Python3 CookBook | 數據結構和算法（一）

崔曉明發布于2019-07-31 11:01 / 1851人閱讀

摘要：提供了大量的內置數據結構，包括列表，集合以及字典。這個問題很簡單，我的第一反應是循環求和，然后計算平均值，顯然很麻煩。這時候就該登場了，它的作用是可以使鍵和值反轉過來。

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以下測試代碼全部基于 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并不困難，但總感覺代碼寫的很麻煩，不夠優雅。

最近通過閱讀《Python3 CookBook》，了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

但如果接收的變量個數和序列元素個數不一致，就會報錯，如果你不知道元素個數的話，可以采用下面這樣的方式：

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？

那么，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，去掉第一個數和最后一個數，然后求剩下數的平均值。

這個問題很簡單，我的第一反應是循環求和，然后計算平均值，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、保留最后 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，然后通過 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。當新元素加入并且這個隊列已滿時，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 為一個列表，列表元素可以是名字，電話等等，大概是這樣：

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

如果我們自己構建這個字典，可能會像下面這樣來實現：

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 的一個特征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。

優化后代碼就變成了這樣：

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

4、字典排序

字典是無序的，但如果要控制字典中元素的順序呢？可以使用 colletions 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 內部維護這一個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，對于已經存在的鍵，并不會改變鍵的順序。

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？

首先我們來看看直接使用普通的數學運算函數

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

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

它比較的邏輯是直接比較 key，然后取出對應的 key，但如果要比較 value 呢？

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

結果是正確的，但似乎并不完美，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")]

先寫這么多吧，未完待續。。。

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Python3 CookBook | 數據結構和算法（二）

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