元素还可以是另一个序列，以及我们以后要介绍的其他对象。

序列有两种：tuple（定值表； 也有翻译为元组） 和 list (表)

序列有两种：tuple（定值表； 也有翻译为元组） 和 list (表)

>>>s1 = (2, 1.3, 'love', 5.6, 9, 12, False)         # s1是一个tuple

>>>s2 = [True, 5, 'smile']                              # s2是一个list

tuple和list的主要区别在于，一旦建立，tuple的各个元素不可再变更，而list的各个元素可以再变更。

七、Sets

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Set：创建一个无序不重复的元素集，基本功能包含关系测试和消除重复元素，集合对象还支持union(联合),intersection(交),difference(差)和sysmmetric difference(对称差集)等数学运算。

 >>> basket = ['apple','orange','apple','pear','orange','banana']
 >>> fruit = set(basket)
 >>> fruit
 set(['orange', 'pear', 'apple', 'banana'])
 >>> 'orange' in fruit
 True
 >>> 'crabgrass' in fruit
 False

 >>> a = set('abracadabra')
 >>> b =set('alacazam')
 >>> a
 set(['a', 'r', 'b', 'c', 'd'])
 >>> b
 set(['a', 'c', 'z', 'm', 'l'])
 >>> a-b
 set(['r', 'b', 'd'])
 >>> a|b
 set(['a', 'c', 'b', 'd', 'm', 'l', 'r', 'z'])
 >>> a&b
 set(['a', 'c'])
 >>> a^b
 set(['b', 'd', 'm', 'l', 'r', 'z'])

 >>> a = {x for x in 'abracadabra' if x not in 'abc'}
 >>> a
 set(['r', 'd'])

八、字典（Dictionaries）

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字典：存储一对key、value

 >>> tel={'jack':4098,'sape':4139}
 >>> tel['guido'] = 4127
 >>> tel
 {'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
 >>> tel['jack']
 4098
 >>> del tel['sape']
 >>> tel['irv'] = 4127
 >>> tel
 {'jack': 4098, 'irv': 4127, 'guido': 4127}
 >>> tel.keys()
 ['jack', 'irv', 'guido']
 >>> 'guido' in tel
 True

 >>> dict([('sape',4139),('guido',4127),('jack',4098)])
 {'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}
 >>> dict(sape=4139,guido=4127,jack=4098)
 {'sape': 4139, 'jack': 4098, 'guido': 4127}

dict()构造方法可以从一个key-value序列创建成字典

九、循环技巧

 >>> for i,v in enumerate(['tic','tac','toe']):
 ...     print i,v
 ...
 0 tic
 1 tac
 2 toe
 >>> questions = ['name','quest','favorite color']
 >>> answers = ['lancelot','the holy grail','blue']
 >>> for q,a in zip(questions,answers):
 ...     print 'What is your {0}? It is {1}.'. format(q,a)
 ...
 What is your name? It is lancelot.
 What is your quest? It is the holy grail.
 What is your favorite color? It is blue.

 >>> for i in reversed(xrange(1,10,2)):
 ...     print i
 ...
 9
 7
 5
 3
 1
 >>> basket = ['apple','orange','apple','pear','orange','banana']
 >>> for f in sorted(set(basket)):
 ...     print f
 ...
 apple
 banana
 orange
 pear

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