Python3 CookBook| 數據結構和算法(一)

【注】文章轉載自’https://zhuanlan.zhihu.com/p/31578224’,僅供學習使用
以下測試代碼全部基於 Python3。

Python 提供了大量的內置數據結構,包括列表,集合以及字典。在工作和編碼中,可以說天天和它們打交道,經常碰到查詢,排序和過濾等等這些問題,雖然每次解決這些問題並不困難,但總感覺代碼寫的很麻煩,不夠優雅。

最近通過閱讀《Python3 CookBook》,瞭解了一些更優秀的方法,做一些簡單記錄,與大家分享

1.解壓可迭代對象賦值給多個變量

我們都知道,一個序列是可以賦值給多個變量的,就像下面這樣:

In [7]: p = (1, 2, 3)

In [8]: x, y, z = p

In [9]: x
Out[9]: 1

但是如果接受變量個數和序列個數不一致,就會報錯,如果你不知道元素個數的話,可以採用下面這樣的方式:

In [10]: x, *y = p

In [11]: y
Out[11]: [2, 3]

通過這種星號的方式,就可以解壓不確定個數或任意個數的可迭代對象了,是不是很棒呢?
那麼,用這個方法可以解決哪些問題呢?
先來看一種情況,現在有一個序列,去掉第一個數和最後一個數,然後求剩下數的平均值。
這個問題很簡單,我的第一反應是循環求和,然後計算平均值,顯然很麻煩。這時候星號表達式就派上用場了:

def drop_first_last(items):
  first, *middle, last = items
  return avg(middle)

再看一種情況,比如字符串的分割:

In [12]: line = 'drwxr-xr-x  41 zyx  staff   1.4K 11 24 08:53 zyx'

In [13]: info, *fields, homedir = line.split(' ')

In [14]: info
Out[14]: 'drwxr-xr-x'

In [15]: homedir
Out[15]: 'zyx'

2.保留最後N個元素

這個問題也是經常會遇到的,比如只取文件中滿足要求的前五行,或者只返回滿足要求的最新十條數據。我的第一反應是列表,然後通過 push 和 pop 來操作列表來實現。
其實通過 collections.deque 可以很容易解決這個問題,使用 deque(maxlen=N) 構造函數新建一個固定大小的隊列。當新元素加入並且這個隊列已滿時,最先進入隊列的元素便會被移除,符合先進先出的原則。

In [16]: from collections import deque

In [17]: q = deque(maxlen=3)

In [18]: q.append(1)

In [19]: q.append(2)

In [20]: q.append(3)

In [21]: q
Out[21]: deque([1, 2, 3])

In [22]: q.append(4)

In [23]: q
Out[23]: deque([2, 3, 4])

如果沒有設置 maxlen 則是一個無限大小的隊列,可以通過 appendleft 和 pop 在隊首和隊尾添加刪除元素。

3.字典中的鍵映射多個值

現在有一個需求 ,構建一個字典,key是用戶ID,value爲一個列表,列表元素可以使名字,電話等等,大概是這樣:

d = {'id': ['name', 'phone']}

如果我們自己構建字典,可能會向下面這樣來實現:

d = {}
for key, value in items:
  if key not in d:
    d[key] = value
  d[key].append(value)

很麻煩,如果使用 collections 的 defaultdict 就很簡單了。defaultdict 的一個特徵就是它會自動初始化每個 key 剛開始對應的值,所以我們只關注添加元素操作就可以了。

優化後代碼就變成了這樣:

d = defaultdict(list)
for key, value in items:
  d[key].append(value)

4.字典排序

字典是無序的,但如果需要控制字典中元素的順序呢?可以使用collections 中的OrderedDict,如下:

d = OrderedDict()
d['foo'] = 1
d['bar'] = 2
d['spam'] = 3
d['grok'] = 4
# Outputs "foo 1", "bar 2", "spam 3", "grok 4"

for key in d:
  print(key, d[key])

OrderedDict內部維護這一根據鍵插入順序排序的雙向鏈表,每次新元素插入時,便會被放在鏈表尾部,對於已經存在的鍵,並不會改變鍵的順序。

但需要注意的是,OrderedDict的大小是普通字典的兩倍,所以在構建一個需要大量 OrderedDict實例的數據結構時,就要考慮大量內存消耗的影響了。

5.字典的運算

如何取出字典中的最小值,或者對字典進行排序呢?
首先我們來看看普通數學運算函數

In [25]: d = {'a': 11, 'b': 43, 'c': 3, 'd': 65}

In [26]: min(d)
Out[26]: 'a'

他比較的邏輯是直接比較key, 然後取出對應的 key,但如果要比較value呢?

In [28]: min(d.values())
Out[28]: 3

結果是正確的,但似乎並不完美,如果鍵值一起返回就完美了。這時候就該 zip 登場了,它的作用是可以使鍵和值反轉過來。

In [29]: min(zip(d.values(), d.keys()))
Out[29]: (3, 'c')

它直接返回了值最小的鍵和值,這樣就很好了,不管需要哪個信息都可以直接使用。如果要對這個字典排序的話也很簡單:

In [34]: sorted(zip(d.values(), d.keys()))
Out[34]: [(3, 'c'), (11, 'a'), (43, 'b'), (65, 'd')]
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