python set dict实现原理和常用数据结构方法分析
Python数据结构总结
dict与set的实现原理
两者的原理都是哈希表。
dict与set实现原理是一样的，都是将实际的值放到list中。唯一不同的在于hash函数操作的对象，对于dict，hash函数操作的是其key，而对于set是直接操作的它的元素，假设操作内容为x，其作为因变量，放入hash函数，通过运算后取list的余数，转化为一个list的下标，此下标位置对于set而言用来放其本身，而对于dict则是创建了两个list，一个list该下表放此key，另一个list中该下标方对应的value。
其中，我们把实现set的方式叫做Hash Set，实现dict的方式叫做Hash Map/Table(注：map指的就是通过key来寻找value的过程)。
下面是常用数据结构和时间复杂度分析。
string
不可变。
| 方法 | 解释 |
|---|---|
| str.count(‘a’) | 返回str中字符a的个数 |
| str.lower() | 返回str的小写形式 |
| str.upper() | 返回str的大写形式 |
| str.strip() | 去除str首尾\n和空白字符，也可取任意字符 |
| str.replace(‘a’, ‘z’) | 替换全部a为z |
| str.find(‘a’) | 返回str中第一个a的位置下标 |
| str.ljust(10, ‘0’) | 输出str左对齐，右边补字符0，共10位 |
| str.rjust(10, ‘0’) | 输出str右对齐，左边补字符0，共10位 |
list
可变。
| 方法 | 解释 | 时间复杂度 |
|---|---|---|
| l.append(30) | 末尾添加30 | O(1) |
| l.extend([30, 40, 50]) | 合并一个列表到l尾部 | |
| l.pop() | 删除l最后一个元素 | O(1) |
| l.pop(index) | 删除l下标为index的元素 | O(n) |
| l.insert(index, x) | 在index位置插入元素x | O(n) |
| l.sort() | 原地排序，升序 | O(nlogn) |
| l.reverse() | 反转列表 | O(n) |
| l.index() | 返回x在列表中的第一个位置 | O(1) |
| l.count(x) | 列表中x存在的个数 | O(n) |
| l.remove() | 删除列表中元素x，只删除第一个 | O(n) |
| del l[2] | 删除下标为2的元素 | O(n) |
| x in l | x是否存在于列表 | O(n) |
tuple
不可变。一旦创建不可更改，不能添加、删除元素，不能存储可变类型的数据。
| 方法 | 解释 |
|---|---|
| t = (1, 2, 3, 1, 5, 1, 6) | 定义 |
| t.count(1) | 元组中数字1的个数 |
| t[2] # 3 | 可用下标访问 |
set
可变。集合是无序的、没有重复值。
只能包含不可变的（可哈希化的）数据类型。列表和字典甚至另一个集合都不能作为集合的元素，但是元组可以（因为元组是不可变的）。
| 方法 | 解释 | 时间复杂度 |
|---|---|---|
| s1 = {1, 2, 3} s2 = |
定义 | |
| s1 - s2 # | s1独有 | |
| s1 | s2 # | 并集 | O(n) |
| s1 & s2 # | 交集 | O(n) |
| s1.add(9) # | 添加元素 | O(1) |
| s1.pop() | 随机删除一个 | O(1) |
| s1.remove(2) | s1删除元素2 | O(1) |
| s1.clear() | 清空 | O(1) |
| s1.union(s2) | 并集，相当于 | | O(n) |
| s1.intersection(s2) | 交集，相当于 & | O(n) |
| s1.issubset(s2) | s1是否为s2子集 | |
| x in s1 | x 是否存在于s1 | O(1) , set原理为哈希表 |
由于集合本身是可变的，因此，要想在一个集合中嵌入另一个集合，需要用frozenset创建一个不可变的集合。
a = frozenset([1, 2, 3])
b = set([1, 2, a]) # b为{frozenset({1, 2, 3}), 1, 2}
为什么使用集合？
- 集合内元素是不重复的，因此可以将list或其他类型的数据转换成集合，从而过滤掉其中的重复元素。
dict
key：value，key不可变，value可变。
| 方法 | 解释 | |
|---|---|---|
| d.keys() | dict_keys列表 | |
| d.values() | dict_values列表 | |
| d.items() | [(key, value), (key, value), ..]，列表元组 | |
| d.get(key) | 无值返回None | O(1) |
| d.get(key, default_value) | 无值返回设定的默认值default_value | O(1) |
| del d[key] | 删除key-value | O(1) |
| d[key] = value | 增加 | O(1) |
| x in d | 判断x是否在d.keys()中 | O(1)，dict原理为哈希表 |
自Python3.6以后，dict就是有序的了，保持了插入时的顺序，不需要再用collections.OrderedDict保持插入顺序了。若要把字典从小到大排序输出，排序d.keys()即可：
for key in sorted(d.keys()):
print(key, d[kdy])
