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2.1 資料型別和資料結構

本節以元組和字典為代表介紹資料結構。

原始資料型別

Python 有一些原始資料型別:

整數浮點數字符串(文字)空型別
email_address = None

None 常用作可選值或缺失值的佔位符。它在條件語句中計算為 False。

if email_address:    send_email(email_address, msg)
資料結構

實際的程式具有更復雜的資料。例如,關於股票的持有資訊:

100 shares of GOOG at $490.10

這是一個包含三個部分的“物件”:

股票的名稱或符號("GOOG",字串)股份數目(100,整數)價格(490.10,浮點數)元組

元組是分組在一起的值的集合。

示例:

s = ('GOOG', 100, 490.1)

有時候會在語法上省略 () 。

s = 'GOOG', 100, 490.1

特殊情況(0 元組,1 元組)。

t = ()            # An empty tuplew = ('GOOG', )    # A 1-item tuple

元組一般用來表示簡單的記錄或結構。

通常,它是由多個部分組成的單個物件。這有一個很好的類比:元組就像資料庫表中的一行。

元組的內容是有序的(類似於陣列)。

s = ('GOOG', 100, 490.1)name = s[0]                 # 'GOOG'shares = s[1]               # 100price = s[2]                # 490.1

但是,元組的內容無法修改。

>>> s[1] = 75TypeError: object does not support item assignment

你可以基於當前元組建立一個新元組。

s = (s[0], 75, s[2])
元組打包

元組更多的是把相關的項打包到一個實體(entity)中。

s = ('GOOG', 100, 490.1)

然後,該元組很容易作為單個物件傳遞給程式的其它部分。

元組拆包

要在其它地方使用元組,可以把元組的各部分拆包為變數。

name, shares, price = sprint('Cost', shares * price)

左側變數的數目必須與元組的結構匹配。

name, shares = s     # ERRORTraceback (most recent call last):...ValueError: too many values to unpack
元組與列表

元組看起來像只讀列表。但是,元組最常用於由多個部分組成的單項。列表通常是型別相同的項的集合,

record = ('GOOG', 100, 490.1)       # A tuple representing a record in a portfoliosymbols = [ 'GOOG', 'AAPL', 'IBM' ]  # A List representing three stock symbols
字典

字典是鍵到值的對映。有時,字典也稱為雜湊表(hash table)或關聯陣列(associative array)。鍵用作訪問值的索引。

s = {    'name': 'GOOG',    'shares': 100,    'price': 490.1}
常見操作

要從字典中獲取值,請使用鍵名。

>>> print(s['name'], s['shares'])GOOG 100>>> s['price']490.10>>>

要新增或修改值,請使用鍵名進行分配。

>>> s['shares'] = 75>>> s['date'] = '6/6/2007'>>>

要刪除值,請使用 del 語句。

>>> del s['date']>>>
為什麼使用字典?

當存在很多不同的值並且可能會修改或操作這些值時,字典很有用。字典使程式碼更具可讀性。

s['price']# vss[2]
練習

在上次的幾個練習中,編寫了一個取資料檔案 Data/portfolio.csv 的程式 。使用 csv 模組,可以輕鬆地逐行讀取檔案。

>>> import csv>>> f = open('Data/portfolio.csv')>>> rows = csv.reader(f)>>> next(rows)['name', 'shares', 'price']>>> row = next(rows)>>> row['AA', '100', '32.20']>>>

儘管讀取檔案很容易,但是與讀取資料相比,通常使用資料做更多的事情。例如,也許想儲存它並對其執行一些計算。不幸的是,原始的資料“行”並不能這樣做。例如,即使是簡單的數學計算也不行。

>>> row = ['AA', '100', '32.20']>>> cost = row[1] * row[2]Traceback (most recent call last):    File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: can't multiply sequence by non-int of type 'str'>>>

要執行更多的操作,通常需要以某種方式解釋原始資料,並將其轉換為更有用的物件型別,以便以後處理。有兩種簡單的方式可以選擇:元組或者字典。

練習 2.1:元組

在互動式提示符下,建立以下代表上一行的元組,但數字列要轉換為恰當的數字。

>>> t = (row[0], int(row[1]), float(row[2]))>>> t('AA', 100, 32.2)>>>

使用這種方式,現在可以使用股份數目乘以價格來計算總價,

>>> cost = t[1] * t[2]>>> cost3220.0000000000005>>>

在 Python 中,數學沒用了嗎?結果為什麼是 3220.0000000000005?

這是計算機上浮點硬體的產物,只能在二進位制(而不是十進位制)中準確表示小數。即使是涉及十進位制小數的簡單計算,也會引入小的誤差。這很正常,如果你之前沒有見過,可能會有點驚訝。

雖然在所有使用浮點小數的程式語言中都會發生這種情況,但是列印的時候可以把它隱藏,例如:

>>> print(f'{cost:0.2f}')3220.00>>>

元組是隻讀的。可以透過嘗試把股份數目改為 75 來驗證這點。

>>> t[1] = 75Traceback (most recent call last):    File "<stdin>", line 1, in <module>TypeError: 'tuple' object does not support item assignment>>>

儘管無法更改元組的內容,但是始終可以建立一個全新的元組來替換舊的元組。

>>> t = (t[0], 75, t[2])>>> t('AA', 75, 32.2)>>>

每當像這樣重新分配現有變數名時,舊值就會被丟棄。雖然上面的賦值可能看起來像在修改元組,但實際上是在建立一個新的元組,並且將舊的元組丟棄。

元組通常用於將值打包或拆包到變數中。請嘗試以下操作:

>>> name, shares, price = t>>> name'AA'>>> shares75>>> price32.2>>>

取上面的變數並將其打包回元組中:

>>> t = (name, 2*shares, price)>>> t('AA', 150, 32.2)>>>
練習 2.2:把字典當作資料結構

可以建立字典來替代元組。

>>> d = {        'name' : row[0],        'shares' : int(row[1]),        'price'  : float(row[2])    }>>> d{'name': 'AA', 'shares': 100, 'price': 32.2 }>>>

計算持有的總價:

>>> cost = d['shares'] * d['price']>>> cost3220.0000000000005>>>

將此示例與上面涉及元組的相同的計算進行比較,將股份數目修改為 75。

>>> d['shares'] = 75>>> d{'name': 'AA', 'shares': 75, 'price': 32.2 }>>>

與元組不同,字典可以自由修改。新增一些屬性:

>>> d['date'] = (6, 11, 2007)>>> d['account'] = 12345>>> d{'name': 'AA', 'shares': 75, 'price':32.2, 'date': (6, 11, 2007), 'account': 12345}>>>
練習 2.3: 字典的其它操作

如果將一個字典轉換為列表,則將獲得其所有的鍵:

>>> list(d)['name', 'shares', 'price', 'date', 'account']>>>

類似地,如果使用 for 語句對字典進行迭代,則將獲得其所有的鍵。

>>> for k in d:        print('k =', k)k = namek = sharesk = pricek = datek = account>>>

嘗試使用這個同時執行查詢的變體:

>>> for k in d:        print(k, '=', d[k])name = AAshares = 75price = 32.2date = (6, 11, 2007)account = 12345>>>

也可以使用 keys() 方法獲得所有的鍵:

>>> keys = d.keys()>>> keysdict_keys(['name', 'shares', 'price', 'date', 'account'])>>>

在這裡,keys() 稍微有點不同,它返回的是一個 dict_keys 物件。

這是對原始字典的覆蓋,它始終提供當前字典的鍵——即使字典改變了。例如,試試一下操作:

>>> del d['account']>>> keysdict_keys(['name', 'shares', 'price', 'date'])>>>

請注意,儘管沒有再次呼叫 d.keys() ,但鍵'account' 消失了。

一個更優雅地一起使用鍵和值的方式是使用 items() 方法。這可以獲得鍵值組成的元組 (key, value)。

>>> items = d.items()>>> itemsdict_items([('name', 'AA'), ('shares', 75), ('price', 32.2), ('date', (6, 11, 2007))])>>> for k, v in d.items():        print(k, '=', v)name = AAshares = 75price = 32.2date = (6, 11, 2007)>>>

如果有類似於 items 的元組,那麼可以使用 dict() 函式建立一個字典。請嘗試以下操作:

>>> itemsdict_items([('name', 'AA'), ('shares', 75), ('price', 32.2), ('date', (6, 11, 2007))])>>> d = dict(items)>>> d{'name': 'AA', 'shares': 75, 'price':32.2, 'date': (6, 11, 2007)}>>>

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