第十章 python3 数据结构

在开始之前我们加深一下对“序列”，“对象”，“引用”概念的理解，不太清楚的朋友可以再了解下：

1、什么是序列，Python中都有哪些序列？

序列中的元素都是有序的，拥有自己的编号(即索引值，也叫下标，默认从0开始)，可以通过索引值获取序列中对应的元素。

Python总共有6个内置的序列：字符串、Unicode字符串、列表、元组、buffer对象和 xrange 对象。

序列一般可以做这些操作：索引、长度、切片、遍历、组合（序列相加）、检查成员、重复（乘法）、最小值和最大值。

数据类型中字符串string，列表list，元组tuple属于序列类型；

从可变性上讲：字符串string，元组tuple属于不可变序列，列表list属于可变序列。

不可变序列一般不能对添加，修改和删除元素，所以也就没有添加，修改和删除的操作方法。

2、什么是对象，什么是引用？

python中一切皆对象。常量，变量，类，函数等等都可以叫对象。

引用一般是指对象的引用，用来间接操作“对象”的，也可以把引用理解为对象的“别名”，一个对象可以有多个别名，也就是说一个对象可以有多个引用；好比我们人来说，一个人就是一个具体的对象，他有学名，小名，还有绰号，都指向的是这个具体的“人”对象。

Python作为一种动态类型的语言，对象和引用是分离的，通过“引用计数”来跟踪记录已经分配的内存；

当一个对象被创建或者被赋值时，它的初始引用计数为1，当有其他变量也被赋值到这个对象时，引用计数就会增加；

当这个对象不再被其它对象引用时，引用计数就会减小，直到等于0时GC就会回收对象，该对象也就被彻底销毁了。

 

 

 我们可以把上面的值“123”理解为“对象”；a，b，c理解成对象“123”的引用。

等号 = 我们通常叫赋值，可以理解成给对象“123”起别名。

a，b，c这三个引用指向同一个内存地址，也可以说这三个引用指向同一个对象，引用本身存储的是一个内存地址。

如果我们把 a 这条引用删除掉，引用计数会减小，其它引用是不受影响的。

当把a，b，c三条引用全部删除掉，引用计数变成0，对象将被GC回收，释放内存。

 

 

 Python中一切皆对象，所以 a,b,c这三条引用我们通常也叫对象。

3、简单分析下Python中几个常见的数据结构

列表list，元组tuple，字典dict，集合set；

数据结构：

线性表和链表、堆栈和队列、树和二叉树、图、字典和集合、B树、哈希表。

列表list和元组tuple都是由链表（Linked list）实现的，即列表是链表存储结构，这也解释了为什么列表和元组都是有序的。

线性表分为顺序表和链接表两种，链表是线性表中的第二种，所以并不会按线性的顺序存储数据，而是在每一个节点里存着下一个节点的指针。

字典dict和集合set都是由哈希表（hash table）实现，所以都是无序的。

字典dict和集合set都是用空间来换时间，占用空间大，但检索效率高（和元素多少无关）；

因为少了key的存储，集合set比字典dict占用的空间相对会小些。

列表list占用空间相对较少，添加和修改元素效率高，但会随着元素个数越来越多，检索查询速度会越来越慢。

元组与列表很类似，不同之处在于元组的元素不能修改，还有列表在创建，变更等操作时需要向系统内核申请空间，元组则是缓存于Python运行时环境中，意味着每次使用元组时无须访问内核去分配内存。

如果想测试一段代码的运行时间可以使用timeit模块：

 

 

 我们可以看出在初始化10个相同元素的列表和元组时，元组要比列表快了6倍多，比用append()初始化列表快了77多倍；遍历时这种速度差距会更大，所以这是元组一个很神奇的地方，它可以轻松快速地创建，就在于元组避免跟操作系统频繁打交道，而列表list需要向系统内核频繁申请空间。

我们再看下列表推导式与普通for循环的性能比较：

 

 

 我们可以看出，实现同样的功能执行1万次，列表推导式要比普通for循环快了4.5秒左右，速度快了2.5倍。所以，推荐大家在以后写代码时优先使用列表推导式；