5. 資料結構¶

這個章節將會更深入的介紹一些你已經學過的東西的細節上，並且加入一些你還沒有接觸過的部分。

5.1. 進一步了解 List（串列）¶

List（串列）這個資料型別具有更多方法。下面條列了 list 物件的所有 method：

list.append(value, /): 將一個新的項目加到 list 的尾端。與 a[len(a):] = [x] 類似。

list.extend(iterable, /): 將 iterable（可疊代物件）接到 list 的尾端。與 a[len(a):] = iterable 類似。

list.insert(index, value, /): 將一個項目插入至 list 中給定的位置。第一個引數為插入處前元素的索引值，所以 a.insert(0, x) 會插入在 list 首位，而 a.insert(len(a), x) 則相當於 a.append(x)。

list.remove(value, /): 刪除 list 中第一個值等於 value 的元素。若 list 中無此元素則會觸發 ValueError。

list.pop(index=-1, /): 移除 list 中給定位置的項目，並回傳它。如果沒有指定位置， a.pop() 將會移除 list 中最後的項目並回傳它。若 list 是空的或是索引值超出範圍，則會引發 IndexError 例外。

list.clear(): 刪除 list 中所有項目。與 del a[:] 類似。

list.index(value[, start[, stop]])

回傳 list 中第一個出現 value 的（從零開始的）索引值。若 list 中無此項目，則丟出 ValueError 錯誤。

引數 start 和 end 的定義跟在 slice 表示法中相同，搜尋的動作被這兩個引數限定在 list 中特定的子序列。但要注意的是，回傳的索引值是從 list 的開頭開始算，而不是從 start 開始算。

list.count(value, /): 回傳 value 在 list 中所出現的次數。

list.sort(*, key=None, reverse=False): 將 list 中的項目排序。（可使用引數來進行客製化的排序，請參考 sorted() 部分的解釋）

list.reverse(): 將 list 中的項目前後順序反過來。

list.copy(): 回傳一個淺複製 (shallow copy) 的 list。與 a[:] 類似。

以下是一個使用到許多 list 物件方法的例子：

>>> fruits = ['orange', 'apple', 'pear', 'banana', 'kiwi', 'apple', 'banana']
>>> fruits.count('apple')
2
>>> fruits.count('tangerine')
0
>>> fruits.index('banana')
3
>>> fruits.index('banana', 4)  # 從位置 4 開始找到下一個 banana
6
>>> fruits.reverse()
>>> fruits
['banana', 'apple', 'kiwi', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange']
>>> fruits.append('grape')
>>> fruits
['banana', 'apple', 'kiwi', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange', 'grape']
>>> fruits.sort()
>>> fruits
['apple', 'apple', 'banana', 'banana', 'grape', 'kiwi', 'orange', 'pear']
>>> fruits.pop()
'pear'

你可能會注意到一些方法，像是 insert、remove 或者是 sort，並沒有印出回傳值，事實上，他們回傳預設值 None [1]。這是一個用於 Python 中所有可變資料結構的設計法則。

另外你可能也會發現，不是所有資料都可以被排序或比較。例如，[None, 'hello', 10] 就不可排序，因為整數不能與字串比較，而 None 不能與其他型別比較。有些型別根本就沒有被定義彼此之間的大小順序，例如，3+4j < 5+7j 就是一個無效的比較。

5.1.1. 將 List 作為 Stack（堆疊）使用¶

List 的操作方法使得它非常簡單可以用來實作 stack（堆疊）。Stack 為一個遵守最後加入元素最先被取回（後進先出，"last-in, first-out"）規則的資料結構。你可以使用方法 append() 將一個項目放到堆疊的頂層。而使用方法 pop() 且不給定索引值去取得堆疊最上面的項目。舉例而言：

>>> stack = [3, 4, 5]
>>> stack.append(6)
>>> stack.append(7)
>>> stack
[3, 4, 5, 6, 7]
>>> stack.pop()
7
>>> stack
[3, 4, 5, 6]
>>> stack.pop()
6
>>> stack.pop()
5
>>> stack
[3, 4]

5.1.2. 將 List 作為 Queue（佇列）使用¶

我們也可以將 list 當作 queue（佇列）使用，即最先加入元素最先被取回（先進先出，"first-in, first-out"）的資料結構。然而，list 在這種使用方式下效率較差。使用 append 和 pop 來加入和取出尾端的元素較快，而使用 insert 和 pop 來插入和取出頭端的元素較慢（因為其他元素都需要挪動一格）。

如果要實作 queue，請使用 collections.deque，其被設計成能快速的從頭尾兩端加入和取出。例如：

>>> from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
>>> queue.append("Terry")           # Terry 加進來
>>> queue.append("Graham")          # Graham 加進來
>>> queue.popleft()                 # 第一個加進來的現在離開
'Eric'
>>> queue.popleft()                 # 第二個加進來的現在離開
'John'
>>> queue                           # queue 裡剩下的會按照加進來的順序排列
deque(['Michael', 'Terry', 'Graham'])

5.1.3. List Comprehensions（串列綜合運算）¶

List comprehension（串列綜合運算）讓你可以用簡潔的方法建立 list。常見的應用是基於一個序列或 iterable（可疊代物件），將每一個元素經過某個運算的結果串接起來成為新的 list，或是建立一個子序列，其每一個元素皆滿足一個特定的條件。

舉例來說，假設我們要建立一個「平方的 list」：

>>> squares = []
>>> for x in range(10):
...     squares.append(x**2)
...
>>> squares
[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

注意這是建立（或覆寫）一個變數叫 x，其在迴圈結束後仍然存在。我們可以這樣產生平方串列而不造成任何 side effects（副作用）：