Python數據結構-數組

2020/5-20

一個有趣的問題數組數組的基本操作（在Python中就是list唄） 讀取操作更新元素插入元素刪除元素辨析：Python中方法對上述代碼補充如下：

一個有趣的問題

list = []

list[0] = 1

報錯，說是索引超出了范圍range

為什么會這樣？

因為我們定義的列表的長度就是0，使用索引當然失敗

可以使用 .append()，就不會報錯

如果我想使用索引來增加末尾的元素呢？

list = [0,1,2]

list.append(None)

list[3] = 3

如果想使用索引，前提是該位置必須存在

 

數組

什么是數組？

array，有限個相同類型 的變量組成的有序集合

1. 有限，數組是有限的

2. 相同類型，數組中的元素是同種類型的

3. 有序，數組在內存中是順序存儲的

在Python中列表和元組就是對數組的封裝

數組的基本操作（在Python中就是list唄）

讀取操作

對於列表使用索引法就OK了

更新元素

直接使用索引，賦值即可

插入元素

• 尾部插入

  使用方法 .append()

• 中間插入

  使用方法 .insert()

• 超范圍插入

  當數組已經滿了，但是還是想要插入元素，這個時候就是所謂的超范圍插入

  使用列表方法並沒有問題

尾部插入和中間插入的區別：

尾部插入直接在列表最后增加位置，並賦值即可；如果列表長度足夠，那么一開始就不用增加位置，直接賦值即可

中間插入：插入的位置（包括該位置）后的所有元素后移一位，然后直接賦值即可；如果長度不夠，也就是超范圍了，那么要么加一位，要么簡單點直接倍增元素

尾部插入的代碼實現

class MyArray:
    def __init__(self,capacity):
        self.array = [None]*capacity# 初始化列表，長度為4
        self.size = 0# 列表有效元素的長度，剛開始就是零
​
    def insert(self,index,sth):
        if index < 0 or index > self.size:# 插入位置越界，拋出
            raise Exception# 這里注意一個點，插入也是只能插入有效的位置才行，比如長度=0只能在0處插入
        else:
            for i in range(self.size-1,index-1,-1):# 從最后一位到插入位置（包括該位置），后移一位
                self.array[i+1] = self.array[i]
        self.array[index] = sth# 對該位置直接賦值
        self.size += 1# 列表有效元素實際長度加1
​
    def output(self):# 輸出列表
        print(len(self.array))
        for i in range(0,self.size,1):
            print(self.array[i],end=" ")
​
array = MyArray(4)# 實例化
array.insert(0,10)# 插入
array.insert(0,9)
array.insert(1,7)
array.insert(2,8)
# 這里只能先在0處插入，然后可以在0.1處插入，然后可以在0.1.2處插入。最多插入四個，因為插入四個之后，數組就# 滿了。那么如何超范圍插入呢？
​
array.output()

 

中間插入代碼實現

class MyArray():
    def __init__(self,capacity):
        self.array = [None]*capacity
        self.size = 0
​
    def insert_v2(self,index,element):
        if index < 0 or index > self.size:# 如果越界，拋出
            raise Exception
        elif self.size >= len(self.array):# 如果實際長度大於列表長度，重新為列表分配空間
            self.resize()# 1. 使用函數倍增數組空間
            # self.array.append(None)# 2. 使用方法僅增加需要的一位空間
        for i in range(self.size-1,-1,-1):# 從最后一位到插入位置（包括該位置），后移一位
            self.array[i+1] = self.array[i]
​
        self.size += 1# 實際長度加1
        self.array[index] = element# 插入位置直接賦值
​
    def resize(self):
        array_new = [None]*len(self.array)*2# 簡單粗暴方式，那就是如果我列表長度不夠，直接擴大兩倍
        for i in range(self.size):
            array_new[i] = self.array[i]# 依次復制
​
        self.array = array_new# 列表是對象傳遞，self.array指向新的列表對象
​
    def out_put(self):
        for i in range(len(self.array)):
            print(self.array[i],end=" ")
​
​
array = MyArray(4)
array.insert_v2(0,0)
array.insert_v2(0,1)
array.insert_v2(0,2)
array.insert_v2(0,3)
array.insert_v2(0,4)
array.insert_v2(1,0)
# 誠然，直接加倍是簡單粗暴的方式，還有一種重新分配空間的方式，那就是直接使用.append這個方法，超出之后就每# # 加個數就擴容一次，見上面注釋掉的部分
​
array.out_put()
​

擴展：如果是刪除元素呢？

相關的有三個方法：

1. .pop([index])

   如果沒有index，那么默認彈出最后一位，返回值就是彈出值

2. del list[index] (這個不是方法)

   del 這個可以刪除列表本身，也可以刪除某一位，沒有返回值，且徹底刪除

3. .remove(obj)

   刪除遇到的第一個obj，如果列表有復數的obj，那么意味着要用for循環刪干凈

   擴展一下，list.count(obj)，返回obj在列表中出現的次數

   for i in range(list.count(obj)):list.remove(obj)

 

刪除元素

辨析：

數組的插入是從后往前挪騰元素，然后空出位置給新元素；

類似的，刪除元素也需要挪騰元素，只不過這次是來補位，把刪掉元素空出來的位置補掉

Python中方法

.pop([index])

del

.remove(obj)

對上述代碼補充如下：

class MyArray():
    def __init__(self,capacity):
        self.array = [None]*capacity
        self.size = 0
​
    def insert_v2(self,index,element):
        if index < 0 or index > self.size:# 如果越界，拋出
            raise Exception
        elif self.size >= len(self.array):# 如果實際長度大於列表長度，重新為列表分配空間
            # self.resize()
            self.array.append(None)
        for i in range(self.size-1,index-1,-1):# 從最后一位到插入位置（包括該位置），后移一位
            self.array[i+1] = self.array[i]
​
        self.size += 1# 實際長度加1
        self.array[index] = element# 插入位置直接賦值
​
    def resize(self):
        array_new = [None]*len(self.array)*2
        for i in range(self.size):
            array_new[i] = self.array[i]
​
        self.array = array_new
​
    def romove(self,index):
        if index < 0 and index > self.size:
            raise Exception
        else:
            while index < self.size-1:# 從index到self.size-1-1
                self.array[index] = self.array[index+1]
                index += 1
        self.size -= 1 # 實際長度-1
        self.array.pop()# 彈出最后空缺的位置
​
    def output(self):
        for i in range(self.size):
            print(self.array[i],end=" ")
​
c3 = MyArray(4)
​
c3.insert_v2(0,0)
c3.insert_v2(1,1)
c3.insert_v2(2,2)
c3.insert_v2(3,3)
c3.insert_v2(4,4)
c3.insert_v2(5,5)
​
print("數組如下：")
c3.output()
print("\n刪除之后的是：")
c3.romove(1)
c3.output()