数据结构算法——python数据结构

python数据结构

常用数据结构

字符串

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s = "hello python"

# 基础操作
print(s[0])          # 索引
print(s[1:5])        # 切片
print(len(s))        # 长度
print(s.strip())     # 去空格
print(s.split(" "))  # 分割
print(s.upper())     # 大写
print(s.lower())     # 小写

# 遍历
for char in s:
    print("字符:", char)

元组tuple

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t = (1, 2, 3, "a", "b")

# 基础操作
print(t[0])
print(t.count(2))
print(t.index("a"))
print(len(t))

# 拆包
a, b, c = (1, 2, 3)

# 遍历
for item in t:
    print("元组元素:", item)

列表list

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lst = [10, 20, 30, 40]

# 增删改查
lst.append(50)
lst.pop()
lst[1] = 15
lst.insert(0, 0)

# 排序
lst.sort()

# 遍历
for num in lst:
    print("列表元素:", num)

# 带下标遍历
for idx, num in enumerate(lst):
    print(idx, num)

栈

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stack = [1, 2, 3]

# 入栈、出栈
stack.append(4)
stack.pop()
stack[-1]
len(stack)

# 遍历
for val in stack:
    print("栈元素:", val)

队列

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from collections import deque

q = deque([1, 2, 3]) # 用list初始化

# 入队、出队
q.append(4)
q.popleft()
q[0]
len(q)

# 遍历
for val in q:
    print("队列元素:", val)

双向队列

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from collections import deque

dq = deque([1, 2, 3])

# 两端操作
dq.append(4)        # 右侧入队
dq.appendleft(0)    # 左侧入队
dq.pop()            # 右侧出队
dq.popleft()        # 左侧出队
len(dq)

# 遍历
for val in dq:
    print("双向队列元素:", val)

优先队列

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import heapq

pq = []
# 入堆
heapq.heappush(pq, 3)
heapq.heappush(pq, 1)
heapq.heappush(pq, 2)

# 出堆
heapq.heappop(pq)


# 遍历（堆结构遍历，不保证有序）
for val in pq:
    print("优先队列内部元素:", val)


# 已有列表初始化最小堆
nums = [5, 2, 8, 1, 3, 7, 4]
pq = heapq.heapify(nums)

# 堆顶
print(nums[0])

# 从小到大的顺序
sorted_nums = []
while nums:
    sorted_nums .append(heapq.heappop(nums))

# 实际应用：找前 K 个最小的元素
nums = [9, 3, 7, 1, 5, 8, 2, 6, 4]

# 返回最小的 K 个元素
ns = heapq.nsmallest(3, nums)

# 返回最大的 K 个元素
nl = heapq.nlargest(3, nums)

字典

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d = {"name": "小明", "age": 18, "city": "北京"}

# 增删改查
d["gender"] = "男"
d["age"] = 20
del d["city"]
d["city"]
len(d)
print("name" in d)

# 遍历键
for k in d.keys():
    print("键:", k)

# 遍历值
for v in d.values():
    print("值:", v)

# 遍历键值对
for k, v in d.items():
    print(k, ":", v)

# 频率统计
text = "hello world"
freq = {}
for ch in text:
    # 如果 ch 不在字典中，get 返回 0，加 1 后就是 1
    freq[ch] = freq.get(ch, 0) + 1

集合

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# 直接创建
s = {1, 2, 3, 4}
# 列表创建（自动去重）
nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
sl = set(nums)

# 增删
s.add(5)
s.discard(2)
s.remove(2) # 不存在会报错

# 集合运算
a = {1,2,3}
b = {3,4,5}
print(a & b)  # 交集
print(a | b)  # 并集
print(a - b)  # 差集

# 遍历
for val in s:
    print("集合元素:", val)

数据结构	符号 / 实现	可变性	核心操作	遍历方式
字符串	`""` `str`	不可变	索引、切片、split、strip、replace	`for c in s`
元组	`()` `tuple`	不可变	索引、count、index	`for item in t`
列表	`[]` `list`	可变	append、pop、insert、sort、reverse	`for item in lst`
栈	list	可变	append、pop	`for val in stack`
队列	deque	可变	append、popleft	`for val in q`
双向队列	deque	可变	append、appendleft、pop、popleft	`for val in dq`
优先队列	heapq	可变	heappush、heappop	`for val in pq`
字典	`{}` `dict`	可变	$key$ 、get、keys、items、in	`for k,v in d.items()`
集合	`{}` `set`	可变	add、discard、remove、交并差、in	`for val in s`