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Python中的数据结构之-列表

列表:

list是一种有序的集合,可以随时添加和删除其中的元素; 可以用[]符号或list()创建。

>>> squares = [1, 4, 9, 16, 25]
>>> squares
[1, 4, 9, 16, 25]

#列表可以索引和切片; 所有的切片操作都会返回一个包含请求的元素的新列表。
>>> squares[-1]
25
>>> squares[-3:]  # slicing returns a new list
[9, 16, 25]

列表也支持连接这样的操作:
>>> squares + [36, 49, 64, 81, 100]
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]

详解列表的方法:

list.append(x)
添加一个元素到列表的末尾。相当于a[len(a):] = [x]。

list.extend(L)
将给定列表L中的所有元素附加到原列表a的末尾。相当于a[len(a):] = L。

list.insert(i, x)
在给定位置插入一个元素。第一个参数是准备插入到其前面的那个元素的索引,所以 a.insert(0, x) 在列表的最前面插入,a.insert(len(a), x) 相当于 a.append(x)。

list.remove(x)
删除列表中第一个值为 x 的元素。如果没有这样的元素将会报错。

list.pop([i])
删除列表中给定位置的元素并返回它。如果未指定索引,a.pop() 删除并返回列表中的最后一个元素。(i 两边的方括号表示这个参数是可选的,而不是要你输入方括号。你会在 Python 参考库中经常看到这种表示法)。

list.clear()
删除列表中所有的元素。相当于del a[:]。

list.index(x)
返回列表中第一个值为 x 的元素的索引。如果没有这样的元素将会报错。

list.count(x)
返回列表中 x 出现的次数。

list.sort(cmp=None, key=None, reverse=False)
原地排序列表中的元素。

list.reverse()
反转列表中的元素。相当于[::-1]

list.copy()
返回列表的一个浅拷贝。等同于a[:]。

将列表作为堆栈使用:

列表方法使得将列表当作堆栈非常容易,最先进入的元素最后一个取出(后进先出)。使用 append() 将元素添加到堆栈的顶部。使用不带索引的 pop() 从堆栈的顶部取出元素。

>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]

将列表当作队列使用:

也可以将列表当作队列使用,此时最先进入的元素第一个取出(先进先出);但是列表用作此目的效率不高。在列表的末尾添加和弹出元素非常快,但是在列表的开头插入或弹出元素却很慢 (因为所有的其他元素必须向左移一位)。如果要实现一个队列,可以使用 collections.deque,它设计的目的就是在两端都能够快速添加和弹出元素。

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry")           # Terry arrives
>>> queue.append("Graham")          # Graham arrives
>>> queue.popleft()                 # The first to arrive now leaves
'Eric'
>>> queue.popleft()                 # The second to arrive now leaves
'John'
>>> queue                           # Remaining queue in order of arrival
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

列表解析:
列表解析提供了一个生成列表的简洁方法。应用程序通常会从一个序列的每个元素的操作结果生成新的列表,或者生成满足特定条件的元素的子序列。

# 假设我们想要创建一个列表 squares
>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
#注意这个for循环中的被创建(或被重写)的名为x的变量在循环完毕后依然存在。

更好的方式:
squares = list(map(lambda x: x**2, range(10)))
或
squares = [x**2 for x in range(10)]

列表解析由括号括起来,括号里面包含一个表达式,表达式后面跟着一个for语句,后面还可以接零个或更多的  for 或 if 语句。结果是一个新的列表,由表达式依据其后面的 for 和 if 字句上下文计算而来的结果构成。

# 比较两个列表中不相等的元素:
>>> [(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)]
它等效于:
>>> 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)]

# 如果表达式是一个元组(例如上面示例中的 (x, y)),它必须带圆括号。
>>> vec = [-4, -2, 0, 2, 4]
>>> # create a new list with the values doubled
>>> [x*2 for x in vec]
[-8, -4, 0, 4, 8]
>>> # filter the list to exclude negative numbers
>>> [x for x in vec if x >= 0]
[0, 2, 4]
>>> # apply a function to all the elements
>>> [abs(x) for x in vec]
[4, 2, 0, 2, 4]
>>> # call a method on each element
>>> freshfruit = ['  banana', '  loganberry ', 'passion fruit  ']
>>> [weapon.strip() for weapon in freshfruit]
['banana', 'loganberry', 'passion fruit']
>>> # create a list of 2-tuples like (number, square)
>>> [(x, x**2) for x in range(6)]
[(0, 0), (1, 1), (2, 4), (3, 9), (4, 16), (5, 25)]
>>> # the tuple must be parenthesized, otherwise an error is raised
>>> [x, x**2 for x in range(6)]
  File "<stdin>", line 1, in ?
    [x, x**2 for x in range(6)]
               ^
SyntaxError: invalid syntax
>>> # flatten a list using a listcomp with two 'for'
>>> 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]

# 列表解析可以包含复杂的表达式和嵌套的函数:
>>> from math import pi
>>> [str(round(pi, i)) for i in range(1, 6)]
['3.1', '3.14', '3.142', '3.1416', '3.14159']

嵌套的列表解析
列表解析中的第一个表达式可以是任何表达式,包括列表解析。

# 由三个长度为 4 的列表组成的 3x4 矩阵
>>> matrix = [
...     [1, 2, 3, 4],
...     [5, 6, 7, 8],
...     [9, 10, 11, 12],
... ]

# 下面的列表解析将转置行和列:
>>> [[row[i] for row in matrix] for i in range(4)]
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
# 此例等同于:
>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     transposed.append([row[i] for row in matrix])
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]
# 还等同于:
>>> transposed = []
>>> for i in range(4):
...     # the following 3 lines implement the nested listcomp
...     transposed_row = []
...     for row in matrix:
...         transposed_row.append(row[i])
...     transposed.append(transposed_row)
...
>>> transposed
[[1, 5, 9], [2, 6, 10], [3, 7, 11], [4, 8, 12]]

del语句

有个方法可以从列表中按索引而不是值来删除一个元素: del 语句。这不同于有返回值的 pop() 方法。 del 语句还可以用于从列表中删除切片或清除整个列表 (我们是将空列表赋值给切片)。

>>> a = [-1, 1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[0]
>>> a
[1, 66.25, 333, 333, 1234.5]
>>> del a[2:4]
>>> a
[1, 66.25, 1234.5]
>>> del a[:]
>>> a
[]

# del 也可以用于删除整个变量:
>>> del a

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