马哥博客作业第二周
线性数据结构
一、内建常用数据结构
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序列sequence
- 字符串str、字节序列bytes、bytearray
- 列表list、元组tuple
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键值对
- 集合set、字典dict
二、线性数据结构
线性表
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线性表：是一种抽象的数学概念，是一组元素的序列的抽象，它由有穷个元素组成（0个或任意个）
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顺序表：使用一大块连续的内存顺序存储中的元素，称为顺序表，或称连续表
在顺序表，元素的关系使用顺序表的存储顺序自然地表示
- 链接表：在存储空间中将分散存储的元素链接起来，这种实现称为链接表，简称链表
列表如同地铁站排好的队伍，有序，可以插队，离队，可以索引。
链表如同操场上手拉手的小朋友，有序但排列随意。或则可以想象成一串带线的珠子，随意盘放在桌子上。也可以离队、插队，也可以索引。
列表list
列表是非常这样的数据结构，对气内存结构何操作方法需熟记于心
初始化
索引
索引,也叫下标，分为正索引，负索引
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正索引：从左至右，从0开始，为列表中每一个元素编号
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负索引：从右到左，从-1开始，
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正负索引都不可越界，否则引发异常IndexError
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列表通过列表可以通过索引访问。 list[index] ,index就是索引，使用中括号访问
使用索引定位访问元素的时间复杂度为O（1），这是最快的方式，是列表最好的使用方式。
列表中的常用方法
查询
标注：value 需要查找的值
start 查找范围的起始索引
stop 查找范围的结束索引
int 返回值时int类型，即值对应的索引
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index(value[,start[,stop]])->int
通过value值，从指定区间查找列表内的元素是否匹配，匹配第一个就立即返回其对应索引，匹配不到，抛出异常ValueError
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count(value)
返回列表中匹配value的次数
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时间复杂度
index和count方法是O(n)
随着列表数据规模的增大，而效率下降
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如何返回列表元素的个数？如何遍历？如何设计高效？
len()
修改
list[index] = value
将列表中索引为index的值修改为value,注意index索引不能超界
增加单个元素
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append(object)->None
在列表尾部追加元素object
返回值None就意味着没有新的列表产生，就地修改
时间复杂度O(1)
object需要插入的元素
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insert(index,object)->None
在指定索引index处插入元素object。
返回值None就意味着没有新的列表产生，就地修改。
时间复杂度O(n)
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索引能超上下界吗？
超越上界，尾部追加
超越下界，头部追加
增加多个元素
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extend(iterable)->None
将可迭代对象的元素追加到尾部，返回值None.
就地修改
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+list
将两个列表链接起来，产生一个新的列表，原列表不变。
本质上是调用了__add()__方法
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*list
重复操作，将本列表元素重复n次，返回新的列表
在python中一切皆对象，而对象都是引用类型，可以理解为一个地址指针指向这个对象。
但是，字面常量字符串、数值等表现却不像引用类型，暂时称为简单类型。
元组，字典，列表，包括以后学习的类和势力都可以认为是引用类型。
可以认为简单类型直接存在列表中，而引入类型只是把引用地址存在了列表中。
删除元素
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remove(value)->None 从左至右查找第一个匹配value的值，移除该元素，返回None.就地修改。效率比较低,会产生元素的挪动。
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pop([index])->item
删除指定索引index位置的元素，如果不指定，默认从列表尾部删除。返回被删除元素的对象。
index 需要删除元素所在位置的索引。如果不是从尾部删除，会产生元素的挪动。时间复杂度最大为O(n),如果从尾部删除，时间复杂度为O(1)
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clear()->None
清除列表索引元素，剩下一个空列表，就地修改
反转
reverse()->None 将列表元素反转，返回None。就地修改
这种方法最好不用，可以倒着读取，都不要反转
排序
- sort(key=None,reverse=False)->None 对列表元素进行排序，就地修改，默认升序 key 一个函数，指定key如何排序 lst.sort(key=function) reverse反转，默认值为False,表示升序，如果指定reverse=Ture,反转降序
in成员操作
列表复制
copy()->list 会返回一个新列表。注意copy是浅拷贝，如果列表中的值有引用类型，只会复制引用类型的地址。
如果想使用影子拷贝，也叫深拷贝。深拷贝遇到引用类型，会在内存中重新创建一个和引用类型所指向的对象。
copy模块提供了deepcopy方法可以达到深拷贝 一般情况下，大多数语言提供的默认复制都是浅拷贝
元组
一个有序的元素组成的集合
使用小括号（）表示
元组是不可变对象
初始化
索引
与列表规则一样，不可以超界
元组常用方法
查询
与列表一样，时间复杂度也一样 index count len等
增删改
元组元素的个数在初始化的时候已经定义好了，所以不能为元组增加元素、也不能从中删除元素、也不能修改元素的内容。
字符串
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一个个字符串组成的有序的序列，是字符的集合
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使用单引号，双引号，三引号引住的字符序列
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字符串是不可变对象，是字面常量
python3起，字符串都是unicdoe类型
初始化
索引
字符串是序列，支持下标访问。但不可改变，不可以修改元素。
连接
+加号
- 将两个字符串连接起来，返回一个新的字符串
join方法
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sep.join(iterable)
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使用指定字符串作为分隔符，将可迭代对象中字符串使用分隔符拼接起来
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返回新的字符串
字符查找
index(sub[,start[,end]])->int #在指定的区间[start,end)，从左到右，查找子串sub。找到返回索引，没找到抛出异常ValueError（如果不设置start和end就在整个字符串中查找）
rindex(sub[,start[,end]])->int #在指定的区间[start,end)，从右到左，查找子串sub。找到返回索引，没找到抛出异常ValueError（如果不设置start和end就在整个字符串中查找）
标注：
- sub 要查找的字符串
- start 查找区间的起始索引
- end 查找区间的结束索引（不包含结束索引）
index方法和find方法很像，不好的地方在于找不到抛异常，推荐使用find方法
分割
替换
移除
首位判断
其他函数
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upper()大写
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lower()小写
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swapcase()交换大小写
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isalnum() bool是否是字母和数字组成
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isalpha()是否是字母
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isdecimal()是否只包含十进制数字
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isdigit()是否全部数字（0-9）
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isidentifier()是不是字母和下划线开头、其他都是字母、数字、下划线
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islower()是否都是小写
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isupper()是否全部大写
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isspace()是否包含空白字符
其他格式打印函数中文几乎不用
格式化
简单的使用+或者join也可以拼接字符串，但是需要先转换数据到字符串才能拼接
C风格printf-style
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占位符：使用%和格式字符，例：%5 %d
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修饰符：在占位符中还可以插入修饰符，例：%03d
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format % values
- format是格式字符串，values是被格式的值
- 格式字符和被格式的值之间使用%
format函数
在python2.5之后，字符串类型提供了format函数，功能更强大，鼓励使用。
”{}{xxx}”.format(*args,**kwargs)->str
args是位置参数，是一个元组
kwargs是关键字参数，是一个字典
{}花括号为占位符，表示按照顺序匹配参数，{n}表示取位置参数args[n]对应的值
{xxx}其中xxx为关键字名称，表示在关键字参数kwargs中搜索名称一致的参数对应值
{{}}表示打印花括号（注意：双符号表示转译输出）
编码与解码
编码：str —> bytes 将字符串这个字符序列使用指定字符集encode编码为一个个字节组成的序列bytes
解码：bytes或byte array=>str，将一个个字节按某种指定字符集解码为一个个字符串组成的字符串
注意：这里的1指的是字符1，不是数字1 utf-8、gbk都兼容了ASCII
字节序列
python3中引入两种新类型： bytes（不可变字节序列） byte array（可变字节数组）
bytes（不可变字节序列）
初始化
索引
print（b'abcd'[2]) 返回int，指定是本字节对应的十进制数
bytes操作方法
大部分方法和str类似，都是不可变类型，所以方法很多都一样。只不过bytes方法，输入的是bytes输出的也是bytes
b'abcdef'.replace(b'f',b'z')
b'abc'.find(b'c')
类方法构造
bytes就是字节序列，最好书写的方式就是16进制的字符串表达，例如‘6162 6a 6b’，这个字符串的空格将被忽略。
十六进制表达
一个bytes对象，就是应该给字节的序列，完全可以把每个字节用16进制表示 例'abcde'.encode().hex() 返回字符串
byte array（可变字节数组）
初始化
索引
print(bytearray(b'abcd')[2]) 返回int，指定是本字节对应的十进制数
byte array操作方法
和bytes类似
b'abcdef'.replace(b'f',b'z') b'abc'.find(b'c')
类方法构造
byte array就是字节数组，最好书写方式就是十六进制的字符串表达，例如'6162 6a 6b',这个字符串中的空格将被忽略
更多操作方法
由于byte array类型是可变数组，所以，又类似列表
- append（int）尾部追加一个元素
- insert（index，int）在指定索引位置插入元素
- extend（iterable_of_ints）将一个可迭代的整数集合追加到当前byte array
- pop（index=-1）从指定索引异除元素，默认从尾部移除
- remove（value）找到第一个value移除，找不到抛ValueError异常
- 注意：上述方法若需要使用int类型，值在[0，255]
- clear()清空byte array
- reverse（）翻转byte array，就地修改
字节序
内存中对于一个超过译者字节数据的分布方式
- 大端模式，big-endian；小端模式，litter-endian
- intel x86 cpu 使用小端模式
- 网络传输更多使用大端模式
- Windows、Linux使用小端模式
- mac os 使用大端模式
- Java虚拟机是大端模式
int和bytes互转
int.from_bytes(bytes,byteorder)
- 按照指定字节序，将一个字节序表示成整数
int.to_bytes(length,byteorder)
- 按照指定字节序，将一个整数表达成一个指定长度的字节序列
线性结构
线性结构特征：
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可迭代for... in
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有长度，通过len（x）获取，容器
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通过整数下标可以访问元素。正索引、负索引 可切片
已经学习过的线性结构：list、tuple、str、bytes、byte array
切片
sequence[start:stop]
sequence[start:stop:step]
- 通过给定索引区间获得线性结构的一部分数据
- start、stop、step为整数，可以是正整数，负整数，零
- start为0时，可以省略
- stop为末尾时，可以省略
- step为1时，可以省略
- 切片时，索引超过上界（右边界），就取到末尾；超过下界（左边界），取到开头
在序列上使用切片[start：stop]，子区间索引范围（start，stop),相当于从start开始指向stop的方向上获取数据
默认step为1，表示向右；步长为负数，表示向左
如果子区间方向和步长方向不一致，直接返回当前类型的”空对象“
如果子区间方向和步长方向一致，则从起点间隔步长取值
本质
上例可知，实际上切片后得到一个全新的对象。[ : ]或[ : : ]相当于copy方法
切片赋值
- 切片操作写在了等号左边
- 被插入的可迭代对象卸载等号右边
m和x它们两个变量指向同一个对象
y=[]、y[:]=x等价于z=x[:]，都是创建x的副本
切片赋值用作与初始化相当于copy，还可以使用。如果用的替换、插入元素，看似语法比较简单，但是由于列表是顺序表结构，将会引起数据的挪动，这非常影响性能，应当尽量避免使用。
