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1、第第4 4章批量数据处理章批量数据处理在前面的章节中，我们使用在前面的章节中，我们使用变量变量来来存储存储简单的简单的数据数据，如整数、浮点数、布尔型数据、字符串，如整数、浮点数、布尔型数据、字符串等。尽管单等。尽管单变量变量在程序设计语言中大量使用，在程序设计语言中大量使用，但是它们但是它们不能有效地解决复杂问题不能有效地解决复杂问题。本章介绍。本章介绍批量数据的存储和处理方法。批量数据的存储和处理方法。4.1列表列表大多数编程语言都使用大多数编程语言都使用数组数组和和记录记录这两种数据结构来处这两种数据结构来处理具有相似特征的数据，理具有相似特征的数据，Python使用使用列表列表实现数组
2、功能。实现数组功能。假设有假设有100个分数，需要做如下处理：先输入这些个分数，需要做如下处理：先输入这些分数，然后进行统计并打印，要求在处理过程中分数，然后进行统计并打印，要求在处理过程中将分数保留在内存中。将分数保留在内存中。每输入一个数据，可以每输入一个数据，可以用用一个一个变量保存数据变量保存数据：n1=int(input(please input a score:)完成输入、保存、统计完成输入、保存、统计100个分数操作，需要定义个分数操作，需要定义100个变量，每个都有不同的名字。如果对分数求个变量，每个都有不同的名字。如果对分数求和，则需要将和，则需要将100个变量相加。个变量相
3、加。这种方法对这种方法对大批量的数据是不可行的大批量的数据是不可行的。4.1.1数组数组为了处理大量的数据，编程时可以使用一种特殊为了处理大量的数据，编程时可以使用一种特殊的数据结构，的数据结构，数组数组。数组是有序数据的集合，用一个统一的数组名和数组是有序数据的集合，用一个统一的数组名和下标来唯一地确定数组中的元素下标来唯一地确定数组中的元素。图中所示是将图中所示是将100个分数放在数组中。个分数放在数组中。数组整体上有个名字：数组整体上有个名字：score，方括号，方括号中的数值，称为下标，有时也称为索中的数值，称为下标，有时也称为索引，表示元素在数组中的顺序号，顺引，表示元素在数组中的顺
4、序号，顺序号从数组开始处计数。每个分数可序号从数组开始处计数。每个分数可以用数组名和下标访问，如以用数组名和下标访问，如score0,score1等。等。4.1.1数组数组如果使用变量表示下标，就可以使用循环来读写如果使用变量表示下标，就可以使用循环来读写或处理数组中的元素。在循环程序中处理批量数或处理数组中的元素。在循环程序中处理批量数据非常容易。例如：据非常容易。例如：for i in range(0,100):sum=sum+scorei4.1.1数组数组在大多数编程语言中，数组中的每一个元素都属在大多数编程语言中，数组中的每一个元素都属于同一个数据类型。给出一个下标后，经过简单于同一个
5、数据类型。给出一个下标后，经过简单的计算，就可以算出存储地址，因而可以快速找的计算，就可以算出存储地址，因而可以快速找到数据，如图所示。到数据，如图所示。4.1.1数组数组Python中实现数组功能的数据结构是中实现数组功能的数据结构是列表列表，Python允许在一个允许在一个列表中可以有不同类型的元素列表中可以有不同类型的元素。列表比。列表比其他语言的数组更灵活，但是处理数据的其他语言的数组更灵活，但是处理数据的速度比较速度比较慢慢。如果在如果在Python中想提高大批量数据的处理速度，可中想提高大批量数据的处理速度，可以使用以使用numpy库，库，numpy支持使用相同类型数据的支持使用相
6、同类型数据的数组。数组。4.1.1数组数组Python中的中的列表是由一组按特定顺序排列的元素组列表是由一组按特定顺序排列的元素组成成，元素可以是，元素可以是任何类型的数据任何类型的数据。4.1.2创建列表创建列表1.使用使用创建列表创建列表在在Python中，中，列表由零个或多个元素组成列表由零个或多个元素组成，元素之，元素之间用间用逗号逗号分开，分开，整个列表用方括号括起来整个列表用方括号括起来。列表包。列表包含多个元素，通常给列表指定一个带含多个元素，通常给列表指定一个带“s”的名称的名称（如（如letters、digits、names等）。等）。4.1.2创建列表创建列表1.使用使用创
7、建列表创建列表创建列表最简单的方式是使用创建列表最简单的方式是使用创建列表。创建列表。empty_lists=#empty_lists为空列表，不包括任何元素为空列表，不包括任何元素 digits=1,2,3,4,5 digit_words=one,two,three,four,five digits#在在Python解释器中列表变量可以直接输出解释器中列表变量可以直接输出1,2,3,4,5 print(digit_words)one,two,three,four,five4.1.2创建列表创建列表列表创建后，列表创建后，列表对象中不仅包含元素列表对象中不仅包含元素，还包含列，还包含列表对象表
8、对象其他属性数据其他属性数据。实际上列表并不存储元素对象，而是实际上列表并不存储元素对象，而是存储元素对象存储元素对象的地址的地址（8字节），访问元素时通过元素对象的地字节），访问元素时通过元素对象的地址找到元素。址找到元素。digits列表包括列表包括5个整型数，这个整型数，这5个整数对象存储在个整数对象存储在内存中，可以由多个变量共用。列表的内存中，可以由多个变量共用。列表的digits0位位置存储的是整数对象置存储的是整数对象1所在的地址，如图所示。所在的地址，如图所示。4.1.2创建列表创建列表不论列表包含的元素是哪种类型，列表的结构都是不论列表包含的元素是哪种类型，列表的结构都是一致
9、的。给出一个列表下标后，和数组元素地址的一致的。给出一个列表下标后，和数组元素地址的计算方法类似，可以算出该下标对应列表元素的地计算方法类似，可以算出该下标对应列表元素的地址，列表从该地址处取到元素对象存放的地址，就址，列表从该地址处取到元素对象存放的地址，就可以找到列表元素对象。可以找到列表元素对象。4.1.2创建列表创建列表2.list()创建列表创建列表使用使用list构造函数构造函数list()可以创建空列表，也可以将其可以创建空列表，也可以将其他数据类型转换成列表。他数据类型转换成列表。创建空列表创建空列表：e_list=list()print(e_list)将一个字符串转换成由单个
10、字母组成的列表将一个字符串转换成由单个字母组成的列表：alphas=list(cat)print(alphas)c,a,t4.1.2创建列表创建列表2.list()创建列表创建列表使用使用list构造函数构造函数list()可以创建空列表，也可以将其可以创建空列表，也可以将其他数据类型转换成列表。他数据类型转换成列表。将将range()产生的数据序列转换成列表产生的数据序列转换成列表：ds=list(range(0,10)print(ds)0,1,2,3,4,5,6,7,8,94.1.2创建列表创建列表3.列表元素类型列表元素类型与其他语言中的数组不同，列表元素之间可以没有与其他语言中的数组不
11、同，列表元素之间可以没有任何关系，可以是不同数据类型的。任何关系，可以是不同数据类型的。zs=1,one,True print(zs)1,one,True4.1.2创建列表创建列表4.列表加和乘运算列表加和乘运算对两个列表，加法表示连接操作，即将两个列表合对两个列表，加法表示连接操作，即将两个列表合并成一个列表。例如并成一个列表。例如 alphas=a,b,c,d,e digits=1,2,3,4,5 L=alphas+digits La,b,c,d,e,1,2,3,4,54.1.2创建列表创建列表4.列表加和乘运算列表加和乘运算两个列表在连接时，会创建一个新列表，然后将两两个列表在连接时，会
12、创建一个新列表，然后将两个列表所有元素复制到新列表中，如图所示。个列表所有元素复制到新列表中，如图所示。4.1.2创建列表创建列表4.列表加和乘运算列表加和乘运算列表的乘法表示将原来的列表重复多次。例如列表的乘法表示将原来的列表重复多次。例如 L=0*20 L0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0产生一个含有产生一个含有20个个0的列表。的列表。4.1.2创建列表创建列表4.列表加和乘运算列表加和乘运算列表乘时原列表可以包含多个元素。列表乘时原列表可以包含多个元素。L=1,2,3*5 L1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3,1,2,3乘法操作通
13、常用于对一个具有足够长度的乘法操作通常用于对一个具有足够长度的列表的初列表的初始化。始化。4.1.2创建列表创建列表5.多维列表多维列表前面讨论的都是一维列表，因为数据仅是在一个方前面讨论的都是一维列表，因为数据仅是在一个方向上线性组成。许多应用要求数据存储在多维中。向上线性组成。许多应用要求数据存储在多维中。最常见的多维数据是最常见的多维数据是表格表格，也就是包括行和列的列，也就是包括行和列的列表。表。列表元素可以是任何类型的数据对象，由于列表本列表元素可以是任何类型的数据对象，由于列表本身也是一个对象，所以一个列表可以当作另一个列身也是一个对象，所以一个列表可以当作另一个列表的元素。表的元
14、素。4.1.2创建列表创建列表5.多维列表多维列表列表包含了一组学生成绩，这组成绩中有列表包含了一组学生成绩，这组成绩中有3位学生的位学生的成绩，成绩，每位学生有每位学生有5次不同测验的成绩次不同测验的成绩。列表列表scores=95,90,88,96,90是一位学生的成绩。是一位学生的成绩。score_tables是一个二维的列表，把数据组织成表格是一个二维的列表，把数据组织成表格形式，既可以很容易找到每位学生的成绩（按行找），形式，既可以很容易找到每位学生的成绩（按行找），也可以很容易找到每次测验的成绩（按列找）。也可以很容易找到每次测验的成绩（按列找）。4.1.2创建列表创建列表列表必须
15、先创建，然后才能使用。列表必须先创建，然后才能使用。列表元素的表示形式为列表元素的表示形式为列表名列表名下标下标下标可以是整型数或整型表达式。下标可以是整型数或整型表达式。1.正数下标正数下标下标为时表示的是列表的第下标为时表示的是列表的第1个元素，为个元素，为1时表示的时表示的是第是第2个元素，依次类推。个元素，依次类推。digits=1,2,3,4,5 print(digits0,digits1)1 24.1.3列表元素的引用列表元素的引用2.负数下标负数下标下标可以为负数，下标为下标可以为负数，下标为-1时表示的是列表的最后第时表示的是列表的最后第1个元素，下标为个元素，下标为-2时访问
16、的是列表的最后第时访问的是列表的最后第2个元素。个元素。digit_words=one,two,three,four,five print(digit_words-1,digit_words-2)five four负数下标和正数下标如图所示。负数下标和正数下标如图所示。4.1.3列表元素的引用列表元素的引用3.避免下标越界避免下标越界指定的下标对于待访问列表必须有效，该位置的元素指定的下标对于待访问列表必须有效，该位置的元素在访问前已正确赋值。当指定的下标小于列表的起始在访问前已正确赋值。当指定的下标小于列表的起始位置或者大于列表的终止位置时，会产生异常。位置或者大于列表的终止位置时，会产生异常。digits=1,2,3,4,5 digits5Traceback(most recent call last):File,line 1,in IndexError:list index out of range由于由于digits列表的最后一个元素下标是列表的最后一个元素下标是4，使用超出，使用超出4的下标都会产生错误。的下标都会产生错误。4.1.3列表元素的引用列表元素的引用4.修改列表元
