當你需要紀錄1個朋友的電話號碼
-> 開1個變數

當你需要紀錄100個朋友的電話號碼
-> 開100個變數?

當你需要紀錄全台灣\(2 \times 10^{7}\)人的電話號碼
-> 開\(2 \times 10^{7}\)個變數???!!?!?

電話簿

像這樣把很多資料綁在一起
變成一個資料們的組合，統一管理
這樣的概念就是資料結構

而「結構」這個名稱
則是跟儲存這些資料的方法有關

例如：
把資料排成一排儲存 → 陣列
把資料用樹狀結構儲存 → 樹

特點

1. 陣列的一種
2. 可任意變換調整大小
3. 一個list可以儲存任何東西，不一定要同個型態

備註
list中文翻譯：「鏈結串列」
不同於陣列的資料結構
但Python把類似陣列的資料結構叫做list
是很糟糕的翻譯

a = [1, 2, 3, 4]
a = list(1, 2, 3, 4)

建立

a = [1, '2', True, [3, 4, 5]]

list裡面可以塞任何東西，甚至另外一個list

a = [[1, 2, 3],
     [4, 5, 6],
     [7, 8, 9]]

二維list
list裡面都是裝list

a = [2 for i in range(5)]  # 2 2 2 2 2
a = [i for i in range(4)]  # 0 1 2 3
a = [i*2 + 5 for i in range(3)]  # 5 7 9

用for迴圈建立一個list
這個做法叫做Comprehension

把一個整數list輸入進來
(Ex. 輸入為4 2 4 3)

a = list(map(int, input().split(' ')))

1. split(' ')會以空白符號當作隔板，把一個字串切成好幾段
2. map(int, …)會把序列裡面的所有東西變成int
3. list()會把map處理好的序列變成一個list

a = [1, 2, 3, 4]
print(a[0])  # 1
print(a[2])  # 3

跟C++一樣，用中括號
第一個東西的索引值一樣是0

a = [[1, 2, 3],
     [4, 5, 6],
     [7, 8, 9]]
 
print(a[0][1])  # 2
print(a[2][0])  # 7

二維list取值

a = [1, 2, 3, 4]
print(a[-1])  # 4
print(a[-3])  # 2

Python索引值可以是負的!

(不常用用法)

a = [1, 2, 3, 4]
x, y, z, w = a
print(x, y, z, w)  # 1 2 3 4
 
x, y, z = a  # 錯誤

可以用變數接收list的每一項
注意，變數個數 = list長度

(更奇怪用法)

a = [1, 2, 3, 4]
 
x, y, *z = a  # 1, 2, [3, 4]
x, *y, z = a  # 1, [2, 3], 4
*x, y, z = a  # [1, 2], 3, 4

請注意，*不是指標！
前面加*代表其他變數取完值
剩下的廚餘(?)都會給這個變數

Python超好用語法

• slice

slice
取得資料組裡面一段連續區間

a[開始:結束:間隔]

• 開始: 預設是0
• 結束: 預設是最後一個(包含)
• 間隔: 預設是1
  (有沒有發現其實跟range一樣?)

a = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print(a[2:4])  # 2 3
print(a[:4])   # 0 1 2 3
print(a[2:])   # 2 3 4 5
print(a[:])    # 0 1 2 3 4 5
print(a[::-1]) # 5 4 3 2 1 0

a = [0, 0, 0, 0]
a[2] = 1
print(a)  # 0, 0, 1, 0

直接修改

a = [1, 2, 3, 4]
a.append(5)  # 1 2 3 4 5
 
a.extend([6, 7, 8])  # 1 2 3 4 5 6 7 8
a += [9, 10, 11]  # 1 2 3 4 5 ... 9 10 11

新增

a = [1, 3, 4, 5]
a.insert(1, 2)  # 1 2 3 4 5

插入2到a[1]
後面的資料會被往後擠

a = [1, 2, 2.5, 3, 4, 5]
a.pop()  # 1 2 2.5 3 4
a.pop(2)  # 1 2 3 4
a.remove(3)  # 1 2 4

刪除

• pop: 刪除指定位置
• remove: 刪除指定資料
  • 如果資料有重複 → 刪除第1個出現的

a = [1, 2, 3, 4]
 
a.clear()
print(a)  # []
 
del a
print(a)  # Error

• clear: 清空list
• del: 刪除整個list

a = [1, 2, 3, 4]
a.reverse()  # 4, 3, 2, 1

原地反轉list

a = [1, 2, 3, 4]
b = a[:]
b = a.copy()
b = [i for i in a]
 
b = a  # Not Suggested!

複製一個list
不要用b = a!
詳細原因等等會介紹

a = [1, 2, 3, 4]
print(len(a))  # 4

取得長度

a = [1, 2, 3, 4, 4, 4, 4]
print(a.count(4))  # 4
print(a.index(4))  # 3

• count: 檢查出現幾次
• index: 檢查第一次出現的位置
  • 找不到就會發生錯誤

a = [1, 2, 3, 4, 5]
if 3 in a:
    print("YES")
else:
    print("NO")
    
# YES

檢查資料有沒有出現

a = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in range(len(a)):
    print(a[i])  # 1 2 3 4 5

用索引值遍歷

a = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in a:
    print(i)  # 1 2 3 4 5

enumerate() 函式

a = ['a', 'b', 'c', 'd']
for item in enumerate(a):
    print(item)
 
"""
(0, 'a')
(1, 'b')
(2, 'c')
(3, 'd')
"""

enumerate - 枚舉
把a裡面的物件列舉出來
用括號包著
左邊是索引值，右邊是物件

a = ['a', 'b', 'c', 'd']
for index, item in enumerate(a):
    print(index, item)
    
"""
0 'a'
1 'b'
2 'c'
3 'd'
"""

也可以用兩個變數，一個存索引值，另一個存物件

a = ['a', 'b', 'c', 'd']
for index, item in enumerate(a, start=97):
    print(index, item)
 
"""
97 a
98 b
99 c
100 d
"""

可以自己指定開始值，不一定是索引值
(補充:a的ascii碼是97, b是98, 依此類推)

還記得嗎?

• list可以任意調整大小
• list可以儲存任何元素
• 複製list時不要用a = b
  上面這些特性都跟list的運作原理有關!

\我大指標/

(可以動態調整大小其實跟C++的vector幾乎一樣)

特點

1. 陣列的一種
2. 不能任意調整大小
3. tuple不能新增/修改刪除某個物件，
   建立tuple以後就不能再動
4. 一個tuple可以儲存任何東西，不一定要同型態

備註
雖然tuple不能任意修改某個物件
但是tuple裡面有list的話仍可以修改那個list
(這跟tuple的原理有關)

備註
tuple因為不能修改
所以能做的操作比list會少很多
而且能做的操作跟list的幾乎一樣

a = 1, 2, 3, 4
a = (1, 2, 3, 4)
a = tuple(1, 2, 3, 4)

建立
可以不需要括弧
但是有括弧比較好看

a = ((1, 2, 3),
     (4, 5, 6),
     (7, 8, 9))

二維tuple
tuple裡面都是裝tuple

a = tuple(2 for i in range(5))  # 2 2 2 2 2
a = tuple(i for i in range(4))  # 0 1 2 3
a = tuple(i*2 + 5 for i in range(3))  # 5 7 9

跟list一樣可以用for迴圈建立一個tuple
(還記得嗎?這個做法叫做Comprehension)

a = (2 for i in range(3))
print(type(a))

注意，不可以只有括號，要使用tuple()函式
否則a不會是一個tuple而是一個generator
(之後會教到什麼是generator :P)

a = (1, 2, 3, 4)
print(a[0])  # 1
print(a[2])  # 3

跟list一樣，用中括號
第一個東西的索引值一樣是0

a = (1, 2, 3, 4)
print(a[-1])  # 4
print(a[-3])  # 2

Python索引值可以是負的

(不常用用法)

a = (1, 2, 3, 4)
x, y, z, w = a
print(x, y, z, w)  # 1 2 3 4
 
x, y, z = a  # 錯誤

跟list一樣，可以用變數接收tuple的每一項
注意，變數個數 = tuple長度

(更奇怪用法)

a = (1, 2, 3, 4)
 
x, y, *z = a  # 1, 2, (3, 4)
x, *y, z = a  # 1, (2, 3), 4
*x, y, z = a  # (1, 2), 3, 4

請注意，*不是指標！
前面加*代表其他變數取完值
剩下的廚餘(?)都會給這個變數

a = (0, 1, 2, 3, 4, 5)
print(a[2:4])  # 2 3
print(a[:4])   # 0 1 2 3
print(a[2:])   # 2 3 4 5
print(a[:])    # 0 1 2 3 4 5
print(a[::-1]) # 5 4 3 2 1 0

跟list一樣可以用slice

a = (1, 2, 3, 4)
print(len(a))  # 4

取得長度

a = (1, 2, 3, 4, 4, 4, 4)
print(a.count(4))  # 4
print(a.index(4))  # 3

• count: 檢查出現幾次
• index: 檢查第一次出現的位置
  • 找不到就會發生錯誤

a = (1, 2, 3, 4, 5)
if 3 in a:
    print("YES")
else:
    print("NO")
    
# YES

檢查資料有沒有出現

a = (1, 2, 3, 4, 5)
for i in range(len(a)):
    print(a[i])  # 1 2 3 4 5

用索引值遍歷

a = (1, 2, 3, 4, 5)
for i in a:
    print(i)  # 1 2 3 4 5

enumerate() 函式

a = ('a', 'b', 'c', 'd')
for item in enumerate(a):
    print(item)
 
"""
(0, 'a')
(1, 'b')
(2, 'c')
(3, 'd')
"""

enumerate - 枚舉
把a裡面的物件列舉出來
用括號包著
左邊是索引值，右邊是物件

a = ('a', 'b', 'c', 'd')
for index, item in enumerate(a):
    print(index, item)
    
"""
0 'a'
1 'b'
2 'c'
3 'd'
"""

也可以用兩個變數，一個存索引值，另一個存物件

a = ('a', 'b', 'c', 'd')
for index, item in enumerate(a, start=97):
    print(index, item)
 
"""
97 a
98 b
99 c
100 d
"""

可以自己指定開始值，不一定是索引值
(補充:a的ascii碼是97, b是98, 依此類推)

tuple的實作方式跟list幾乎一樣
只是他多了很多奇怪優化方式

• tuple不能做的事情很多，但是速度比list快

結論

速度：tuple > list
便利性：list > tuple