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python中的列表原理是什么

列表是一个线性的集合,它允许用户在任何位置插入、删除、访问和替换元素。列表实现是基于数组或基于链表结构的。当使用列表迭代器的时候,双链表结构比单链表结构更快。有序的列表是元素总是按照升序或者降序排列的元素。

一、python中的列表原理

列表是一个线性的集合,它允许用户在任何位置插入、删除、访问和替换元素。
列表实现是基于数组或基于链表结构的。当使用列表迭代器的时候,双链表结构比单链表结构更快。
有序的列表是元素总是按照升序或者降序排列的元素。

实现细节
python中的列表的英文名是list,因此很容易和其它语言(C++, Java等)标准库中常见的链表混淆。事实上CPython的列表根本不是列表(可能换成英文理解起来容易些:python中的list不是list)。在CPython中,列表被实现为长度可变的数组。

可参考《Python高级编程(第2版)》

从细节上看,Python中的列表是由对其它对象的引用组成的连续数组。指向这个数组的指针及其长度被保存在一个列表头结构中。这意味着,每次添加或删除一个元素时,由引用组成的数组需要该标大小(重新分配)。幸运的是,Python在创建这些数组时采用了指数分配,所以并不是每次操作都需要改变数组的大小。但是,也因为这个原因添加或取出元素的平摊复杂度较低。

不幸的是,在普通链表上“代价很小”的其它一些操作在Python中计算复杂度相对过高。

利用 list.insert(i,item) 方法在任意位置插入一个元素——复杂度O(N)
利用 list.pop(i) 或 list.remove(value) 删除一个元素——复杂度O(N)

列表的算法效率
可以采用时间复杂度来衡量:

index() O(1)
append O(1)
pop() O(1)
pop(i) O(n)
insert(i,item) O(n)
del operator O(n)
iteration O(n)
contains(in) O(n)
get slice[x:y] O(k)
del slice O(n)
set slice O(n+k)
reverse O(n)
concatenate O(k)
sort O(nlogn)
multiply O(nk)

O括号里面的值越大代表效率越低

列表和元组
列表和元组的区别是显然的:
列表是动态的,其大小可以该标 (重新分配);
而元组是不可变的,一旦创建就不能修改。

list和tuple在c实现上是很相似的,对于元素数量大的时候,
都是一个数组指针,指针指向相应的对象,找不到tuple比list快的理由。
但对于小对象来说,tuple会有一个对象池,所以小的、重复的使用tuple还有益处的。

为什么要有tuple,还有很多的合理性。
实际情况中的确也有不少大小固定的列表结构,例如二维地理坐标等;
另外tuple也给元素天然地赋予了只读属性。

认为tuple比list快的人大概是把python的tuple和list类比成C++中的数组和列表了。

延伸阅读:

二、列表元素添加

我们都知道,在上学的时候会有临时加课的情况,有的时候是在中间的时候加课有的是在放学后加课。

放学后加课,在python的世界里,就相当于在列表的末尾加一个元素,我们可以用列表的自带方法append()方法来实现,格式是append(新元素名),比如在下面的课表中加上音乐课

list=[‘语文’, ‘数学’, ‘英语’, ‘体育’, ‘政治’, ‘地理’, ‘美术’]

list.append(‘音乐’)

print(list)

#输出:[‘语文’, ‘数学’, ‘英语’, ‘体育’, ‘政治’, ‘地理’, ‘美术’, ‘音乐’]

但是如果是在中间加课呢?我们可以用列表的insert()方法,格式为列表名.insert(索引,新元素)比如在第四节课后面加一节自习课

  • 注意:第四节课的索引是3,那我们要加在后面的自习课,索引就是4

list=[‘语文’, ‘数学’,’英语’, ‘体育’, ‘政治’, ‘地理’, ‘美术’]

list.insert(4,’自习课’)

print(list)

#输出:[‘语文’, ‘数学’, ‘英语’, ‘体育’, ‘自习课’, ‘政治’, ‘地理’, ‘美术’]

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