Python 中的数组哪去了?

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宇宙之一粟 发表于 2022/02/22 23:34:27 2022/02/22
【摘要】 或许我们学Python,只听过列表(list)、元组(tuple)、集合(set)、字典(dict)那个流行在Java、C++和C中常见的那个“狠人”——数组去哪了呢?本文将带你学习一下Python 的数组(array)数组与列表有哪些不同数组的操作什么时候和如何使用数组?在编程中,数组是相同类型的元素的集合。存储在连续内存位置。但是,在Python中,它们并不常见。当人们谈Python数组...

或许我们学Python,只听过列表(list)、元组(tuple)、集合(set)、字典(dict)

那个流行在Java、C++和C中常见的那个“狠人”——数组去哪了呢?

本文将带你学习一下

  • Python 的数组(array)
  • 数组与列表有哪些不同
  • 数组的操作
  • 什么时候和如何使用数组?

在编程中,数组是相同类型的元素的集合。存储在连续内存位置。

但是,在Python中,它们并不常见。

当人们谈Python数组时,他们谈论的是Python列表。如果您不知道什么是列表,自行了解一下。

或者等我出一篇Python列表文章。

Python官方还是考虑周到的,给我们提供了高效的数值数组——array模块

先导入这个模块,然后查看这个模块下有哪些函数:

In [1]: import array

In [2]: dir(array)
Out[2]:
['ArrayType',
 '__doc__',
 '__file__',
 '__loader__',
 '__name__',
 '__package__',
 '__spec__',
 '_array_reconstructor',
 'array',
 'typecodes']

列表 vs. array模块的array

我们可以将列表当作数组用,但是别忘了数组的定义——相同类型。是的,在列表中,我们不能限制元素的类型。

>>>a = [1, 2, 'Hello']

如果使用array模块创建数组,则数组的所有元素必须为相同的数值类型。
语法结构:a=arr.array(data type,value list)

>>> import array as arr
>>> a = arr.array('d', [1, 2, 'Hello'])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: must be real number, not str

如何创建数组?

首先,我们需要导入数组模块以创建数组。

例如:

>>> import array as arr
>>> a = arr.array('d', [1.1, 2.3, 4.8])
>>> print(a)
array('d', [1.1, 2.3, 4.8])

在这里,我们创建了一个float类型的数组。字母“ d”是类型码。这确定了创建过程中数组的类型。

常用的类型代码:

类型码 C 类型 Python 类型 最小字节
‘b’ signed char int 1
‘B’ unsigned char int 1
‘u’ Py_UNICODE Unicode 2
‘h’ signed short int 2
‘H’ unsigned short int 2
‘i’ unsigned int int 2
‘l’ signed long int 4
‘L’ unsigned long int 4
‘q’ signed long long int 8
‘Q’ unsigned long long int 8
‘f’ float float 4
‘d’ double float 8

注释:
‘u’ 类型码对应于 Python 中已过时的 unicode 字符 (Py_UNICODE即 wchar_t)。 根据系统平台的不同,它可能是 16 位或 32 位。
自版本3.3起,‘u’ 将与其它的 Py_UNICODE API 一起被移除

我们将不在本文中讨论不同的C类型。在整篇文章中,我们将使用两种类型的代码:'i'表示整数,' d'表示浮点数。

基本的数组操作:

在这里插入图片描述

如何访问数组元素?

像列表一样支持索引,索引值从0开始,同时支持循环访问:

>>> import array as arr
>>> a = arr.array('i', [2, 4, 6, 8, 10])
>>> print('First element:', a[0])
First element: 2
>>> for i in a:
...     print(i)
...
2
4
6
8
10

如何切片?

使用切片运算符 :,只要是Python的序列类型,你就拿出这把刀。

>>> import array as arr
>>> a = arr.array('i', [2, 4, 6, 8, 10])
>>> print(a[2:5])
array('i', [6, 8, 10])  # 从 3rd 到 5th
>>> print(a[:-3])  # 从 1st 到 2nd
array('i', [2, 4])
>>> print(a[:])  # 全复制
array('i', [2, 4, 6, 8, 10])
>>> print(a[::-1])	# 反转
array('i', [10, 8, 6, 4, 2])

如何更改或添加元素?

数组是可变的;它们的元素可以类似列表的方式进行更改。

import array as arr

numbers = arr.array('i', [1, 2, 3, 5, 7, 10])

# changing first element
numbers[0] = 0    
print(numbers)     # Output: array('i', [0, 2, 3, 5, 7, 10])

# changing 3rd to 5th element
numbers[2:5] = arr.array('i', [4, 6, 8])   
print(numbers)     # Output: array('i', [0, 2, 4, 6, 8, 10])

我们可以使用append()方法将一项添加到列表中,或者使用extend()方法将多项添加到列表中。

import array as arr

numbers = arr.array('i', [1, 2, 3])

numbers.append(4)
print(numbers)     # Output: array('i', [1, 2, 3, 4])

# extend() appends iterable to the end of the array
numbers.extend([5, 6, 7]) 
print(numbers)     # Output: array('i', [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7])

我们可以使用+运算符连接两个数组。

import array as arr

odd = arr.array('i', [1, 3, 5])
even = arr.array('i', [2, 4, 6])

numbers = arr.array('i')   # creating empty array of integer
numbers = odd + even

print(numbers)   

如何remove/delete元素?

我们可以使用Python的del语句从数组中删除一个或多个项目。

import array as arr

number = arr.array('i', [1, 2, 3, 3, 4])

del number[2] # removing third element
print(number) # Output: array('i', [1, 2, 3, 4])

del number # deleting entire array
print(number) # Error: array is not defined

我们可以使用remove()方法删除给定项,pop()方法删除给定索引处的项。

import array as arr

numbers = arr.array('i', [10, 11, 12, 12, 13])

numbers.remove(12)
print(numbers)   # Output: array('i', [10, 11, 12, 13])

print(numbers.pop(2))   # Output: 12
print(numbers)   # Output: array('i', [10, 11, 13])

什么时候使用数组?

列表比数组灵活得多。它们可以存储不同数据类型的元素,包括字符串。而且,列表比数组要快。而且,如果您需要对数组和矩阵进行数学计算,则最好使用NumPy库中数组的方法。

除非需要与C代码接口,此时需要用到数组模块,否则不要使用它们。

Ps:本文基于Python 3.8
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