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title: 03-1 Python資料結構
tags: Python小社課
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## 03-1 Python資料結構
###### - Python 小社課 -
###### **Gino**
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## 資料結構介紹
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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?
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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???!!?!?
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**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
---
## Python內建資料結構
- **◆list◆**
- tuple
- set
- dict
---
## list - 列表
**Python內建資料結構 - 1**
----
**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
---
### **list的用法**
- **◆建立◆**
- 取值
- 修改
- 檢查
- 遍歷
----
```python=
a = [1, 2, 3, 4]
a = list(1, 2, 3, 4)
```
建立
----
```python=
a = [1, '2', True, [3, 4, 5]]
```
list裡面可以塞任何東西，甚至另外一個list
----
```python=
a = [[1, 2, 3],
[4, 5, 6],
[7, 8, 9]]
```
**二維list**
list裡面都是裝list
----
```python=
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)
```python=
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
----
---
### **list的用法**
- 建立
- **◆取值◆**
- 修改
- 檢查
- 遍歷
----
```python=
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
----
```python=
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**
----
```python=
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)
```python=
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)
```python=
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?)
----
```python=
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
```
---
### **list的用法**
- 建立
- 取值
- **◆修改◆**
- 檢查
- 遍歷
----
```python=
a = [0, 0, 0, 0]
a[2] = 1
print(a) # 0, 0, 1, 0
```
直接修改
----
```python=
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
----
```python=
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
----
```python=
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
----
```python=
a = [1, 2, 3, 4]
a.clear()
print(a) # []
del a
print(a) # Error
```
- clear: 清空list
- del: 刪除整個list
----
```python=
a = [1, 2, 3, 4]
a.reverse() # 4, 3, 2, 1
```
原地反轉list
----
```python=
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
---
### **list的用法**
- 建立
- 取值
- 修改
- **◆檢查◆**
- 遍歷
----
```python=
a = [1, 2, 3, 4]
print(len(a)) # 4
```
取得長度
----
```python=
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
----
```python=
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
---
### **list的用法**
- 建立
- 取值
- 修改
- 檢查
- **◆遍歷◆**
----
```python=
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
----
```python=
a = [1, 2, 3, 4, 5]
for i in a:
print(i) # 1 2 3 4 5
```
----
#### enumerate() 函式
----
```python=
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**
----
```python=
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
----
```python=
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)
---
### list的運作原理
----
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)
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
---
## Python內建資料結構
- list
- **◆tuple◆**
- set
- dict
---
## tuple - 元組
**Python內建資料結構 - 2**
----
**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
5. 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)
---
### **tuple的用法**
- **◆建立◆**
- 取值
- 檢查
- 遍歷
----
**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
----
```python=
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
----
```python=
a = ((1, 2, 3),
(4, 5, 6),
(7, 8, 9))
```
**二維tuple**
tuple裡面都是裝tuple
----
```python=
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**)
----
```python=
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)
---
### **tuple的用法**
- 建立
- **◆取值◆**
- 檢查
- 遍歷
----
```python=
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
----
```python=
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)
```python=
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)
```python=
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=
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
---
tuple唯一能做的修改(至少我想到的)
只有刪除整個tuple
```python=
a = (1, 2, 3, 4)
del a
```
---
### **tuple的用法**
- 建立
- 取值
- **◆檢查◆**
- 遍歷
----
```python=
a = (1, 2, 3, 4)
print(len(a)) # 4
```
取得長度
----
```python=
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
----
```python=
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
---
### **tuple的用法**
- 建立
- 取值
- 檢查
- **◆遍歷◆**
----
```python=
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
----
```python=
a = (1, 2, 3, 4, 5)
for i in a:
print(i) # 1 2 3 4 5
```
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#### enumerate() 函式
----
```python=
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**
----
```python=
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
----
```python=
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)
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### tuple的運作原理
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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**
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### 結論
速度：tuple > list
便利性：list > tuple
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
<!-- ***************************************** -->
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## 練習題
- 0026倒背如流(★★)
- 0028墊底master(52分子題分)(★★★)
- 0024社團點點名(★★★★)
- 0029完美的序列(★★★★★)
- 0025甜甜圈(★★★★★)
註：墊底master要拿100分需使用二分搜演算法
但前52分只要熟悉list就可以了！
<!-- 雜湊 -->
<!-- set -->
<!-- dict -->
<!-- string -->
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