python list/tuple/dict/set/deque的简单比较、优化和时间复杂度（表格）

####一、关于增删改查

序列listtupledictsetdeque
能否增加元素√×√√√
是否有序√√××√
能否删除√×√√√
可否哈希×√√√×
序列listtupledictsetdeque
增加方法append、extend、insert×updateadd、updateappend/appendleft、extend/extendleft
删除方法pop、remove× (tuple只有count和index两个方法)pop、clear(这两个是方法)/del（函数） del dict/dict[key]pop、remove和list类似，但多一个popleft（它和其他的区别在于双端，append/extend/pop都多一个left）
优点（只是部分）功能相对比较齐全可以生成器，占内存小，安全，遍历速度比list快，可一赋多值查找和插入速度快不用判断重复的元素插入速度快
缺点相对tuple占内存，查找和insert时间较慢不能添加和更改元素占内存大不能存储可变对象，例如listremove和获取索引的时候比较慢

####二、关于时间复杂度

这里简单说一下相对序列关于时间复杂度的意思：

· *O(1)：常数级别，意思即时间保持在一个固定的范围内，不会随序列的长度和大小而增长。
· *O(n)：线性级别，时间与序列的大小成正比，即序列元素越多，越长，所花时间越多
· *O(k)：官网上说，“n”是容器中当前的元素的数量。'k’是参数的值或参数中元素的数量。但是目前我还不太清楚它是什么意思，我看到第一个例子用在了pop上，所以猜测是随它变化，具体求哪位大神能给解释一下
· 还有一些类似O(n log n)和O(n^2) ，你画个图就知道了，具体日后有时间补

注意：

  1. 因为tuple不能增删改，所以这里不做比较。

  2. 因为deque只是和list样子相似，但作用和queue相似，看名字就知道了，所以它只能从两端增删，不能从中间增删，它也就没有insert或者update这样的方法。

  3. pop各种方法有些不一样，另外我们知道pop的时候它会返回被删掉的数据。因此，pop我们会分为pop last、pop(index[list]/key[dict])，但实际上他们的命令都是pop：

    1. deque：popleft是其独有，但它的pop不能从指定的位置删
    2. list：list/dict都可以从指定位置删，list简单直接给pop(index)即可
    3. set：set其实有pop，但它既不能指定，且没有所谓最后一个，也是随机，其他得用remove或者discard（区别在于如果元素不存在，前者会报错而后者不会）
    4. dict： 根据官网来看，dict的复杂度平均是O(1)，最坏的结果才是O(n)。只是占内存一些，dict的pop比较特殊：
    5. - popitem()：这个尤其特别，它随机返回并删除字典中的一对键和值。为什么随机呢，因为dict是无序的，没有所谓最后一个
    6. - pop(key[,default])：删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key值必须给出。 否则，返回default值。

  4. 由于无序序列的存在，设置了中括号标注下哪个方法是对应哪个序列的，这里的中括号不代表索引，这里索引直接用index代替

平均情况下：

序列listdequedictset
insert√ O(n)×××
append√ O(1)√ O(1)××
appendleft×√ O(1)××
extend√ O(k)√ O(1)××
extendleft×√ O(1)××
add×××√ O(1)
update××√ O(1)√O(1)
remove√√O(n)×√
clear×√√√
del√ O(n)√√ O(1)√
popleft×√ O(1)××
pop last（pop()[list]）√ O(1)√ O(1)××
pop（index[list]/key[dict]）√ O(k)√ O(1)√ O(1)×
popitem()××√ O(1)×
Iteration(迭代)√ O(n)√√ O(n)√ O(n)
x in s （查找）√ O(n)√ O(n)√ O(1)√ O(1)

特点：

  1. tuple：

    1. tuple可哈希，所以它可转换成dict和set，它做dict时——{():value}
    2. tuple的优点：
      2.1. 函数返回多个值，
      2.2. 字符串里有多个元素，如果刚好这些元素处于一个列表或tuple内，可以直接用，但是列表需转换，
      2.3. 可以快速调换赋值，如a,b = b,a
    3. 定义只有一个元素的tuple时候，必须写成这种格式，即加个逗号， 如a = (1,)，否则默认为进行()的运算。

  2. dict：

    1. dict的最好和平均时间是O(1)，最差是O(n)，set大多和dict差不多。

  3. set：

    1. set存储的元素和dict的key类似，必须是不变对象，所以set不支持存储list/dict（set和list/dict可直接相互转换，但set不能直接包含list/dict对象）。但它可以通过update的方式将list的元素一个个添加到set里，但不支持存在整个list（add是添加单个元素，update是批量）。set 和dict转换只会用到它的key而不是value）
    2. 你在最初set([1,2,3])时，它会转换为{1,2,3}。
    3. 不过它转换成list很方便，只需要list(set())即可，而不用遍历set中的元素。
    4. set(i for i in range(n))比set([i for i in range(n)])要快一些，因为前者用到了生成器，来源于，但是如果要遍历，后者可能更快（参考链接9）

  4. 查找（即x in s）：dict，set是常数查找时间（O(1)），list、tuple是线性查找时间（O(n)）

优化：

  1. list因为占用的内存会随着元素的增大而增大，所以最好不要用 List 来保存中间结果，而是通过 iterable 对象来迭代。（参考链接）
  2. 如果想对list进行remove的操作，尽量使用新list保存符合条件的，append的效率高于remove。
  3. 由表3可知，在判断某个元素是否在某个序列中的时候，dict是O(1)，list需要遍历，所以是O(n)，这时候尽量不要用list，能够用字典、set进行存储，尽量不要用lis（对顺序没有要求，允许去重）。如果觉得list和dict转换麻烦，可以用set，set和list的转换比较方便，总之可以避开直接用list。存储的时候似情况而定用list还是set，这样可以省去转换。（如果需要求交集、去重之类的用set最好）

参考：

  1. 基于python2.7，不是完全完整，基于目前所学分析，后面有其他会补充，主要也是为了可观性；
  2. 关于时间复杂度，参考：
    · 英文：https://wiki.python.org/moin/TimeComplexity
    · 中文：http://www.orangecube.net/python-time-complexity
  3. 前四种算是基本数据结构，最后一种是from collections这个内置库，是双向队列。它相当于队列和列表的结合，并且支持两端增删。它其实更常用于和多线程，redis使用，之所以放在这里，是因为它和list的相似性；
  4. 关于tuple的优点，知乎有很好的答案：https://www.zhihu.com/question/60574107
  5. 关于dict的删除：
    1). http://www.runoob.com/python/python-dictionary.html
    2). http://www.iplaypy.com/jinjie/jj116.html
  6. 关于dict的插入：https://www.zhihu.com/question/62050494
  7. 关于set的删除： http://blog.csdn.net/jcjc918/article/details/9359503
  8. 性能比较：https://www.cnblogs.com/cfang90/p/6220956.html
  9. 优化建议：http://www.jb51.net/article/56699.htm
  10. 算法时间复杂度：https://www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-python-optim/
posted @ 2018-01-19 17:06  苏酒酒  阅读(137)  评论(0)  编辑  收藏  举报