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Python 列表的应用场景有哪些?你使用对了吗?

三叶资源网 2022-06-27 10:24:02 python 622 ℃ 0 评论

我们在前几篇文章中依次介绍了RealPython 基础教程:Python 中的列表和元组 列表推导式:简洁高效更具 Python 风格的列表创建方法 从 Python 列表的特性来探究其底层实现机制 。今天来聊一聊列表在实际开发中的应用场景。


在开发中,选用何种数据结构是由我们面对的数据特征和业务场景决定的。

数据是单个的还是批量的,是小规模的还是海量的?

数据是独立的还是彼此关联的?

数据的生成是随机的还是有先后顺序的?

数据的用途是什么?会不会频繁读写?只读多还是修改多?

数据是否应用于多线程环境?

......(此处省略 N 多情形。)


一旦确定了数据特征和业务场景,我们就可以从开发工具箱中选择合适的工具了。



对于 list 而言,首先它是一个对象集合,你可以在处理批量数据时使用 list。

>>> alist =[i for i inrange(21)]
>>> alist
[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20]
>>> alist.append(2021)
>>> alist
[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,2021]


我们知道,tuple 也可以用来存储多个对象,但是 tuple 是不可变的,一旦初始化,无法再增减其中的元素的个数。tuple 从语法上保证了元素数目不会被修改。


如果你恰好不希望别人向数据集中增删元素,你应该优先使用 tuple,而非list。反过来,如果你需要动态调整数据集合中的元素的个数,那就应该选择 list



这是否意味着所有动态数据集都可以使用 list 呢?非也。


如果你的数据很少被修改,绝大部分时间都是被读取的,这很适合使用 list 来存储。因为 list 为我们提供了索引和切片操作,可以快速访问其中的元素。

>>> alist
[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,2021]
>>> alist[10]
10
>>> alist[3:9]
[3,4,5,6,7,8]
>>> alist[3:9:2]
[3,5,7]


如果你仅仅使用 append() 在 list 尾部追加元素,或者删除 list 尾部元素,那也可以放心使用 list。因为,在列表末尾添加和删除元素非常快

>>> 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
[3,4,5]

这种情形下,list 其实就用作栈(stack)了。



但是,如果你的程序需要频繁在 list 头部或中间插入或删除元素,list 就不太适合你的需求了。

因为,list 底层是通过变长数组实现的。在数组头部或中间插入或删除元素,需要逐个移动插入位置之后的每个元素。这在数据量大时会消耗大量时间,效率低下。


而在常见的业务场景中,频繁增删中间元素的操作多见于链式存储结构(如链表),在线性存储结构(如数组)中并不多见。

如果想在 Python 中使用链式结构,可以使用 collections.deque。严格来说,collections.deque 也不是一个完全的链式结构,它是一个带有块(block)数据的链式结构。每个 block 都是一个线性数组。


我们来看一个需要频繁在数据集的首尾执行操作的场景:队列(queue)。

队列是一个先进先出(FIFO)的数据结构,数据从尾部插入,从头部取出。就好像我们日常排队一样。


由于需要频繁删除头部元素,list 也不适合用作队列。很多初学者仅从list 这个单词的字面意思来理解,就把 list 作为队列来使用,这是欠妥的。


我们可以用 collections.deque 来实现队列操作。

>>>from collections import deque
>>> queue = deque(["Eric","John","Michael"])
>>> queue.append("Terry")
>>> queue.append("Graham")
>>> queue
deque(['Eric','John','Michael','Terry','Graham'])
>>> 
>>> queue.popleft()
'Eric'
>>> queue.popleft()
'John'
>>> queue
deque(['Michael','Terry','Graham'])


总结一下。

list 适用于处理动态数据集,特别适合用于读操作远多于写操作的场景。

list 可用来实现栈操作。

List 不适合用作队列,可使用 collections.deque 来实现队列操作。



【相关文章】

  1. RealPython 基础教程:Python 中的列表和元组
  2. 列表推导式:简洁高效更具 Python 风格的列表创建方法
  3. 从 Python 列表的特性来探究其底层实现机制

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