Python哈希表和解析式

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Python哈希表和解析式
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1. 封装和解构
1.1 封装
1.2 解构
2. 集合Set
2.1 初始化
2.2 增加
2.3 删除
2.4 遍历
2.5 并集&交集&差集&对称差集
3.字典
3.1 初始化
3.2 增删改查
3.3 遍历
4.解析式和生成器表达式
4.1 列表解析式
4.2 生成器表达式
4.3 集合解析式
4.4 字典解析式
哈喽，大家好！距离上一篇文章近1个半月了，不是我拖呀~，刚好这个月遇到了工作调整，再加上要照顾10个月的孩子，实属不易，所以就这么长时间没来更新了。这不，我每天码一点点，'滴水成河'，努力完成了这篇文章。

1. 封装和解构

1.1 封装

说明： 等号(=)右边有多个数值仅通过逗号分割，就会封装到一个元组，称为封装packing。
```
# 示例：
x = 1,
y = 1,2
print(type(x), x)
print(type(y), y)

# 输出结果如下：
<class 'tuple'> (1,)
<class 'tuple'> (1, 2)
```
备注： 如果右边只有一个数值且没有用逗号，其实是一个整数类型，请留意。另外等号右边一定先运行，再赋值给左边。

1.2 解构

说明： 等号(=)右边容器类型的元素与左边通过逗号分割的变量要一一对应，称为解构unpacking。
```
x,y = (1,2)  # [1,2] {1,2} {'a':1,'b':2}
print(x)
print(y)

# 输出结果如下：
1
2
```
备注：右边的容器可以是元组、列表、字典、集合等，必须是可迭代对象。

错误示范：
```
x,y = (1,2,3)
print(x)
print(y)

# 输出结果如下：
ValueError: too many values to unpack (expected 2)
```
说明：左、右两边个数一定要一致，不然会抛出'ValueError'错误。

剩余变量解构

说明：python3引入了剩余变量解构(rest)，'尽可能'收集剩下的数据组成一个列表。
```
x, *rest = [1,2,3,4,5,6]
print(type(x), x)
print(type(rest), rest)  # 剩余没有赋值的就是rest的了

# 输出结果如下：
<class 'int'> 1
<class 'list'> [2, 3, 4, 5, 6]
```
```
*rest, y = [1,2,3,4,5,6]
print(type(rest), rest)
print(type(y), y)

# 输出结果如下：
<class 'list'> [1, 2, 3, 4, 5]
<class 'int'> 6
```
错误示例：
- 不能单独使用
  
  说明：等号左边只有一个标识符，无法解构。
  
  *rest = [1,2,3,4,5,6] print(rest) # 输出结果如下： #语法错误 SyntaxError: starred assignment target must be in a list or tuple
- 不能多次同时使用
  
  x, *rest1, *rest2, y = [1,2,3,4,5,6] print(rest1) print(rest2) # 输出结果如下： #语法错误，其中一个rest就把剩余元素拿走了，另外一个rest怎么拿？ SyntaxError: two starred expressions in assignment
另外一种丢弃变量下划线：'_'

说明： '_'是合法的标识符，大多场景表示不关心该值。
```
x, *_, y = [1,2,3,4,5,6]
print(x)
print(_)
print(y)
# 输出结果如下：
1
[2, 3, 4, 5]
6
```
```
_, *rest, _ = [1,2,3,4,5,6]
print(_)  # '_'是上一次输出值
print(rest)
# 输出结果如下：
6
[2, 3, 4, 5]
```
2. 集合Set

说明：集合是'可变的、无序的、不重复'的元素集合。

成为集合元素是有条件的：'元素必须可hash、可迭代'

可哈希对象如下(不可变)：
- 数值型：int(整数)、float(浮点)、complex(复数)
- 布尔型：True(是)、False(否)
- 字符串：string(字符串)、bytes(字节)
- tuple(元组)
- None(空)
可以通过内置hash函数判断是否可hash：
```
s1 = [1,2,3]
print(hash(s1))

# 输出结果如下：
TypeError: unhashable type: 'list'  # 列表是不可hash的
```
2.1 初始化

说明：
- set() -> new empty set object，新的空集合
- set(iterable) -> new set object，元素必须可迭代
```
s = {}  # 注意这个是空字典，不是空集合
s1 = set()  # 空集合
s2 = set([1,2,3])  # 注意列表里面元素迭代出来的是整数，可hash
s3 = set("abcd")
print(s1)
print(s2)
print(s3)

# 输出结果如下：
set()
{1, 2, 3}
{'c', 'd', 'a', 'b'}
```
错误示例：
```
s = set([[1]]) # 列表套列表，迭代出来是列表，不可hash
print(s)

# 输出结果如下：
TypeError: unhashable type: 'list'
```
2.2 增加
- s.add(element)
  
  说明：增加一个元素到集合，如果元素已经存在，则不操作。
```
s1 = set([1,2,3])
s1.add(4)
print(s1)

# 输出结果如下：
{1, 2, 3, 4}
```
- s.update(*element))
  
  说明：合并一个或多个元素到集合中，元素必须可迭代(把迭代的元素并到集合)，和后面讲的并集一样。
```
s1 = set([1,2,3])
s1.update((4,5,6),[7,8,9])
print(s1)

# 输出结果如下：
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}
```
2.3 删除
- remove(element)
  
  说明：从集合中移除一个元素，如果元素不存在抛出'KeyError'错误。
  
  s1 = {1,2,3,4,5,6} s1.remove(6) print(s1) # 输出结果如下： {1, 2, 3, 4, 5}
- discard(element)
  
  说明：也是从集合中移除一个元素，如果元素不存在不会报异常，啥都不做。
  
  s1 = {1,2,3,4,5,6} s1.discard(6) print(s1) # 输出结果如下： {1, 2, 3, 4, 5}
- pop()
  
  说明：因为集合是无序的，所以是删除'任意'一个元素，如果是空集则抛出'KeyError'错误。
  
  s1 = {1,2,3,4,5,6} print(s1.pop()) # 随机的(因为无序) print(s1) # 输出结果如下： 1 {2, 3, 4, 5, 6}
- clear()
  
  说明：删除所有元素，都不推荐使用的啦。
  
  s1 = {1,2,3,4,5,6} s1.clear() print(s1) # 输出结果如下： set()
2.4 遍历

说明：集合是个容器，是可以遍历的，但是效率都是O(n)。
```
s1 = {1,2,3}
for s in s1:
    print(s)
# 输出结果如下：
1
2
3
```
说到这里，你觉得集合set和列表list哪个遍历效率更高呢？

答案是set，因为set的元素是hash值作为key(下面讲的字典也是hash值)，查询时间复杂度为O(1)，而list是线性数据结构，时间复杂度是O(n)。

大家可以按照如下进行验证下，随着数据规模越来越大，很明显就可以看出哪个效率高。

2.5 并集&交集&差集&对称差集
- 并集
  
  说明： 将多个集合的所有元素合并在一起组成新的集合。
  
  s1 = {1,2,3} s2 = {3,4,5} print(s1.union(s2)) # 输出结果如下： {1, 2, 3, 4, 5}
  
  备注：还可以使用运算符 '|'、'update(element)'、'|='。
- 交集
  
  说明： 取多个集合的共同(相交)元素
  
  s1 = {1,2,3} s2 = {3,4,5} print(s1.intersection(s2)) # 输出结果如下： {3}
  
  备注：还可以使用'&'、's.intersection_update(element)'、'&='。
- 差集
  
  说明：属于一个集合但不属于另一个集合的元素组成的集合。
  
  s1 = {1,2,3} s2 = {3,4,5} print(s1.difference(s2)) # 输出结果如下： {1, 2}
  
  备注：还可以使用'-'、's.difference_update(element)'、'-='.
- 对称差集
  
  说明：多个集合中，不属于交集元素组成的集合。
  
  s1 = {1,2,3} s2 = {3,4,5} print(s1.symmetric_difference(s2)) # 输出结果如下： {1, 2, 4, 5}
  
  备注：还可以使用'^{'、's1.symmetric_difference_update(s2)'、'}='.
3.字典

说明：字典是由任意个item(元素)组成的集合，item是由key:value对组成的二元组。
- 字典是'可变的'：支持增删改查；
- 字典是'无序的'：key存储是无序的，非线性数据结构(请不要让表面蒙蔽了你哈)；
- 字典是'key不重复'：key是唯一的，且必须可'hash'；
3.1 初始化
```
# 空字典
d1 = {}
d2 = dict()

# 示例：
d3 = dict(a=1,b=2,c=3)
d4 = dict(d3)
d5 = dict([('a',1),('b',2),('c',3)])  # 元素必须是可迭代的
d6 = {'a':1,'b':2,'c':3}

# 输出结果都是：
{'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
```
3.2 增删改查
- 增加&修改元素
  
  1）通过'd[key] = value'方式：
  
  备注：如果key不存在，则新增，key存在则直接覆盖(修改元素)。
  
  # 增加 & 修改 d = {'a':1,'b':2,'c':3} d['d'] = 4 # 增加 d['a'] = 11 # 修改 print(d) # 输出结果如下： {'a': 11, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
  
  2）通过d.update([E, ]**F) -> None
  
  # 增加 & 修改 d = {'a':1,'b':2,'c':3} d.update(d=4) print(d) # 输出结果如下： {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4}
- 删除元素
  
  1）d.pop()
  
  key存在则移除，并返回对应value值。
  
  key不存在，返回给定的缺省值，否则抛出KeyError。
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} print(d.pop('c',None)) print(d) # 输出结果如下： 3 {'a': 1, 'b': 2}
  
  2）d.popitem()
  
  删除并返回一个任意的item(key:value)。
  
  如果是空字典，抛出KeyError。
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} print(d.popitem()) print(d) # 输出结果如下： ('c', 3) {'a': 1, 'b': 2}
  
  3）d.clear()
  
  删除所有item,不推荐使用。
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} d.clear() print(d)
- 查找元素
  
  通过key这个键就可以快速找到value值。
  
  时间复杂度是O(1)，不会随着数据规模大而降低效率。
  
  正常访问元素：
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} print(d['a']) print(d.get('b')) # 输出结果如下： 1 2
  
  key不存在的处理方式：
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} print(d.get('d',None)) # 如果key不存在，缺省返回None print(d.setdefault('d',100)) # 如果key不存在，则新增key:value对 print(d) # 输出结果如下： None 100 {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 100}
3.3 遍历
- 遍历键：key
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} # 方法1： for k in d: # 缺省是遍历key print(k) # 方法2： for k in d.keys(): print(k) # 方法3： for k, _ in d.items(): print(k) # 输出结果如下： a b c
- 遍历值：value
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} # 方法1： for v in d.values(): print(v) # 方法2： for k in d: # print(d[k]) # 也可以用 print(d.get(k)) # 方法3： for _, v in d.items(): print(v) # 输出结果如下： 1 2 3
- 遍历item：key-value
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} for item in d.items(): print(item) # 输出结果如下： ('a', 1) ('b', 2) ('c', 3)
- 其他问题
  
  这种情况在遍历的时候，不能够删除元素，不能改变字典的size。
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} for k in d: print(d.pop(k)) # 输出结果如下： RuntimeError: dictionary changed size during iteration
  
  优雅的删除方式：
  
  d = {'a':1,'b':2,'c':3} key_list = [] for k in d: key_list.append(k) for k in key_list: print('已删除key:', d.pop(k))
  
  然并卵，想要清除，直接用clear()啦。
4.解析式和生成器表达式

4.1 列表解析式

语法
- [ 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件 ]
- 列表解析式用中括号'[ ]'表示
- 返回一个新的列表
优点
- 提高效率
- 代码轻量
- 可读性高
示例需求：请从给定区间中提取能够被2整除的元素。

大众普遍的写法：
```
list = []
for i in range(10):
    if i % 2 == 0:
        list.append(i)
print(list)

# 输出结果如下：
[0, 2, 4, 6, 8]
```
再来感受一下简单而优雅的写法：
```
print([i for i in range(10) if i % 2 == 0])

# 输出结果如下：
[0, 2, 4, 6, 8]
```
以上就是列表解析式，也叫列表推倒式。

4.2 生成器表达式

语法
- ( 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件 )
- 生成器表达式用中括号'( )'表示
- 返回一个生成器对象(generator)
特点：
- 按需计算，就是需要取值的时候才去计算（而列表解析式是一次性计算立即返回所有结果）
- 前期并不怎么占用内存，最后取值多了就跟列表解析式一样；
- 计算耗时极短，本身并不返回结果，返回的是生成器对象；
看下生成器对象是长什么样的（不要认为是元组解析式，哈哈）：
```
x = (i for i in range(10) if i % 2 == 0)
print(type(x))
print(x)

# 输出结果如下：
<class 'generator'>  # 生成器
<generator object <genexpr> at 0x000001A143ACBA98> # 生成器对象
```
那生成器对象是如何计算得到结果：
```
import time
x = (i for i in range(10) if i % 2 == 0)
for i in range(6):  # 仅一次循环取值
    time.sleep(0.5)
    print(next(x))
 time.sleep(1)
print(next(x))  # for循环已经计算完所有结果了，不能取值，故抛出异常

# 输出结果如下：
0
2
4
6
8
StopIteration  # 已经超出可迭代范围，抛出异常
```
备注：生成器表达式只能迭代一次。

4.3 集合解析式

集合解析式和列表解析式语法类似，不做过多解析。

语法：
- { 返回值 for 元素 in 可迭代对象 if 条件 }
- 集合解析式用花括号'{ }'表示
- 返回一个集合
示例：
```
print({i for i in range(10) if i % 2 == 0})

# 输出结果如下：
{0, 2, 4, 6, 8}
```
4.4 字典解析式

字典解析式和集合解析式语法类似，不做过多解析。

语法：
- { key:value for 元素 in 可迭代对象 if 条件 }
- 字典解析式用花括号'{ }'表示
- 返回一个字典
示例：
```
print({i:(i+1) for i in range(10) if i % 2 == 0})

# 输出结果如下：
{0: 1, 2: 3, 4: 5, 6: 7, 8: 9}
```
总体来说，解析式写起来如果让人简单易懂、又高效，是非常推荐大家使用的。

但有的场景写起来很复杂，那还是得用for...in循环拆分来写。

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原文地址：https://www.cnblogs.com/singvis/p/12886000.html

Python哈希表和解析式

1. 封装和解构

1.1 封装

1.2 解构

2. 集合Set

2.1 初始化

2.2 增加

2.3 删除

2.4 遍历

2.5 并集&交集&差集&对称差集

3.字典

3.1 初始化

3.2 增删改查

3.3 遍历

4.解析式和生成器表达式

4.1 列表解析式

4.2 生成器表达式

4.3 集合解析式

4.4 字典解析式