[Python Notes]
lamHo
septembre 2017

Introduction (1) 数据结构

tuple vs list vs array vs dictionary

Python中几种主要的数据结构——容器（container）：

容器 container	特点
元组 tuple	有序不可修改
列表 list	有序
数组 array ( numpy )	有序
字典 dictionary	无序查找速度快 key不可以重复且不可变同一个dict的key/value都可以取任意类型的项目浪费空间

本篇通过比较它们的存储方式和用法，分清这几种数据结构的异同。

list vs tuple
- list 可修改：增减项目，修改项目
- tuple 不可修改：可用于被保护、不需要修改的数据
list vs array
- 内存地址
  - list 所有项目的内存地址可以不连续
  - array 连续的内存空间
- 数据类型
  - list 任意类型的对象
  - array 对对象有限制：一旦声明数据类型，放入的每个项目都是同此类型的对象

tuple 元组
list 列表
array 数组
dictionary 字典
互相之间转换

1. tuple



In [1]:

    
# 定义一个tuple
tuple1 = ('bosco','ricky','pinky')
tuple1









    Out[1]:





('bosco', 'ricky', 'pinky')



In [2]:

    
# 一个项目的 tuple
tuple2 = (5,)
tuple2









    Out[2]:





(5,)



In [3]:

    
# 一次赋多值
x,y,z = tuple1
print(x,y,z)









    



bosco ricky pinky



In [4]:

    
# 用in判断
'bosco' in tuple1









    Out[4]:





True



In [5]:

    
# 索引
tuple1[0]









    Out[5]:





'bosco'



In [6]:

    
# string
tuple("money")









    Out[6]:





('m', 'o', 'n', 'e', 'y')

2. list

list1



In [7]:

    
list1 = [16,2,53,24,5,36,67,80]
list1









    Out[7]:





[16, 2, 53, 24, 5, 36, 67, 80]



In [8]:

    
# 索引 indexing
list1[5]









    Out[8]:





36



In [9]:

    
# 分片 slicing
list1[:5]









    Out[9]:





[16, 2, 53, 24, 5]



In [10]:

    
list1[3:]









    Out[10]:





[24, 5, 36, 67, 80]



In [11]:

    
list1[-3:]









    Out[11]:





[36, 67, 80]



In [12]:

    
list1[1:6]









    Out[12]:





[2, 53, 24, 5, 36]



In [13]:

    
list1[-4:-1]









    Out[13]:





[5, 36, 67]



In [14]:

    
list1[0:6:2]









    Out[14]:





[16, 53, 5]



In [15]:

    
list1[6:0:-2]









    Out[15]:





[67, 5, 53]



In [16]:

    
list1[::-3]









    Out[16]:





[80, 5, 2]



In [17]:

    
# more functions
len(list1)









    Out[17]:





8



In [18]:

    
max(list1)









    Out[18]:





80



In [19]:

    
min(list1)









    Out[19]:





2



In [20]:

    
# 改变元素
list1[1]=30
list1









    Out[20]:





[16, 30, 53, 24, 5, 36, 67, 80]



In [21]:

    
# 增加元素
list1.append(4)
list1









    Out[21]:





[16, 30, 53, 24, 5, 36, 67, 80, 4]



In [22]:

    
list1.sort()
list1









    Out[22]:





[4, 5, 16, 24, 30, 36, 53, 67, 80]

list2



In [23]:

    
# 算数
list2 = ['alpha','beta','gamma','gamma','alpha','alpha']
list2.count('alpha')









    Out[23]:





3



In [24]:

    
list2 = [2,56,8,2,9,9,47,2,2]
list2.count(2)









    Out[24]:





4

list3



In [25]:

    
# 联合list
list3 = [56,8,7,91]
list3_add = [15,32,5]
list3.extend(list3_add)
list3









    Out[25]:





[56, 8, 7, 91, 15, 32, 5]

list4



In [26]:

    
list4 = ['apple','banana','orange','peach']
list4.index('orange')            # 找出该元素位置









    Out[26]:





2



In [27]:

    
list4.insert(2,'cherry')         # 在2号位插入新元素
list4









    Out[27]:





['apple', 'banana', 'cherry', 'orange', 'peach']



In [28]:

    
list4.pop(1)         # 删除1号位元素（并显示被删除的元素）









    Out[28]:





'banana'



In [29]:

    
list4









    Out[29]:





['apple', 'cherry', 'orange', 'peach']



In [30]:

    
list4.remove('orange')        # 删除该元素（不显示被删除元素）
list4









    Out[30]:





['apple', 'cherry', 'peach']

string



In [31]:

    
list('hey')









    Out[31]:





['h', 'e', 'y']



In [32]:

    
sorted('hey')









    Out[32]:





['e', 'h', 'y']



In [33]:

    
sentence = "Take it away"
sentence.find('it')       # i:5









    Out[33]:





5



In [34]:

    
sen1 = ['hello','world','welcome','so','good']
sen2 = 'miao'
sen2.join(sen1)       # join函数（str）：在sen1的每个元素之间插入sen2









    Out[34]:





'hellomiaoworldmiaowelcomemiaosomiaogood'



In [35]:

    
sentence = "I toOK a Photo"
sentence.lower()          # 大写字母转小写









    Out[35]:





'i took a photo'



In [36]:

    
sentence.upper()          # 小写转大写









    Out[36]:





'I TOOK A PHOTO'



In [37]:

    
sentence = "it was my bro"
sentence.replace('bro','sis')         # 替换字符string









    Out[37]:





'it was my sis'

3. array

creat an array by a list



In [38]:

    
import numpy as np

a = np.array([[18., 17., 16.], [14., 19., 18.]])         
a









    Out[38]:





array([[ 18.,  17.,  16.],
       [ 14.,  19.,  18.]])

some functions about array



In [39]:

    
a.ndim      # rank of an array









    Out[39]:





2



In [40]:

    
a.shape       # dimension or shape of an array (result is a tuple)









    Out[40]:





(2, 3)



In [41]:

    
a.size       # total number of items









    Out[41]:





6



In [42]:

    
a.dtype       # type of item (rq. array里面所有item都是同样的类型)









    Out[42]:





dtype('float64')

some functions to creat special array with NumPy

np.arange
np.linspace
np.zeros
np.ones
np.eye
np.diag

np.arange ( a=0,b,step=1 )
从a开始取值，直到b之前
注：如果step不是整数，用linspace更好。



In [43]:

    
np.arange(15)









    Out[43]:





array([ 0,  1,  2,  3,  4,  5,  6,  7,  8,  9, 10, 11, 12, 13, 14])



In [44]:

    
np.arange(3,9)









    Out[44]:





array([3, 4, 5, 6, 7, 8])



In [45]:

    
np.arange(3,9,2)









    Out[45]:





array([3, 5, 7])

np.linspace ( a,b,num=50 )
从a开始取num个值，直到b之前



In [46]:

    
np.linspace(3,9,5)









    Out[46]:





array([ 3. ,  4.5,  6. ,  7.5,  9. ])

np.zeros( shape )



In [47]:

    
np.zeros(3)









    Out[47]:





array([ 0.,  0.,  0.])



In [48]:

    
np.zeros((3,2))









    Out[48]:





array([[ 0.,  0.],
       [ 0.,  0.],
       [ 0.,  0.]])

np.ones( shape )



In [49]:

    
np.ones(3)









    Out[49]:





array([ 1.,  1.,  1.])



In [50]:

    
np.ones((3,2))









    Out[50]:





array([[ 1.,  1.],
       [ 1.,  1.],
       [ 1.,  1.]])

np.eye( N )



In [51]:

    
np.eye(3)









    Out[51]:





array([[ 1.,  0.,  0.],
       [ 0.,  1.,  0.],
       [ 0.,  0.,  1.]])

np.diag( v )



In [52]:

    
np.diag([5,3,6])









    Out[52]:





array([[5, 0, 0],
       [0, 3, 0],
       [0, 0, 6]])

4. dictionary

creat a dictionary

key: value
字典键: 字典值



In [53]:

    
family = {'Dad':'Dickson','Mom':'Sara','Bro':'Bosco'}
family









    Out[53]:





{'Bro': 'Bosco', 'Dad': 'Dickson', 'Mom': 'Sara'}



In [54]:

    
family['Dad']









    Out[54]:





'Dickson'

键不可变，可以是数字、字符串、元组。



In [55]:

    
dict1 = {'a':5,666:'yoooo',(12,'b'):('c','d')}
dict1









    Out[55]:





{'a': 5, 666: 'yoooo', (12, 'b'): ('c', 'd')}

copy a dictionary



In [56]:

    
home = family.copy()
home









    Out[56]:





{'Bro': 'Bosco', 'Dad': 'Dickson', 'Mom': 'Sara'}

check key in dictionary



In [57]:

    
'Mom' in home









    Out[57]:





True



In [58]:

    
'Sis' in home









    Out[58]:





False

check values in dictionary



In [59]:

    
'Bosco' in home.values()









    Out[59]:





True

clear a dictionary



In [60]:

    
family.clear()
family









    Out[60]:





{}

modify a dictionary



In [61]:

    
user = {'name':'Bosco','age':40,'sex':'male'}
user









    Out[61]:





{'age': 40, 'name': 'Bosco', 'sex': 'male'}



In [62]:

    
user['age'] = 32      # 修改一个value
user









    Out[62]:





{'age': 32, 'name': 'Bosco', 'sex': 'male'}



In [63]:

    
user['city'] = 'New York'      # 添加一个项目
user









    Out[63]:





{'age': 32, 'city': 'New York', 'name': 'Bosco', 'sex': 'male'}



In [64]:

    
del user['sex']      # 删除一个项目
user









    Out[64]:





{'age': 32, 'city': 'New York', 'name': 'Bosco'}

5. transform

转 tuple：tuple 函数 ( list / array / dictionary )
转 list：list 函数 ( tuple / array / dictionary )
转 array：np.array 函数 ( tuple / list )



In [65]:

    
list1 = [5,9,88,26,19]
type(list1)









    Out[65]:





list



In [66]:

    
tuple1 = [75,31,4,60]
type(tuple1)









    Out[66]:





list



In [67]:

    
array1 = np.array([62,8,99,6])
type(array1)









    Out[67]:





numpy.ndarray



In [68]:

    
dict1 = {'a':5,666:'yoooo',(12,'b'):('c','d')}
type(dict1)









    Out[68]:





dict

list / array / dictionary 转 tuple



In [69]:

    
l_to_t = tuple(list1)
type(l_to_t)









    Out[69]:





tuple



In [70]:

    
a_to_t = tuple(array1)
type(a_to_t)









    Out[70]:





tuple



In [71]:

    
# key to tuple
d_to_t = tuple(dict1)
d_to_t









    Out[71]:





('a', 666, (12, 'b'))



In [72]:

    
# value to tuple
dv_to_t = tuple(dict1.values())
dv_to_t









    Out[72]:





(5, 'yoooo', ('c', 'd'))

tuple / array / dictionary 转 list



In [73]:

    
t_to_l = list(tuple1)
type(t_to_l)









    Out[73]:





list



In [74]:

    
a_to_l = list(array1)
type(a_to_l)









    Out[74]:





list



In [75]:

    
# key to list
d_to_l = list(dict1)
d_to_l









    Out[75]:





['a', 666, (12, 'b')]



In [76]:

    
# value to list
dv_to_l = list(dict1.values())
dv_to_l









    Out[76]:





[5, 'yoooo', ('c', 'd')]

list / tuple 转 array



In [77]:

    
l_to_a = np.array(list1)
type(l_to_a)









    Out[77]:





numpy.ndarray



In [78]:

    
t_to_a = np.array(tuple1)
type(t_to_a)









    Out[78]:





numpy.ndarray