python内置数据结构和python列表
分类
数值型（int，float，complex，bool）
序列对象（字符串str，列表list，tuple）
键值对（集合set，字典dict）
数值型
int，float，complex，bool都是class，1,5.0,2+3j都是对象即实例。python3中的int就是长整型，且没有大小限制，受限于内存区域的大小。float有正数部分和小数部分组成。支持十进制和科学计数法表示，它只有双精度型。
complex有实数和虚数部分组成，实数和虚数部分都是浮点数3+4j。
bool是int类型的子类，仅有2个实例。True、False对应1和0，可以和整数直接运算。
类型转换（built——in）
int（x）返回一个正整数
float(x)返回一个浮点数
complx(x),complex(x,y)返回一个复数
bool(x)返回布尔值。
int(4.5) bool(-10) 结果为4，True
数字的处理函数
import math print(math.floor(2.5), math.floor(-2.5)) print(math.ceil(2.5), math.ceil(-2.5)) 结果为： 2 -3 3 -2
print(int(-3.6), int(-2.5), int(-1.4)) print(int(3.6), int(2.5), int(1.4)) print(7//2, 7//-2, -7//2, -(7//2)) print(2//3, -2//3, -1//3) print(round(2.5), round(2.5001), round(2.6)) print(round(3.5), round(3.5001), round(3.6), round(3.3)) print(round(-2.5), round(-2.5001), round(-2.6)) print(round(-3.5), round(-3.5001), round(-3.6), round(-3.3)) 结果为： -3 -2 -1 3 2 1 3 -4 -4 -3 0 -1 -1 2 3 3 4 4 4 3 -2 -3 -3 -4 -4 -4 -3
由上面的例子可以看到，round()函数是四舍六入五取偶。floor()是向下取整，ceil()是向上取整。int()取整数部分。//整除且向下取整。
其他的数字处理函数还有min(),max（），pow(x,y)等于x**y，math.sqrt()，进制函数（注意返回值是字符串）bin(),oct(),hex()。
math.pi是π。math.e是自然常数。
类型判断
type（obj），返回类型，而不是字符串。
isinstance(obj,class_or_tuple),返回布尔值。
a = 123 print(type(a)) print(type('abc')) print(type(123)) print(isinstance(6, str)) print(isinstance(6, (str, bool, int))) 结果为： <class 'int'> <class 'str'> <class 'int'> False True
print(type(1+True)) print(type(1+True+2.0)) 结果为： <class 'int'> <class 'float'>
上面的例子可以看到，有隐式转换。
list
列表是python的基础数据类型之一，它是以[ ]括起来, 每个元素用逗号分隔开，且可以存放各种数据类型，任意对象，列表是有序的(按照你保存的顺序),有索引, 可以切片随便取值.。列表是可变的。
列表不能一开始就定义大小。
所以列表是一个队列，一个排列整齐的队伍，列表内的个体称为元素，列表是由若干个元素组成。同时元素可以是任意对象（可以是数字，字符串，对象，列表等），列表内的元素有顺序，可以使用索引。
列表是线性的数据结构，它是可变的。
列表list，链表，queen，stack的差异。
链表是手拉手。queen跟列表差不多，但是它可以先进先出，也可以先进后出，而stack可以想象成摞盘子的感觉。
list() -> new empty list
list(iterable) -> new list initialized from iterable's items
应该注意，列表不能一开始就定义大小。
a = list() print(a) 结果为： [] a = [] print(a) 结果为： [] lst = [range(5)] lst 结果为： [range(0, 5)] lst = list(range(5)) lst 结果为： [0, 1, 2, 3, 4]
列表索引访问和修改
索引，也叫下标 ，从0开始，为列表中每一个元素编号 ，索引可以分为正索引和负索引，索引不可以超界，不然会引发异常。为了理解方便，可以认为列表是从左至右排列的，左边是头部，右边是尾部，左边是下界，右边是上界。
列表通过索引访问，list[index] ，index就是索引，使用中括号访问。
lst = ["ab", "cd", 1,2, 3] print(lst[0]) # 获取第1个元素 print(lst[1]) print(lst[3]) 结果为： ab cd 2
修改也通过索引修改。同时，应该注意的是，索引不要超界。
lst = ["ab", "cd", 1,2, 3] lst[3] = 5 print(lst) 结果为： ['ab', 'cd', 1, 5, 3]
列表查询
index（value，[start,[stop]]）,这是通过值value，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索引，匹配不到，抛出异常，valueerror。
count(value)是返回列表中匹配value的次数。
上面两个函数的时间复杂度都是O(N)，随着列表数据规模的增大，而效率下降。
而len()函数不是，这个在每次像列表中添加元素的时候就会计算。所以效率非常高，不再需要再遍历一次。
lst = list(range(5)) print(lst.index(3)) print(lst.count(0)) print(len(lst)) 结果为： 3 1 5
查帮助可以查官方文档，同时可以help(keyword)，keyword可以是变量，对象，类名，函数名，方法名。
列表增加、插入元素
append(object)-->None
列表尾部追加元素，返回None，返回None就意味着没有新的列表产生，就地修改。它的时间复杂度是O(1)。
insert(index,object)-->None，这是在指定的索引index处插入元素object，返回None意味着没有新的列表元素产生，就地修改。它的时间复杂度是O(n)，它的索引可以超界，超越上界是尾部追加，而超越下界的话，则是尾部追加。
extend（iteratable）-->None,它是将可迭代对象的元素追加进来，返回None。它也是就地修改。
+ -->list,这是链接操作，将两个列表连接起来，这个操作会产生新的列表，原来的列表不变，本质上它是调用的__add__()方法。
* -->list，重复操作，本本列表元素重复N次，它也是返回新的列表。但是应该注意列表中的元素如果是引用，改变其中的一个元素，其他的元素也会改变。
x = [[1,2,3]]*3 print(x) x[0][1] = 20 print(x) y = [1]*5 y[0] = 6 y[1] = 7 print(y) 结果为： [[1, 2, 3], [1, 2, 3], [1, 2, 3]] [[1, 20, 3], [1, 20, 3], [1, 20, 3]] [6, 7, 1, 1, 1]
列表删除元素
remove(value)-->None，这是从左到右查找第一个匹配value的值，然后移除该元素，返回None。这是就地修改。当然效率不高，时间复杂度是O（n）.
pop([index])-->item，这是不指定索引index，就从列表尾部弹出一个元素，指定索引index，就从索引处弹出一个元素，索引超界抛出indexerror错误，不指定索引效率很高，指定索引的话，效率很低。
clear()-->None，这是清除列表中的所有元素，剩下一个空列表。
列表其他操作
reverse（）-->None,这是将列表元素反转，返回None，这是就地修改。
reversed()是内置函数，它也是将列表反转，但是它会返回一个新的可迭代对象。
lst = [1,32,4,45,6,7,8] lst.reverse() print(lst) a = reversed(lst) print(lst) print(a) print(list(a)) 结果为： [8, 7, 6, 45, 4, 32, 1] [8, 7, 6, 45, 4, 32, 1] <list_reverseiterator object at 0x0000000005349708> [1, 32, 4, 45, 6, 7, 8]
sort(key=None, reverse=False) -> None ，这是对列表元素进行排序，这是就地修改，默认是升序。reverse为True,反转，降序。key是一个函数，可以指定key如何排序。lst.sort(key = functionname)
sorted是对可迭代对象排序，返回一个新的对象。并不影响原来的对象。
列表复制
lst0 = list(range(4))
lst2 = list(range(4))
print(lst0==lst2)
lst1 = lst0#地址的引用。
lst1[2] = 10
print(lst0)
print(lst1)
print(lst2)
结果为：True [0, 1, 10, 3] [0, 1, 10, 3] [0, 1, 2, 3]
lst0 = list(range(4)) lst5 = lst0.copy() print(lst5 == lst0) lst5[2] = 10 print(lst5 == lst0)
True False
copy()-->list,shadow copy,它返回一个新的列表。
lst0 = [1, [2, 3, 4], 5] lst5 = lst0.copy() print(lst5 == lst0) lst5[2] = 10 print(lst5 == lst0) lst5[2] = 5 lst5[1][1] = 20 print(lst5 == lst0) 结果为： True False True
shadow copy，影子拷贝，也叫浅拷贝，遇到引用类型，只是复制了一个引用而已。
深拷贝，copy模块提供了deepcopy。
import copy lst0 = [1, [2, 3, 4], 5] lst5 = copy.deepcopy(lst0) lst5[1][1] = 20 lst5 == lst0 结果为： False
随机数
random模块，randint(a,b)返回[a,b]之间的整数。包括b。
choice(seq)从非空序列的元素中随机挑选一个元素，比如random.choice(range(10)),从0到9中随机挑选一个整数，random.choice([1,3,5,7])
randrange([start],stop,[step])从指定范围内，按指定基数递增的集合中获取一个随机数，基数缺省值为1，random.randrange(1,7,2)不包括7。
random.shuffle(list) ->None 就地打乱列表元素。
sample(population, k) 从样本空间或总体（序列或者集合类型）中随机取出k个不同的元素，返回一个新的列表。
import random print(random.sample(['a', 'b', 'c', 'd'], 2)) print(random.sample(['a', 'a'], 2) ) 结果为： ['d', 'c'] ['a', 'a']
列表练习
1，求100内的素数，从2开始到自身的-1的数中找到一个能整除的=》从2开始到自身开平方的数中找到一个能整除的。一个合数一定可以分解成几个素数的乘积，也就是说，一个数如果能被一个素数整除就是合数。
n = 100 lst = [] for i in range(3,n,2):#把偶数排除开 for j in range(3,int(i**0.5 +1) ,2):#排除开偶数，因为奇数除以偶数没有意义 if i%j==0: break else: print(i)#这里i就是质数
根据性质2，一个合数一定可以分解成几个素数的乘积。所以可以改造成下面这样：
n = 100 lst = [2] for i in range(3,n,2):#把偶数排除开 flag= True for j in lst:#lst是质数，如果j能被一个质数整除，那个这个数就是合数 if j>i**0.5: flag = True break#是素数 if i%j==0: flag = False break#合数 if flag: print(i)#这里i就是质数 lst.append(i) print(lst)
#基本做法，一个数能被2开始到自己的平方根的正整数整数整除，就是合数。 import math n = 100 lst = [] for x in range(2,n): for i in range(2,int(x**0.5 +1)):#math.ceil(math.sqrt(x)),为什么这样算出来不对？ if x%i==0: break else: lst.append(x) print(len(lst)) 结果为： 25
#改进1，存储质数，合数一定可以分解为几个质数的乘积 import math n = 100 lst = [] for x in range(2,n): for i in lst: if x%i==0: break else: lst.append(x) print(len(lst)) 结果为： 25
#改进2,使用质数存储已有的质数，同时增加范围 import math n = 100 lst = [] for x in range(2,n): flag = False for i in lst: if x%i==0: flag = True break if i>math.ceil(math.sqrt(x)): break if not flag: lst.append(x) print(len(lst))
我们来比较一下上面的效率
import datetime upper_limit = 100000 start = datetime.datetime.now() count = 1 for x in range(3,upper_limit,2):#舍弃掉所有偶数 if x>10 and x%10==5:#所有大于10的质数中，个位数只有1,3,7,9.意思就是大于5，结尾是5就能被5整除了 continue for i in range(3,int(x**0.5)+1,2):#为什么从3开始，且step为2.因为基数除以偶数没有意义 if x%i==0: break else: count+=1 #print(x,count) pass delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('=====================') #方法2 start = datetime.datetime.now() x = 5 step = 2 count =2 #print(2,3,sep='\n') while x < upper_limit: for i in range(3,int(x**0.5)+1,2):#p和n都是奇数，那么不必和偶数整除 if not x%i: break else: count+=1 x+=step step =4 if step ==2 else 2 delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('+++++++++++++++++++++++++') #方法3，使用列表存储已有的质数，同时增加范围 import math start = datetime.datetime.now() lst = [] count = 0 for x in range(2,upper_limit): flag = False for i in lst: if x%i==0: flag = True break if i>=math.ceil(math.sqrt(x)): flag = False break if not flag: count+=1 lst.append(x) delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('========================') #方法4 start = datetime.datetime.now() count = 2 for num in range(5,upper_limit): if num%6!=1 and num%6!=5: continue else: for i in range(5,int(num**0.5+1),2): if not num%i: break else: count+=1 delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count)
结果为：
0.2038
9592
=====================
0.171601
9592
+++++++++++++++++++++++++
0.549208
9592
========================
0.236013
9592
增加了列表并没有大幅度提升效率，为什么？
进一步修改。
start = datetime.datetime.now() lst = [] count = 1 for x in range(3,upper_limit,2):#奇数 flag = False for i in lst: if x%i==0: flag = True break if i>=math.ceil(math.sqrt(x)): flag = False break if not flag: count+=1 lst.append(x) delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('========================')
但是结果还是没有提高计算速度，为什么？
经过分析，得到下面的代码。
import datetime upper_limit = 100000 start = datetime.datetime.now() count = 1 for x in range(3,upper_limit,2):#舍弃掉所有偶数 if x>10 and x%10==5:#所有大于10的质数中，个位数只有1,3,7,9.意思就是大于5，结尾是5就能被5整除了 continue for i in range(3,int(x**0.5)+1,2):#为什么从3开始，且step为2.因为基数除以偶数没有意义 if x%i==0: break else: count+=1 #print(x,count) pass delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('=====================') #方法2 start = datetime.datetime.now() x = 5 step = 2 count =2 #print(2,3,sep='\n') while x < upper_limit: for i in range(3,int(x**0.5)+1,2):#p和n都是奇数，那么不必和偶数整除 if not x%i: break else: count+=1 x+=step step =4 if step ==2 else 2 delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('+++++++++++++++++++++++++') #方法3，使用列表存储已有的质数，同时增加范围 import math start = datetime.datetime.now() lst = [] count = 1 for x in range(3,upper_limit,2):#奇数 edge = math.ceil(math.sqrt(x)) flag = False for i in lst: if x%i==0: flag = True break if i>=edge:#math.ceil(math.sqrt(x))这个每次进来都要算一次，影响了效率。 flag = False break if not flag: count+=1 lst.append(x) delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count) print('========================') #方法4 start = datetime.datetime.now() count = 2 for num in range(5,upper_limit): if num%6!=1 and num%6!=5: continue else: for i in range(5,int(num**0.5+1),2): if not num%i: break else: count+=1 delta = (datetime.datetime.now()-start).total_seconds() print(delta) print(count)
直接提速，计算速度第一位，本质上就是空间换时间。
2.计算杨辉三角前6行，只求打印出杨辉三角的数字即可。（第N行有N项，第n项数字之和为2的N-1次方）
#基本实现，方法1，下一行依赖上一行所有元素，是上一行所有元素的两两相加的和，再在两头各加1. triangle = [[1],[1,1]] for i in range(2,6): cur = [1]#新行第一个元素 pre = triangle[i-1] for j in range(len(pre)-1): cur.append(pre[j]+pre[j+1]) cur.append(1)#内部尾巴 triangle.append(cur) print(triangle)
#变体，从第一行开始 triangle = [] n = 6 for i in range(n): cur = [1] triangle.append(cur) if i ==0: continue pre = triangle[i-1] for j in range(len(pre)-1): cur.append(pre[j]+pre[j+1]) cur.append(1) print(triangle) 结果为： [[1], [1, 1], [1, 2, 1], [1, 3, 3, 1], [1, 4, 6, 4, 1], [1, 5, 10, 10, 5, 1]]
#补0，方法2，除了第一行外，每一行每一个元素（包括两头的1）都是由上一行的元素相加得到。 #如何得到两头的1,？目标是打印指定的行，所以算出一行就打印一行，不需要大空间存储所有已领算出的行。 #while循环实现 n = 6 newline = [1]#相当于计算好的第一行 print(newline) for i in range(1,n): oldline = newline.copy()#浅拷贝并补0 oldline.append(0)#尾部补0相当于两端补0 newline.clear()#使用append，所以要清除 offset= 0 while offset<=i: newline.append(oldline[offset-1]+oldline[offset]) offset+=1 print(newline) print("===================") #for循环实现 n = 6 newline = [1]#相当于计算好的第一行 print(newline) for i in range(1,n): oldline = newline.copy() # 浅拷贝并补0 oldline.append(0) # 尾部补0相当于两端补0 newline.clear() # 使用append，所以要清除 for j in range(i+1): newline.append(oldline[j-1]+oldline[j]) print(newline)
#方法3 triangle = [] n=6 for i in range(n): row = [1]#开始的1 for k in range(i):#中间填0，尾部填1 row.append(1) if k ==i-1 else row.append(0) triangle.append(row) if i==0: continue for j in range(1,i//2+1):#i=2第三行才能进来 #print(i,j) val = triangle[i-1][j-1]+triangle[i-1][j] row[j] =val #i为2，j为0,1,2，循环一次 #i为3，j为0,1,2,3，循环一次 #i为4，j为0,1,2,3,4，循环2次 if i!=2*j:#奇数个数的中点跳过 row[-j-1]=val print(triangle
triangle = [] n = 6 for i in range(n): row = [1]*(i+1)#一次性开辟 triangle.append(row) for j in range(1,i//2+1):#i=2第三行才能进来 #print(i,j) val = triangle[i-1][j-1] +triangle[i-1][j] row[j] = val if i!=2*j:#奇数个数的中点跳过 row[-j-1] = val print(triangle)
单行覆盖（方法4）
方法2每次都要清除列表，有点浪费时间。能够用上方法3的对称性的同时，只开辟一个列表实现吗？
首先我们明确的知道所求最大行的元素个数，例如前6行的最大行元素个数为6个。
下一行等于首元素不变。覆盖中间元素。
n = 6 row = [1]*n #一次性开辟足够的空间 for i in range(n): offset = n-i z = 1#因为会有覆盖影响计算，所以引入一个临时变量 for j in range(1,i//2+1):#对称性 val = z+row[j] row[j],z = val,row[j] if i!=2*j: row[-j-offset] = val print(row[:i+1]) 结果为： [1] [1, 1] [1, 2, 1] [1, 3, 3, 1] [1, 4, 6, 4, 1] [1, 5, 10, 10, 5, 1]
#基本实现，方法1，下一行依赖上一行所有元素，是上一行所有元素的两两相加的和，再在两头各加1.
triangle = [[1],[1,1]]
for i in range(2,6):
cur = [1]
pre = triangle[i-1]
for j in range(len(pre)-1):
cur.append(pre[j]+pre[j+1])
cur.append(1)
triangle.append(cur)
print(triangle)
