【Python基礎(chǔ)】盤點(diǎn) Python 10 大常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（上篇）
我的施工之路
上圖施工計(jì)劃，已完成專題：
4列表專題
Python 常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)目的
這個(gè)專題，盡量使用最精簡的文字，借助典型案例盤點(diǎn)Python常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
如果你還處于Python入門階段，通常只需掌握list、tuple、set、dict這類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，做到靈活使用即可。
然而，隨著學(xué)習(xí)的深入，平時(shí)遇到實(shí)際場景變復(fù)雜，很有必要去了解Python內(nèi)置的更加強(qiáng)大的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)deque、heapq、Counter、OrderedDict、defaultDict、ChainMap，掌握它們，往往能讓你少寫一些代碼且能更加高效的實(shí)現(xiàn)功能。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)第一階段：掌握它們的基本用法，使用它們解決一些基本問題；
學(xué)習(xí)第二階段：知道何種場景選用哪種最恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，去解決題問題；
學(xué)習(xí)第三階段：了解內(nèi)置數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的背后源碼實(shí)現(xiàn)，與《算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》這門學(xué)問里的知識聯(lián)系起來，打通任督二脈。
下面根據(jù)定義的這三個(gè)階段，總結(jié)以下10種最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：
1 list
基本用法 廢話不多說，在前面單獨(dú)有一個(gè)專題詳述了list的使用列表專題
使用場景 list 使用在需要查詢、修改的場景，極不擅長需要頻繁插入、刪除元素的場景。
實(shí)現(xiàn)原理 list對應(yīng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的線性表，列表長度在初始狀態(tài)時(shí)無需指定，當(dāng)插入元素超過初始長度后再啟動動態(tài)擴(kuò)容，刪除時(shí)尤其位于列表開始處元素，時(shí)間復(fù)雜度為O(n)
2 tuple
元組是一類不允許添加刪除元素的特殊列表，也就是一旦創(chuàng)建后續(xù)決不允許增加、刪除、修改。
基本用法 元組大量使用在打包和解包處，如函數(shù)有多個(gè)返回值時(shí)打包為一個(gè)元組，賦值到等號左側(cè)變量時(shí)解包。
In?[22]:?t=1,2,3?????????????????????????????????????????
In?[23]:?type(t)??????????????????????????????
Out[23]:?tuple
實(shí)際創(chuàng)建一個(gè)元組實(shí)例
使用場景 如果非常確定你的對象后面不會被修改，則可以大膽使用元組。為什么？因?yàn)橄啾扔趌ist, tuple實(shí)例更加節(jié)省內(nèi)存，這點(diǎn)尤其重要。
In?[24]:?from?sys?import?getsizeof??????????????????????????????????????????????
In?[25]:?getsizeof(list())??????????????????????????????????????????????????????
Out[25]:?72?#?一個(gè)list實(shí)例占用72個(gè)字節(jié)
In?[26]:?getsizeof(tuple())?????????????????????????????????????????????????????
Out[26]:?56?#?一個(gè)tuple實(shí)例占用56個(gè)字節(jié)
所以創(chuàng)建100個(gè)實(shí)例，tuple能節(jié)省1K多字節(jié)。
3 set
基本用法 set是一種里面不能含有重復(fù)元素的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這種特性天然的使用于列表的去重。
In?[27]:?a=[3,2,5,2,5,3]????????????????????????????????????????????????????????
In?[28]:?set(a)?????????????????????????????????????????????????????????????????
Out[28]:?{2,?3,?5}
除此之外，還有知道set結(jié)構(gòu)可用于兩個(gè)set實(shí)例的求交集、并集、差集等操作。
In?[29]:?a?=?{2,3,5}????????????????????????????????????????????????????????????
In?[30]:?b?=?{3,4,6,2}??????????????????????????????????????????????????????????
In?[31]:?a.intersection(b)?#?求交集??????????????????????????????????????????????????????
Out[31]:?{2,?3}
使用場景 如果只是想緩存某些元素值，且要求元素值不能重復(fù)時(shí)，適合選用此結(jié)構(gòu)。并且set內(nèi)允許增刪元素，且效率很高。
實(shí)現(xiàn)原理 set在內(nèi)部將值哈希為索引，然后按照索引去獲取數(shù)據(jù)，因此刪除、增加、查詢元素效果都很高。
4 dict
基本用法 dict 是Python中使用最頻繁的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，字典創(chuàng)建由通過dict函數(shù)、{}寫法、字典生成式等，增刪查元素效率都很高。
d?=?{'a':1,'b':2}?#?{}創(chuàng)建字典
#?列表生成式
In?[38]:?d?=?{a:b?for?a,b?in?zip(['a','b'],[1,2])}??????????????????????????????
In?[39]:?d??????????????????????????????????????????????????????????????????????
Out[39]:?{'a':?1,?'b':?2}
使用場景 字典尤其適合在查詢多的場景，時(shí)間復(fù)雜度為O(1). 如leetcode第一題求解兩數(shù)之和時(shí)，就會使用到dict的O(1)查詢時(shí)間復(fù)雜度。
同時(shí)，Python類中屬性值等信息也都是緩存在__dict__這個(gè)字典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。
但是值得注意，dict占用字節(jié)數(shù)是list、tuple的3、4倍，因此對內(nèi)存要求苛刻的場景要慎重考慮。
In?[40]:?getsizeof(dict())??????????????????????????????????????????????????????
Out[40]:?248
實(shí)現(xiàn)原理 字典是一種哈希表，同時(shí)保存了鍵值對。
以上4種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相信大家都已經(jīng)比較熟悉，因此我言簡意賅的介紹一遍。接下來再詳細(xì)的介紹下面6種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及各自使用場景，會列舉更多的例子。
5 deque
6 Counter
7 OrderedDict
8 heapq
9 defaultdict
10 ChainMap
雖然每天下班回來很累了，我依然要求自己盡量別到處轉(zhuǎn)載、到處去網(wǎng)上找熱點(diǎn)。
為什么呢？
一是近三年來養(yǎng)成的總結(jié)習(xí)慣依然驅(qū)動我去多寫原創(chuàng)；
二來個(gè)人認(rèn)為：原創(chuàng)代表一種態(tài)度、一種真誠，一種對初心的堅(jiān)守。
當(dāng)然最后也是最重要的，還有大家的期待和等候，如果你們再多多支持原創(chuàng)，整個(gè)三連就更好了，這是對我的一個(gè)最積極的反饋。
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