簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本上就是——它們是可以處理一些 數(shù)據(jù) 的 結(jié)構(gòu) ?；蛘哒f，它們是用來存儲(chǔ)一組相關(guān)數(shù)據(jù)的。

在 Python 中有三種內(nèi)建的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——列表、元組和字典。我們將會(huì)學(xué)習(xí)如何使用它們，以及它們?nèi)绾问咕幊套兊煤?jiǎn)單。

列表

list 是處理一組有序項(xiàng)目的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即你可以在一個(gè)列表中存儲(chǔ)一個(gè) 序列 的項(xiàng)目。假想你有一個(gè)購物列表，上面記載著你要買的東西，你就容易理解列表了。只不過在你的購物表上，可能每樣?xùn)|西都獨(dú)自占有一行，而在 Python 中，你在每個(gè)項(xiàng)目之間用逗號(hào)分割。

列表中的項(xiàng)目應(yīng)該包括在方括號(hào)中，這樣 Python 就知道你是在指明一個(gè)列表。一旦你創(chuàng)建了一個(gè)列表，你可以添加、刪除或是搜索列表中的項(xiàng)目。由于你可以增加或刪除項(xiàng)目，我們說列表是 可變的 數(shù)據(jù)類型，即這種類型是可以被改變的。

對(duì)象與類的快速入門

盡管我一直推遲討論對(duì)象和類，但是現(xiàn)在對(duì)它們做一點(diǎn)解釋可以使你更好的理解列表。我們會(huì)在相應(yīng)的章節(jié)詳細(xì)探索這個(gè)主題。

列表是使用對(duì)象和類的一個(gè)例子。當(dāng)你使用變量i并給它賦值的時(shí)候，比如賦整數(shù) 5，你可以認(rèn)為你創(chuàng)建了一個(gè)類（類型）int 的對(duì)象（實(shí)例）i。事實(shí)上，你可以看一下 help(int)以更好地理解這一點(diǎn)。

類也有方法，即僅僅為類而定義地函數(shù)。僅僅在你有一個(gè)該類的對(duì)象的時(shí)候，你才可以使用這些功能。例如，Python 為 list 類提供了 append 方法，這個(gè)方法讓你在列表尾添加一個(gè)項(xiàng)目。例如 mylist.append('an item')列表 mylist 中增加那個(gè)字符串。注意，使用點(diǎn)號(hào)來使用對(duì)象的方法。

一個(gè)類也有域，它是僅僅為類而定義的變量。僅僅在你有一個(gè)該類的對(duì)象的時(shí)候，你才可以使用這些變量/名稱。類也通過點(diǎn)號(hào)使用，例如 mylist.field。

使用列表

例 9.1 使用列表

    #!/usr/bin/python
    # Filename: using_list.py

    # This is my shopping list
    shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']

    print 'I have', len(shoplist),'items to purchase.'

    print 'These items are:', # Notice the comma at end of the line
    for item in shoplist:
    print item,

    print '\nI also have to buy rice.'
    shoplist.append('rice')
    print 'My shopping list is now', shoplist

    print 'I will sort my list now'
    shoplist.sort()
    print 'Sorted shopping list is', shoplist

    print 'The first item I will buy is', shoplist[0]
    olditem = shoplist[0]
    del shoplist[0]
    print 'I bought the', olditem
    print 'My shopping list is now', shoplist

（源文件：code/using_list.py）

輸出

    $ python using_list.py
    I have 4 items to purchase.
    These items are: apple mango carrot banana
    I also have to buy rice.
    My shopping list is now ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana', 'rice']
    I will sort my list now
    Sorted shopping list is ['apple', 'banana', 'carrot', 'mango', 'rice']
    The first item I will buy is apple
    I bought the apple
    My shopping list is now ['banana', 'carrot', 'mango', 'rice']

它如何工作

變量 shoplist 是某人的購物列表。在 shoplist 中，我們只存儲(chǔ)購買的東西的名字字符串，但是記住，你可以在列表中添加 任何種類的對(duì)象 包括數(shù)甚至其他列表。

我們也使用了 for..in 循環(huán)在列表中各項(xiàng)目間遞歸。從現(xiàn)在開始，你一定已經(jīng)意識(shí)到列表也是一個(gè)序列。序列的特性會(huì)在后面的章節(jié)中討論。

注意，我們?cè)?print 語句的結(jié)尾使用了一個(gè) 逗號(hào) 來消除每個(gè) print 語句自動(dòng)打印的換行符。這樣做有點(diǎn)難看，不過確實(shí)簡(jiǎn)單有效。

接下來，我們使用 append 方法在列表中添加了一個(gè)項(xiàng)目，就如前面已經(jīng)討論過的一樣。然后我們通過打印列表的內(nèi)容來檢驗(yàn)這個(gè)項(xiàng)目是否確實(shí)被添加進(jìn)列表了。打印列表只需簡(jiǎn)單地把列表傳遞給 print 語句，我們可以得到一個(gè)整潔的輸出。

再接下來，我們使用列表的 sort 方法來對(duì)列表排序。需要理解的是，這個(gè)方法影響列表本身，而不是返回一個(gè)修改后的列表——這與字符串工作的方法不同。這就是我們所說的列表是 可變的 而字符串是 不可變的 。

最后，但我們完成了在市場(chǎng)購買一樣?xùn)|西的時(shí)候，我們想要把它從列表中刪除。我們使用 del 語句來完成這個(gè)工作。這里，我們指出我們想要?jiǎng)h除列表中的哪個(gè)項(xiàng)目，而 del 語句為我們從列表中刪除它。我們指明我們想要?jiǎng)h除列表中的第一個(gè)元素，因此我們使用 del shoplist[0]（記住，Python 從 0 開始計(jì)數(shù)）。

如果你想要知道列表對(duì)象定義的所有方法，可以通過 help(list)獲得完整的知識(shí)。

元組

元組和列表十分類似，只不過元組和字符串一樣是 不可變的 即你不能修改元組。元組通過圓括號(hào)中用逗號(hào)分割的項(xiàng)目定義。元組通常用在使語句或用戶定義的函數(shù)能夠安全地采用一組值的時(shí)候，即被使用的元組的值不會(huì)改變。

使用元組

例 9.2 使用元組

    #!/usr/bin/python
    # Filename: using_tuple.py

    zoo = ('wolf', 'elephant', 'penguin')
    print 'Number of animals in the zoo is', len(zoo)

    new_zoo = ('monkey', 'dolphin', zoo)
    print 'Number of animals in the new zoo is', len(new_zoo)
    print 'All animals in new zoo are', new_zoo
    print 'Animals brought from old zoo are', new_zoo[2]
    print 'Last animal brought from old zoo is', new_zoo[2][2]

（源文件：code/using_tuple.py）

輸出

    $ python using_tuple.py
    Number of animals in the zoo is 3
    Number of animals in the new zoo is 3
    All animals in new zoo are ('monkey', 'dolphin', ('wolf', 'elephant', 'penguin'))
    Animals brought from old zoo are ('wolf', 'elephant', 'penguin')
    Last animal brought from old zoo is penguin

它如何工作

變量 zoo 是一個(gè)元組，我們看到 len 函數(shù)可以用來獲取元組的長(zhǎng)度。這也表明元組也是一個(gè)序列。

由于老動(dòng)物園關(guān)閉了，我們把動(dòng)物轉(zhuǎn)移到新動(dòng)物園。因此，new_zoo 元組包含了一些已經(jīng)在那里的動(dòng)物和從老動(dòng)物園帶過來的動(dòng)物?；氐皆掝}，注意元組之內(nèi)的元組不會(huì)失去它的身份。

我們可以通過一對(duì)方括號(hào)來指明某個(gè)項(xiàng)目的位置從而來訪問元組中的項(xiàng)目，就像我們對(duì)列表的用法一樣。這被稱作 索引 運(yùn)算符。我們使用 new_zoo[2]來訪問 new_zoo 中的第三個(gè)項(xiàng)目。我們使用 new_zoo[2][2]來訪問 new_zoo 元組的第三個(gè)項(xiàng)目的第三個(gè)項(xiàng)目。

含有 0 個(gè)或 1 個(gè)項(xiàng)目的元組。一個(gè)空的元組由一對(duì)空的圓括號(hào)組成，如 myempty = ()。然而，含有單個(gè)元素的元組就不那么簡(jiǎn)單了。你必須在第一個(gè)（唯一一個(gè)）項(xiàng)目后跟一個(gè)逗號(hào)，這樣 Python 才能區(qū)分元組和表達(dá)式中一個(gè)帶圓括號(hào)的對(duì)象。即如果你想要的是一個(gè)包含項(xiàng)目 2 的元組的時(shí)候，你應(yīng)該指明 singleton = (2 , )。

給 Perl 程序員的注釋 列表之中的列表不會(huì)失去它的身份，即列表不會(huì)像 Perl 中那樣被打散。同樣元組中的元組，或列表中的元組，或元組中的列表等等都是如此。只要是 Python，它們就只是使用另一個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)的對(duì)象。

元組與打印語句

元組最通常的用法是用在打印語句中，下面是一個(gè)例子：

例 9.3 使用元組輸出

    #!/usr/bin/python
    # Filename: print_tuple.py

    age = 22
    name = 'Swaroop'

    print '%s is %d years old' % (name, age)
    print 'Why is %s playing with that python?' % name

（源文件：code/print_tuple.py）

輸出

    $ python print_tuple.py
    Swaroop is 22 years old
    Why is Swaroop playing with that python?

它如何工作

print 語句可以使用跟著%符號(hào)的項(xiàng)目元組的字符串。這些字符串具備定制的功能。定制讓輸出滿足某種特定的格式。定制可以是%s 表示字符串或%d 表示整數(shù)。元組必須按照相同的順序來對(duì)應(yīng)這些定制。

觀察我們使用的第一個(gè)元組，我們首先使用%s，這對(duì)應(yīng)變量 name，它是元組中的第一個(gè)項(xiàng)目。而第二個(gè)定制是%d，它對(duì)應(yīng)元組的第二個(gè)項(xiàng)目 age。

Python 在這里所做的是把元組中的每個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)換成字符串并且用字符串的值替換定制的位置。因此%s 被替換為變量 name 的值，依此類推。

print 的這個(gè)用法使得編寫輸出變得極其簡(jiǎn)單，它避免了許多字符串操作。它也避免了我們一直以來使用的逗號(hào)。

在大多數(shù)時(shí)候，你可以只使用%s 定制，而讓 Python 來提你處理剩余的事情。這種方法對(duì)數(shù)同樣奏效。然而，你可能希望使用正確的定制，從而可以避免多一層的檢驗(yàn)程序是否正確。

在第二個(gè) print 語句中，我們使用了一個(gè)定制，后面跟著%符號(hào)后的單個(gè)項(xiàng)目——沒有圓括號(hào)。這只在字符串中只有一個(gè)定制的時(shí)候有效。

字典

字典類似于你通過聯(lián)系人名字查找地址和聯(lián)系人詳細(xì)情況的地址簿，即，我們把鍵（名字）和值（詳細(xì)情況）聯(lián)系在一起。注意，鍵必須是唯一的，就像如果有兩個(gè)人恰巧同名的話，你無法找到正確的信息。

注意，你只能使用不可變的對(duì)象（比如字符串）來作為字典的鍵，但是你可以不可變或可變的對(duì)象作為字典的值?；菊f來就是，你應(yīng)該只使用簡(jiǎn)單的對(duì)象作為鍵。

鍵值對(duì)在字典中以這樣的方式標(biāo)記：d = {key1 : value1, key2 : value2 }。注意它們的鍵/值對(duì)用冒號(hào)分割，而各個(gè)對(duì)用逗號(hào)分割，所有這些都包括在花括號(hào)中。

記住字典中的鍵/值對(duì)是沒有順序的。如果你想要一個(gè)特定的順序，那么你應(yīng)該在使用前自己對(duì)它們排序。

字典是 dict 類的實(shí)例/對(duì)象。

使用字典

例 9.4 使用字典

    #!/usr/bin/python
    # Filename: using_dict.py

    # 'ab' is short for 'a'ddress'b'ook

    ab = {   'Swaroop'   : 'swaroopch@byteofpython.info',
     'Larry' : 'larry@wall.org',
     'Matsumoto' : 'matz@ruby-lang.org',
     'Spammer'   : 'spammer@hotmail.com'
     }

    print "Swaroop's address is %s" % ab['Swaroop']

    # Adding a key/value pair
    ab['Guido'] = 'guido@python.org'

    # Deleting a key/value pair
    del ab['Spammer']

    print '\nThere are %d contacts in the address-book\n' % len(ab)
    for name, address in ab.items():
    print 'Contact %s at %s' % (name, address)

    if 'Guido' in ab: # OR ab.has_key('Guido')
    print "\nGuido's address is %s" % ab['Guido']

（源文件：code/using_dict.py）

輸出

    $ python using_dict.py
    Swaroop's address is swaroopch@byteofpython.info

    There are 4 contacts in the address-book

    Contact Swaroop at swaroopch@byteofpython.info
    Contact Matsumoto at matz@ruby-lang.org
    Contact Larry at larry@wall.org
    Contact Guido at guido@python.org

    Guido's address is guido@python.org

它如何工作

我們使用已經(jīng)介紹過的標(biāo)記創(chuàng)建了字典 ab。然后我們使用在列表和元組章節(jié)中已經(jīng)討論過的索引操作符來指定鍵，從而使用鍵/值對(duì)。我們可以看到字典的語法同樣十分簡(jiǎn)單。

我們可以使用索引操作符來尋址一個(gè)鍵并為它賦值，這樣就增加了一個(gè)新的鍵/值對(duì)，就像在上面的例子中我們對(duì) Guido 所做的一樣。

我們可以使用我們的老朋友——del 語句來刪除鍵/值對(duì)。我們只需要指明字典和用索引操作符指明要?jiǎng)h除的鍵，然后把它們傳遞給 del 語句就可以了。執(zhí)行這個(gè)操作的時(shí)候，我們無需知道那個(gè)鍵所對(duì)應(yīng)的值。

接下來，我們使用字典的 items 方法，來使用字典中的每個(gè)鍵/值對(duì)。這會(huì)返回一個(gè)元組的列表，其中每個(gè)元組都包含一對(duì)項(xiàng)目——鍵與對(duì)應(yīng)的值。我們抓取這個(gè)對(duì)，然后分別賦給 for..in 循環(huán)中的變量 name 和 address 然后在 for －塊中打印這些值。

我們可以使用 in 操作符來檢驗(yàn)一個(gè)鍵/值對(duì)是否存在，或者使用 dict 類的 has_key 方法。你可以使用 help(dict)來查看 dict 類的完整方法列表。

關(guān)鍵字參數(shù)與字典。如果換一個(gè)角度看待你在函數(shù)中使用的關(guān)鍵字參數(shù)的話，你已經(jīng)使用了字典了！只需想一下——你在函數(shù)定義的參數(shù)列表中使用的鍵/值對(duì)。當(dāng)你在函數(shù)中使用變量的時(shí)候，它只不過是使用一個(gè)字典的鍵（這在編譯器設(shè)計(jì)的術(shù)語中被稱作 符號(hào)表 ）。

序列

列表、元組和字符串都是序列，但是序列是什么，它們?yōu)槭裁慈绱颂貏e呢？序列的兩個(gè)主要特點(diǎn)是索引操作符和切片操作符。索引操作符讓我們可以從序列中抓取一個(gè)特定項(xiàng)目。切片操作符讓我們能夠獲取序列的一個(gè)切片，即一部分序列。

使用序列

例 9.5 使用序列

    #!/usr/bin/python
    # Filename: seq.py

    shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']

    # Indexing or 'Subscription' operation
    print 'Item 0 is', shoplist[0]
    print 'Item 1 is', shoplist[1]
    print 'Item 2 is', shoplist[2]
    print 'Item 3 is', shoplist[3]
    print 'Item -1 is', shoplist[-1]
    print 'Item -2 is', shoplist[-2]

    # Slicing on a list
    print 'Item 1 to 3 is', shoplist[1:3]
    print 'Item 2 to end is', shoplist[2:]
    print 'Item 1 to -1 is', shoplist[1:-1]
    print 'Item start to end is', shoplist[:]

    # Slicing on a string
    name = 'swaroop'
    print 'characters 1 to 3 is', name[1:3]
    print 'characters 2 to end is', name[2:]
    print 'characters 1 to -1 is', name[1:-1]
    print 'characters start to end is', name[:]

（源文件：code/seq.py）

輸出

    $ python seq.py
    Item 0 is apple
    Item 1 is mango
    Item 2 is carrot
    Item 3 is banana
    Item -1 is banana
    Item -2 is carrot
    Item 1 to 3 is ['mango', 'carrot']
    Item 2 to end is ['carrot', 'banana']
    Item 1 to -1 is ['mango', 'carrot']
    Item start to end is ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
    characters 1 to 3 is wa
    characters 2 to end is aroop
    characters 1 to -1 is waroo
    characters start to end is swaroop

它如何工作

首先，我們來學(xué)習(xí)如何使用索引來取得序列中的單個(gè)項(xiàng)目。這也被稱作是下標(biāo)操作。每當(dāng)你用方括號(hào)中的一個(gè)數(shù)來指定一個(gè)序列的時(shí)候，Python 會(huì)為你抓取序列中對(duì)應(yīng)位置的項(xiàng)目。記住，Python 從 0 開始計(jì)數(shù)。因此，shoplist[0]抓取第一個(gè)項(xiàng)目，shoplist[3]抓取 shoplist 序列中的第四個(gè)元素。

索引同樣可以是負(fù)數(shù)，在那樣的情況下，位置是從序列尾開始計(jì)算的。因此，shoplist[-1]表示序列的最后一個(gè)元素而 shoplist[-2]抓取序列的倒數(shù)第二個(gè)項(xiàng)目。

切片操作符是序列名后跟一個(gè)方括號(hào)，方括號(hào)中有一對(duì)可選的數(shù)字，并用冒號(hào)分割。注意這與你使用的索引操作符十分相似。記住數(shù)是可選的，而冒號(hào)是必須的。

切片操作符中的第一個(gè)數(shù)（冒號(hào)之前）表示切片開始的位置，第二個(gè)數(shù)（冒號(hào)之后）表示切片到哪里結(jié)束。如果不指定第一個(gè)數(shù)，Python 就從序列首開始。如果沒有指定第二個(gè)數(shù)，則 Python 會(huì)停止在序列尾。注意，返回的序列從開始位置 開始 ，剛好在 結(jié)束 位置之前結(jié)束。即開始位置是包含在序列切片中的，而結(jié)束位置被排斥在切片外。

這樣，shoplist[1:3]返回從位置 1 開始，包括位置 2，但是停止在位置 3 的一個(gè)序列切片，因此返回一個(gè)含有兩個(gè)項(xiàng)目的切片。類似地，shoplist[:]返回整個(gè)序列的拷貝。

你可以用負(fù)數(shù)做切片。負(fù)數(shù)用在從序列尾開始計(jì)算的位置。例如，shoplist[:-1]會(huì)返回除了最后一個(gè)項(xiàng)目外包含所有項(xiàng)目的序列切片。

使用 Python 解釋器交互地嘗試不同切片指定組合，即在提示符下你能夠馬上看到結(jié)果。序列的神奇之處在于你可以用相同的方法訪問元組、列表和字符串

參考

當(dāng)你創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象并給它賦一個(gè)變量的時(shí)候，這個(gè)變量?jī)H僅 參考 那個(gè)對(duì)象，而不是表示這個(gè)對(duì)象本身！也就是說，變量名指向你計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)那個(gè)對(duì)象的內(nèi)存。這被稱作名稱到對(duì)象的綁定。

一般說來，你不需要擔(dān)心這個(gè)，只是在參考上有些細(xì)微的效果需要你注意。這會(huì)通過下面這個(gè)例子加以說明。

對(duì)象與參考

例 9.6 對(duì)象與參考

    #!/usr/bin/python
    # Filename: reference.py

    print 'Simple Assignment'
    shoplist = ['apple', 'mango', 'carrot', 'banana']
    mylist = shoplist # mylist is just another name pointing to the same object!

    del shoplist[0]

    print 'shoplist is', shoplist
    print 'mylist is', mylist
    # notice that both shoplist and mylist both print the same list without
    # the 'apple' confirming that they point to the same object

    print 'Copy by making a full slice'
    mylist = shoplist[:] # make a copy by doing a full slice
    del mylist[0] # remove first item

    print 'shoplist is', shoplist
    print 'mylist is', mylist
    # notice that now the two lists are different

（源文件：code/reference.py）

輸出

    $ python reference.py
    Simple Assignment
    shoplist is ['mango', 'carrot', 'banana']
    mylist is ['mango', 'carrot', 'banana']
    Copy by making a full slice
    shoplist is ['mango', 'carrot', 'banana']
    mylist is ['carrot', 'banana']

它如何工作

大多數(shù)解釋已經(jīng)在程序的注釋中了。你需要記住的只是如果你想要復(fù)制一個(gè)列表或者類似的序列或者其他復(fù)雜的對(duì)象（不是如整數(shù)那樣的簡(jiǎn)單 對(duì)象 ），那么你必須使用切片操作符來取得拷貝。如果你只是想要使用另一個(gè)變量名，兩個(gè)名稱都 參考 同一個(gè)對(duì)象，那么如果你不小心的話，可能會(huì)引來各種麻煩。

給 Perl 程序員的注釋
記住列表的賦值語句不創(chuàng)建拷貝。你得使用切片操作符來建立序列的拷貝。

更多字符串的內(nèi)容

我們已經(jīng)在前面詳細(xì)討論了字符串。我們還需要知道什么呢？那么，你是否知道字符串也是對(duì)象，同樣具有方法。這些方法可以完成包括檢驗(yàn)一部分字符串和去除空格在內(nèi)的各種工作。

你在程序中使用的字符串都是 str 類的對(duì)象。這個(gè)類的一些有用的方法會(huì)在下面這個(gè)例子中說明。如果要了解這些方法的完整列表，請(qǐng)參見 help(str)。

字符串的方法

例 9.7 字符串的方法

    #!/usr/bin/python
    # Filename: str_methods.py

    name = 'Swaroop' # This is a string object 

    if name.startswith('Swa'):
    print 'Yes, the string starts with "Swa"'

    if 'a' in name:
    print 'Yes, it contains the string "a"'

    if name.find('war') != -1:
    print 'Yes, it contains the string "war"'

    delimiter = '_*_'
    mylist = ['Brazil', 'Russia', 'India', 'China']
    print delimiter.join(mylist)

（源文件：code/str_methods.py）

輸出

    $ python str_methods.py
    Yes, the string starts with "Swa"
    Yes, it contains the string "a"
    Yes, it contains the string "war"
    Brazil_*_Russia_*_India_*_China

它如何工作

這里，我們看到使用了許多字符串方法。startwith 方法是用來測(cè)試字符串是否以給定字符串開始。in 操作符用來檢驗(yàn)一個(gè)給定字符串是否為另一個(gè)字符串的一部分。

find 方法用來找出給定字符串在另一個(gè)字符串中的位置，或者返回-1 以表示找不到子字符串。str 類也有以一個(gè)作為分隔符的字符串 join 序列的項(xiàng)目的整潔的方法，它返回一個(gè)生成的大字符串。

概括

我們已經(jīng)詳細(xì)探討了多種 Python 內(nèi)建的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將是編寫程序時(shí)至關(guān)重要的部分。

現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了很多 Python 的基本知識(shí)，我們接下來將學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)和編寫一個(gè)實(shí)用的 Python 程序。