組合數(shù)據(jù)類型有幾類？各種類型特點是什么？

組合數(shù)據(jù)類型可以將多個數(shù)據(jù)組織起來，根據(jù)數(shù)據(jù)組織方式的不同，Python的組合數(shù)據(jù)類型可分成三類：序列類型、集合類型和映射類型，如圖1所示。

圖1 組合數(shù)據(jù)類型的分類

下面對圖1中的這三種類型進行介紹。

（1）序列存儲一組排列有序的元素，每個元素的類型可以不同，通過索引可以鎖定序列中的指定元素。

（2）集合同樣存儲一組數(shù)據(jù)，它要求其中的數(shù)據(jù)必須唯一，但不要求數(shù)據(jù)間有序。

（3）映射類型的數(shù)據(jù)中存儲的每個元素都是一個鍵值對，通過鍵值對的鍵可以迅速獲得對應(yīng)的值。

1.序列類型

序列類型來源于數(shù)學(xué)概念中的數(shù)列。數(shù)列是按一定順序排成一列的一組數(shù)，每個數(shù)稱為這個數(shù)列的項，每項不是在其它項之前，就是在其它項之后。存儲n項元素的數(shù)列{an}的定義如下：

需要注意的是，數(shù)列的索引從0開始。通過索引i可以訪問數(shù)列中的第i-1項，例如通過s1可獲取數(shù)列{Sn}中的第2項。

序列類型在數(shù)列的基礎(chǔ)上進行了拓展，Python中的序列支持雙向索引：正向遞增索引和反向遞減索引，如圖2所示。

圖2 序列的索引體系

正向遞增索引從左向右依次遞增，第一個元素的索引為0，第二個元素的索引為1，以此類推；反向遞減索引從右向左依次遞減，最后一個元素的索引為-1，倒數(shù)第二個元素的索引為-2，以此類推。

Python中的序列主要有三種：字符串、列表和元組，關(guān)于它們的介紹如下：

（1） 字符串是由單一字符組成的不可修改的序列類型。

（2） 列表是一個可以修改的序列類型，使用相對更加靈活。

（3） 元組是一個不可變的序列類型，構(gòu)建好以后不可以進行任何修改。

上述序列中的字符串已在第3章中講解，后續(xù)會在第6.2節(jié)對另外兩種序列——列表和元組做進一步講解。

2.集合類型

數(shù)學(xué)中的集合是指具有某種特定性質(zhì)的對象匯總而成的集體，其中構(gòu)建集合的這些對象稱為該集合的元素。例如，成年人集合的每一個元素都是已滿18周歲的人。通常用大寫字母如A、B、S、……表示集合，用小寫字母如a、b、c、……表示集合的元素。集合中的元素具有三個特征，具體如下。

（1）確定性：給定一個集合，那么任何一個元素是否在集合中就確定了。例如，地球的四大洋構(gòu)成一個集合，其內(nèi)部的元素太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋是確定的。

（2）互異性：集合中的元素互不相同。

（3）無序性：集合中的元素沒有順序，順序不同但元素相同的集合可視為同一集合。

Python集合與數(shù)學(xué)中的集合概念一致，也具備以上三個特性。Python要求放入集合中的元素必須是不可變類型，Python中的整型、浮點型、字符串類型和元組屬于不可變類型，列表、字典及集合本身都屬于可變的數(shù)據(jù)類型。對于所有的數(shù)據(jù)類型而言，它們只要能進行哈希運算，就可以作為集合中的元素出現(xiàn)。

3.映射類型

在數(shù)學(xué)中，設(shè)A、B是兩個非空集合，若按某個確定的對應(yīng)法則f，使集合A中的任意一個元素x，在集合B中都有唯一確定的元素y與之對應(yīng)，則稱f為從集合A到集合B的一個映射。映射關(guān)系示例如圖3所示。

圖3 映射關(guān)系實例

映射類型也稱做可變的哈希表（散列表），哈希表是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，表中存儲存在映射關(guān)系的鍵值對，其中值為實際存儲的數(shù)據(jù)，鍵為查找數(shù)據(jù)時使用的關(guān)鍵字。哈希表具有很好的查詢性能，使用鍵可以快速地定位值。

Python中同樣采用“鍵-值”這種形式存儲數(shù)據(jù)間的映射關(guān)系。字典是Python唯一的內(nèi)建映射類型，字典的鍵必須遵守以下兩個原則：

（1）每個鍵只能對應(yīng)一個值，不允許同一個鍵在字典中重復(fù)出現(xiàn)。

（2）字典中的鍵是不可變類型。

多學(xué)一招：哈希算法

哈希（hash，散列）算法是將任意長度的二進制值映射為固定長度的較小二進制值，這個小的二進制值稱為哈希值。哈希值是原數(shù)據(jù)唯一且極其緊湊的數(shù)值表示形式，哪怕只更改原數(shù)據(jù)的一個字母，再次散列后產(chǎn)生的都是不同的值。若要找到散列為同一個值的兩個不同的輸入，在計算上是不可能的，所以數(shù)據(jù)的哈希值可以檢驗數(shù)據(jù)的完整性。

Python提供了適用于哈希算法的函數(shù)hash()，該函數(shù)可以獲取大多數(shù)數(shù)據(jù)（如字符串、數(shù)字）的哈希值。例如：

>>> hash("HeiMa")
1296313009587961352
>>> hash("123456")
-8765639574853590066
>>> hash("HeiMa123456")
9132461567425907503

由此看出，哈希值與哈希前的數(shù)據(jù)組合無關(guān)。



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