Python 序列操作进阶

1215445590 7年前
   <p>Python 的序列(sequence)通常指一个可迭代的容器,容器中可以存放任意类型的元素。其中列表(list)是使用的最多的容器。本文讲解了列表推导式、切片命名、列表元素排序、列表元素分组的使用方法。学习了 Python 基本的列表操作后,学习这些进阶的操作,让我们写出的代码更加优雅简洁和 pythonic 。</p>    <h2><strong>列表推导式</strong></h2>    <p>当我们想要根据某些规则来构造一个列表时,首先想到的应该是列表推导式。列表推导式简化了循环操作,例如我们想要从一个原始文件名列表中获取全部 .py 文件,在没有列表推导式的情况下,我们通常会这样做:</p>    <pre>  <code class="language-python">file_list = ['foo.py', 'bar.txt', 'spam.py', 'animal.png', 'test.py']  py_list = []    for file in file_list:      if file.endswith('.py'):          py_list.append(file)    print(py_list)  # output  ['foo.py', 'spam.py', 'test.py']</code></pre>    <p>而如果使用列表推导式则可简化为:</p>    <pre>  <code class="language-python">py_list = [f for f in file_list if f.endswith('.py')]  print(py_list)    # output  ['foo.py', 'spam.py', 'test.py']</code></pre>    <p>列表推导式的介绍网上资源很多,不再赘述。这里只强调,当你需要根据某个规则来构造一个列表时,首先应该想一想,能否使用简洁的列表推导式来实现该需求,否则再回到常规的方式。</p>    <h2><strong>为切片命名</strong></h2>    <p>Python 的列表切片使用起来非常方便,但有时也会影响代码可读性。例如有一个字符串:</p>    <pre>  <code class="language-python">record = '..........19.6..........100..........'</code></pre>    <p>19.6 为产品价格,100 为产品数量,那么计算总价格为:</p>    <pre>  <code class="language-python">total_price = float(record[10:14])*int(record[24:27])</code></pre>    <p>但是如果这样写,可能过一段时间我们再来读代码时已经忘记了 record[10:14] 、 record[24:27] 切出来的究竟是什么?为了解决上述问题,可以给切片命个名来增强可读性。</p>    <pre>  <code class="language-python">record = '..........19.6..........100..........'  price = slice(10, 14)  count = slice(24, 27)  total_price = float(record[price])*int(record[count])</code></pre>    <p>slice 接收的参数格式为 slice(stop) 、 slice(start, stop[, step]) 。如果只接收了一个参数,则等价于切片语法 [:stop] ,如果接收两个参数,则等价于切片语法 [start:stop] ,如果接收三个参数,则等价于切片语法 [start:stop:step] 。</p>    <h2><strong>排序</strong></h2>    <p>排序相关的任务通常由内置函数 sorted 完成。需要排序的元素一般存放在一个列表容器中,列表可以存放任意类型的元素,而 sorted 函数的 key 关键字使得我们能够轻松地指定元素排序的关键字,让排序变得异常简单。下面将给出几个常见的排序例子以说明 key 关键字的使用方法。注意 Python3 和 Python2 的排序方法不能通用,下面的例子只适用于 Python3 , Python2 的排序方法未包含在本文中。</p>    <h3><strong>情况一</strong></h3>    <p>列表中的元素已经是可比较元素,直接将列表传入 sorted 函数即可返回一个已排序列表。默认为升序排列,降序排列可以指定 reverse 参数,例如:</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> l = [3,5,4,1,8]  >>> sorted(l)  [1, 3, 4, 5, 8]    >>> sorted(l, reverse=True)  [8, 5, 4, 3, 1]  >>></code></pre>    <h3><strong>情况二</strong></h3>    <p>需要排序的元素是一个元组或者字典,希望根据我指定的关键字来排序,例如有如下两个列表:</p>    <pre>  <code class="language-python">l_v1 = [('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]  l_v2 = [      {'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},      {'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},      {'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},      {'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}  ]</code></pre>    <p>l_v1 是一个元组列表, l_v2 是一个字典列表。对 l_v1 我们希望根据元组中第二个元素来排序,对 l_v2 我们希望根据字典的关键字 uid 进行排序。</p>    <p>sorted 函数接收一个关键字参数 key ,该参数指定一个可调用函数,函数返回一个值(只要是可比较的),那么 sorted 函数将根据返回的关键字对列表中的元素进行排序。例如对上面的例子:</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> l_v1 = [('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]  >>> sorted(l_v1, key=lambda x: x[1])  [('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]    >>> l_v2 = [      {'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},      {'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},      {'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},      {'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}  ]  >>> sorted(l_v2, key=lambda x: x['uid'])  [{'lname': 'Cleese', 'uid': 1001, 'fname': 'John'}, {'lname': 'Beazley', 'uid': 1002, 'fname': 'David'}, {'lname': 'Jones', 'uid': 1003, 'fname': 'Brian'}, {'lname': 'Jones', 'uid': 1004, 'fname': 'Big'}]</code></pre>    <p>这里 lambda 函数是一个常用的技巧。 lambda 关键字后边的 x 是该函数接收的参数,冒号后边的表达式是该函数的返回值。对 l_v1 来说,传递给参数 x 的就是每一个元组,其返回元组的第二个元素用于排序;对 l_v2 来说,传递给参数 x 的就是列表中的每一个字典元素,其返回字典中 uid 对应的值用于排序。</p>    <p>除了使用匿名函数 lambda 这种通用的方法外, Python 标准库 operator 为我们提供了一个 itemgetter 函数替代我们写的 lambda 函数,且其性能会比使用 lambda 函数略有提升。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> from operator import itemgetter  >>> l_v1 = [('b',2),('a',1),('c',3),('d',4)]  >>> sorted(l_v1, key=itemgetter(1))  [('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)]    >>> l_v2 = [      {'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},      {'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},      {'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},      {'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}  ]  >>> sorted(l_v2, key=itemgetter('uid'))  [      {'lname': 'Cleese', 'uid': 1001, 'fname': 'John'},       {'lname': 'Beazley', 'uid': 1002, 'fname': 'David'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1003, 'fname': 'Brian'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1004, 'fname': 'Big'}  ]</code></pre>    <p>以上例子均是返回一个单一的值用于排序关键字,前面说过,关键字 key 接收的函数可以返回任意的可比较对象。例如在 python 中,元组是可以比较的。对元组的比较规则为首先比较元组中第一个位置上的元素,如果相等,在比较第二个位置上的元素,依次类推。回到 l_v2 的例子,假设现在需求变了,我们首先对 lname 对应的值排序,如果 lname 对应的值相等,那么再根据 fname 确定其顺序。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> l_v2 = [      {'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},      {'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},      {'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},      {'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}  ]  >>> sorted(l_v2, key=lambda x: (x['lname'], x['fname']))  [      {'lname': 'Beazley', 'uid': 1002, 'fname': 'David'},       {'lname': 'Cleese', 'uid': 1001, 'fname': 'John'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1004, 'fname': 'Big'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1003, 'fname': 'Brian'}  ]</code></pre>    <p>这个例子中, lambda 函数返回的不再是一个标量值,而是一个元组 (x['lname'], x['fname']) ,根据元组的比较规则,首先根据元组的第一个位置上的元素 x['lname'] 的大小排序,由于列表中有两个字典其 lname 对应的值都为 Jones ,因此再根据元组第二个位置的元素 x['fname'] 的值排序,由于 Big 比 Brian 要小(按字母顺序依次比较),所以 Big 排在了前面。</p>    <p>同样使用 itemgetter 函数也是可以的,且性能会略有提升。此外我觉得 itemgetter 比 lambda 更加简洁和可读一点。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> l_v2 = [      {'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},      {'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},      {'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},      {'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}  ]  >>> sorted(l_v2, key=itemgetter('lname', 'fname'))  [      {'lname': 'Beazley', 'uid': 1002, 'fname': 'David'},       {'lname': 'Cleese', 'uid': 1001, 'fname': 'John'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1004, 'fname': 'Big'},       {'lname': 'Jones', 'uid': 1003, 'fname': 'Brian'}  ]</code></pre>    <h3><strong>情况三</strong></h3>    <p>需要排序的元素是一个 Python 对象,我们希望根据其某个属性值来排序。例如一个存放 User 对象的列表如下,根据其 name 属性排序:</p>    <pre>  <code class="language-python">class User:      def __init__(self, name):          self.name = name        def __str__(self):          return 'User: %s' % self.name        __repr__ = __str__ # 为了能够让 User 在解释器中显示为 'User: name' 的格式    user_list = [User('John'), User('David'), User('Big'), User('Alen')]</code></pre>    <p>方法与前面的一样,定义一个函数返回 User 的 name 属性的值,把该函数传给 sorted 的 key 参数。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> user_list = [User('John'), User('David'), User('Big'), User('Alen')]  >>> sorted(user_list, key=lambda x: x.name)  >>> sorted(user_list, key=lambda x: x.name)  [User: Alen, User: Big, User: David, User: John]</code></pre>    <p>但是, itemgetter 方法不再起作用,取而代之的是 attrgetter 方法。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> sorted(user_list, key=attrgetter('name'))  [User: Alen, User: Big, User: David, User: John]</code></pre>    <p>attrgetter 与 itemgetter 用法完全一致,只是 itemgetter 用于获取某个位置索引或者字典关键字的取值,而 attrgetter 用于获取对象的属性值。</p>    <p>PS: sorted 返回的是原始列表的一个已排序的副本,而原始列表的顺序并没有任何变化。如果你只想就地排序(即排序原始列表本身),则直接调用 list 的 sort 方法即可: list.sort() 。其用法与 sorted 函数一样,只是该函数没有返回值,调用后原始列表已变为一个已排序列表。</p>    <h2><strong>对序列中的元素进行分组</strong></h2>    <p>和排序类似,现想根据列表中元素的某个关键字分组,使关键字相同的元素分到同一组,并可以对分好的组进行进一步处理。例如有如下的一个列表:</p>    <pre>  <code class="language-python">rows = [      {'address': '5412 N CLARK', 'date': '07/01/2012'},      {'address': '5148 N CLARK', 'date': '07/04/2012'},      {'address': '5800 E 58TH', 'date': '07/02/2012'},      {'address': '2122 N CLARK', 'date': '07/03/2012'},      {'address': '5645 N RAVENSWOOD', 'date': '07/02/2012'},      {'address': '1060 W ADDISON', 'date': '07/02/2012'},      {'address': '4801 N BROADWAY', 'date': '07/01/2012'},      {'address': '1039 W GRANVILLE', 'date': '07/04/2012'},  ]</code></pre>    <p>列表的元素为字典,现想根据字典的 date 分组,使日期( date )相同的元素分到一个组。 Python 的 itertools 模块中的 groupby 函数可以很好地解决该问题。为了使用 groupby 函数,首先需要对列表排序:</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> from operator import itemgetter  >>> sorted_rows = sorted(rows, key=itemgetter('date'))</code></pre>    <p>groupby 也和 sorted 一样有一个 key 关键字参数,其接收一个可调用函数,该函数返回的值被用做分组的关键字,其用法和 sorted 的 key 关键字参数一样 。</p>    <pre>  <code class="language-python">>>> for date, items in groupby(sorted_rows, key=itemgetter('date')):      print(date)      for i in items:          print(' ', i)    07/01/2012    {'address': '5412 N CLARK', 'date': '07/01/2012'}    {'address': '4801 N BROADWAY', 'date': '07/01/2012'}  07/02/2012    {'address': '5800 E 58TH', 'date': '07/02/2012'}    {'address': '5645 N RAVENSWOOD', 'date': '07/02/2012'}    {'address': '1060 W ADDISON', 'date': '07/02/2012'}  07/03/2012    {'address': '2122 N CLARK', 'date': '07/03/2012'}  07/04/2012    {'address': '5148 N CLARK', 'date': '07/04/2012'}    {'address': '1039 W GRANVILLE', 'date': '07/04/2012'}</code></pre>    <p>可以看到 groupby 返回的值分别是用于分组的关键字对应的值和该组的全部成员。 groupby 实际返回一个生成器,通过迭代即可分别对各组进行处理。值得注意的一点是,分组前对列表排序这一步必不可少,否则对于非紧邻的元素即使其值相同也会被分在不同组。</p>    <p> </p>    <p>来自:http://www.jianshu.com/p/df449fa75409</p>    <p> </p>