python--序列，字符串，列表，元组，字典，集合内存分析

 一，什么是序列、

　　序列是一种数据存储方式，用来存储一系列的数据，在内存（堆内存）中，序列是一块用来存放多个值的连续的内存空间，其存储的值为所指向对象的地址。比如说a = [ 10 , 20 , 30 , 40   ]在内存中实际是按照以下方式存储的。下图中序列存储的是整数对象的地址，而不是整数对象的值。python中常用的序列结构有：字符串，列表，元组，字典，集合

 列表：

一，什么是列表？

　　是一种用来存储任意数目，任意类型的数据集合。

二，列表的底层原理是什么？

　　参照上图

三，列表的三种创建方式

　　1.基本语法  [ ]  创建

a = [ 1, 2 , "abc" ]

a = [ ] 

　　

　　2，list()创建：使用list（）可以将任何可迭代对象转化为列表

a = list( )

a = list(range(10))

注意：range的语法格式： range([start],end,[step])

　　   start:可选，表示起始数字，默认是0

　　   end：必选，表示结尾数字

　　   step：可选，表示步长，默认是1，可正可负

　　python3中range（）返回的是一个range对象，而不是列表，我们需要通过list（）方法将其转换为列表对象

　　3.推导式生成列表

a = [ x*2 for x in range( 5 )  if x%3==0 ]

第一步：range（5）为，[ 0，1，2，3，4 ]

第二步：每个x分别乘2。[ 0，2，4，6，8 ]

第三步：判断是否为3的倍数。[ 6 ]

四，对列表的操作（添加元素，删除元素，访问元素，切片，排序）

添加元素（5种）

当列表增加和删除元素时，列表会自动进行内存管理，大大减少程序员的负担。但这个特点涉及列表元素的大量移动，效率较低。（当在中间插入或删除元素时，实质上是对数组的拷贝，故而效率较低）除非必要，我们一般只在列表的尾部添加元素或者删除元素，这会大大提高列表的操作效率。

1. append（）：原地修改列表对象，是真正的在列表尾部添加新的元素，速度最快，推荐使用。

2. +运算符操作：并不是真正的尾部添加元素，而是创建新的列表对象；将原列表的元素和新列表的元素依次复制到新的列表对象中。这样会涉及大量的复制操作，对于操作大量元素不建议使用

a = [20,40]

a = a + [50]

 

3.extend（）：将目标列表的所有元素添加到本列表的尾部，属于原地操作，不创建新的列表对象

a = [20,40]

a.extend([50,60])

 

4.insert（）：使用insert（）方法可以将制定元素插入到列表对象的任意指定位置。这样会让插入位置后面的所有的元素进行移动，会影响处理速度。涉及大量元素时，尽量避免使用。类似发生这种移动的函数还有：remove（），pop（），del（），它们在删除非尾部元素时也会发生操作位置后面元素的移动。

a = [20,40]

a.insert(索引，元素)

 

5.乘法扩展：使用乘法扩展列表，生成一个新列表，新列表元素由原列表多次重复。适用乘法操作的还有：字符串，元组

a = [20,40]

b = a*3

 

删除元素（3种，其内存原理参照上文insert（）方法）

1.del删除：删除列表指定位置的元素（）

a = [10,20,30]

del a[索引]

 

2.pop（）：删除并返回指定位置元素，如果未指定位置则默认操作列表最后一个元素

a = [10,20,30]

b = a.pop(索引)

 

3.remove（）：删除首次出现的指定元素，若不存在该元素则抛出异常。

a = [10,20,30]

a.remove(20)

访问元素（5种）

1.通过索引直接访问元素：可以通过索引直接访问元素，索引的区间在 [ 0 , 列表长度-1]这个范围。超过这个范围会抛出异常。

2.index（）：可以获取指定元素首次出现的索引位置并返回。语法：index(value , [ start , [ end] ] )。其中，start和end指定了搜索范围.

a = [10,20,30]

b = a.index(20，1，2)

 

3.count（）：返回指定元素在列表中出现的次数

 

4.len（）返回列表长度

 

5.成员资格判断：判断列表中是否存在指定的元素，我们可以使用count（）方法，返回0表示不存在，返回大于0表示存在。另外，一般可以使用in关键字来判断，直接返回true或false

a = [10,20,30]

20 in a 

 

切片

切片适用于列表，元组，字符串等等（之前讲的烂大街了，不讲了）

注意一点：切片操作时，起始偏移量和终止偏移量不在[0 , 字符串长度-1]这个范围，也不会报错。起始偏移量小于0则会被当作0，终止偏移量大于“长度-1”会被当作-1

排序

sort（）：修改原列表，不建新列表。默认升序排列，降序reverse=true

sorted（）：不修改原列表，构建新列表

reverse（）：修改原列表，反向列表中元素

reversed（）：不对原列表做任何修改，只是返回一个逆序排列的迭代器对象。需要用list（）方法进行处理，也可以用迭代器__next__方法逐个迭代

其他内置函数：

 max（a），min（a），sum（a）

列表的拷贝

浅拷贝和深拷贝

元组

列表属于可变序列，可以任意修改列表中的元素。元组属于不可变序列，不能修改元组中的元素。因此，元组没有增加元素，修改元素，删除元素相关的方法。

元组支持如下操作：1.索引访问，2.切片操作，3.连接操作，4.成员关系操作，5.比较运算操作，6.计数：len（），max（），min（），sum（）

元组的创建

1.通过（）创建元组，小括号可以省略。如果元组只有一个元素，则必须后面加上逗号。这是因为解释器会把（1）解释为整数1，（1，）解释为元组

a = (10,20,30)或者a = 10,20,30

 

2.tuple（可迭代对象）创建元组

总结：tuple（）可以接收列表，字符串，其他序列类型，迭代器等生成元组

　　    list（）可以接收元组，字符串，其他序列类型，迭代器等生成列表

 

3.zip（列表1，列表2，...）将多个列表对应位置的元素组合为元组，并返回这个zip对象（zip对象需要list（）或者tuple（）来进行处理）

 

4.生成器推导式创建元组：

　　从形式上来看，生成器推导式与列表推导式类似，只是生成器推导式使用小括号。列表推导式直接生成列表对象，生成器推导式生成的不是列表也不是元组，而是一个生成器对象。

　　可以通过生成器对象，转化成列表或者元组。也可以使用生成器对象的__next__()方法进行遍历，或者直接作为迭代器对象进行使用。不管用什么方式使用，元素访问结束后，如果需要重新访问其中的元素，必须重新创建该生成器对象。

元组的访问

元组的元素访问和列表一样，只不过返回的对象仍然是元组

元组的排序

列表关于排序的方法list.sorted()是修改列表对象，元组没有该方法。如果需要对元组进行排序，只能使用内置函数sorted（tupleObj），并生成新的列表对象

元组的总结

1.元组的核心特点是：不可变序列。

2.元组的访问和处理速度比列表快

3.与整数和字符串一样，元组可以作为字典的键，列表则永远不能作为字典的键使用。

字典

字典的创建

1.通过{}，dict（）来创建字典对象

a = {'name':'wbh','age':20,'school':'xd'}

b = dict('name'='wbh','age'=20,'school'='xd')

c = dict([('name','wbh'),('age',20)])

d = {}

e = dict()

 

2.通过zip（）创建

f = dict(zip(key_list,value_list))

3.通过fromkeys创建值为空的字典

g = dict.fromkeys([key1,key2,key3])  #值为none

字典元素的访问

1，通过[ 键 ]获得“值”。若值不存在，则抛出异常

2，通过get（键）方法获得“值”。推荐使用：优点：指定键不存在，则返回none；也可以设置键不存在时默认返回的对象

3，列出所有的键值对：a.items()

4，列出所有的键：a.keys()

5，列出所有的值：a.values()

6，len（）：输出键值对的个数

7，检测一个“键”是否在字典中：“键”  in  a

字典元素的添加，修改，删除

1，给字典新增“键值对”。如果“键”已经存在，则覆盖旧的键值对；如果‘’键“不存在，则新增”键值对“。

a['键'] = 值

 

2，使用update（）将新字典中所有键值对全部添加到旧的字典对象上。如果key有重复，则直接覆盖

a.update(b)

 

3，字典中元素的删除，可以使用del（）方法；或者clear（）删除所有的键值对；pop（0删除指定键值对，并返回对应的”值对象“

del(a['name'])

a.clear()

b = a.pop('age')

4，popitem（）：随即删除和返回该键值对。字典是”无需可变序列“，因此没有第一个元素，最后一个元素的概念（可以类比想想集合）；popitem（）弹出随机的项，因为字典并没有”最后的元素“或者其他有关顺序的概。若想一个接一个地移除并处理项，这个方法就非常有效

字典核心底层原理

      字典对象地核心是散列表。散列表里是一个稀疏数组（总是有空白元素的数组），数组的每个单元叫做bucket。每个bucket由两部分：一个是键对象的引用，一个是值对象的引用。由于所有的bucket结构和大小一致，所以可以通过偏移量来读取指定bucket。

将一个键值对放进字典的底层过程

假设字典对象a创建完成后，数组长度为8：

　　我们如果要把“name” = “wbh”这个键值对放到对应的字典对象a中，首先第一步需要计算“name”的散列值。python中可以通过hash（）来计算。由于数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量，查看偏移量对应的bucket是否为空。如果为空，则将键值对放进去。如果不为空，则依次取右边3位作为偏移量。当数组被填满至一定程度时，会自动进行扩容。

根据键查找“键值对”的底层过程

当我们调用a.get('name')，时。程序第一步会先计算“name”对象的散列值。和存储的底层流程算法一致，也是依次取散列值的不同位置的数字。假设数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量。查看偏移量对应的bucket是否为空。如果为空，则返回None。如果不为空，则将这个bucket的键对象计算散列值，和我们的散列值进行比较，如果相等，则将对应的“值对象”返回。如果不相等，则再依次取其他几位数字，重新计算偏移量。依次取完后仍然没有找到，则返回None

集合

集合的创建和删除

集合相关操作