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Python中数组和列表是不同的#xff0c;我敢断言大多数的pythoneer只知道有列表list#xff0c;却不知道python也有array数组。列表是一个包含不同数据类型的元素集合#xff0c;而数组是一个只能含相同数据类型的元素集合。
Python的array库是一个提供数组操作…
数组和列表
Python中数组和列表是不同的我敢断言大多数的pythoneer只知道有列表list却不知道python也有array数组。列表是一个包含不同数据类型的元素集合而数组是一个只能含相同数据类型的元素集合。
Python的array库是一个提供数组操作的模块它提供了一种用于存储和处理多个相同类型元素的容器。与Python的列表list相比数组array在存储和操作大量数值型数据时更为高效因为它在内存中以连续的方式存储数据占用的内存空间更小。
数组创建
array(typecode [, initializer]) - array
返回一个新数组该数组的项受类型代码的限制并通过可选的初始值设定项值进行初始化该值必须是列表、字符串或可在适当类型的元素上迭代。
数组表示基本值其行为与列表非常相似只是其中存储的对象类型受到约束。类型是在对象创建时使用类型代码指定的该代码是单个字符。
类型代码 typecode
类型C类型最小字节bsigned integer 1Bunsigned integer 1uUnicode character 2hsigned integer 2Hunsigned integer 2isigned integer 2Iunsigned integer 2lsigned integer 4Lunsigned integer 4qsigned integer 8Qunsigned integer 8ffloating point 4dfloating point 8
创建数组
import array arr array.array(i, [1, 2, 3, 4, 5]) # 创建一个整数类型的数组 arr array.array(u, abcde) # 创建一个字符类型的数组
类型属性
import array arr array.array(i, [1, 2, 3, 4, 5]) print(arr.typecode) # 打印数组类型 i
数组切片
与列表用法相同 arr array.array(i, [1, 2, 3, 4, 5]) arr[0] 1 arr[2] 3 arr[-1] 5 arr[:3] array(i, [1, 2, 3]) arr[3:] array(i, [4, 5]) arr[:-1] array(i, [1, 2, 3, 4]) arr[::-1] array(i, [5, 4, 3, 2, 1]) arr[1::2] array(i, [2, 4]) arr[0::2] array(i, [1, 3, 5])
类型转换
整数数组可以转换到浮点数数组反之不行。 arr1 array.array(i, [1, 2, 3, 4, 5]) arr1 array(i, [1, 2, 3, 4, 5]) arr2 array.array(f, arr1) arr2 array(f, [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]) arr3 array.array(i, arr2) Traceback (most recent call last): File pyshell#77, line 1, in module arr3 array.array(i, arr2) TypeError: float object cannot be interpreted as an integer
数组与列表占用内存的比较
import sys, array arr array.array(i, [_ for _ in range(1024)]) lst [_ for _ in range(1024)]
print(sys.getsizeof(arr)) # 输出4176 array对象本身的大小 print(sys.getsizeof(lst)) # 输出8856 列表list对象本身的大小 # 注意这些值可能因操作系统或Python解释器的实现和版本而略有不同。
数组方法
append()--将一个新项追加到数组的末尾
buffer_info()--返回给出当前内存信息的信息
byteswap()--字节交换数组的所有项
count()--返回对象的出现次数
extend()--通过从可迭代项中附加多个元素来扩展数组
fromfile()--从文件对象读取项
fromlist()--从列表中追加项
frombytes()--从字符串中追加项
fromunicode()--从unicode字符串中追加项
index()--返回对象第一次出现的索引
insert()--在数组中提供的位置插入一个新项
pop()--移除并返回项默认为最后一个
remove()--删除对象的第一个出现项
reverse()--反转数组中项目的顺序
tofile()--将所有项写入文件对象
tolist()--返回转换为普通列表的数组
tobytes()--返回转换为字符串的数组
在举例讲解前先来复习一个列表list的方法用法相同的绿色标注可以省略不学 append(self, object, /) Append object to the end of the list. clear(self, /) Remove all items from list. copy(self, /) Return a shallow copy of the list. count(self, value, /) Return number of occurrences of value. extend(self, iterable, /) Extend list by appending elements from the iterable. index(self, value, start0, stop9223372036854775807, /) Return first index of value. Raises ValueError if the value is not present. insert(self, index, object, /) Insert object before index. pop(self, index-1, /) Remove and return item at index (default last). Raises IndexError if list is empty or index is out of range. remove(self, value, /) Remove first occurrence of value. Raises ValueError if the value is not present. reverse(self, /) Reverse *IN PLACE*. sort(self, /, *, keyNone, reverseFalse) Sort the list in ascending order and return None. 用法讲解
buffer_info()
返回当前数组缓冲区的内存信息。
import array arr array.array(i, [1, 2, 3]) buffer_info arr.buffer_info() print(buffer_info) # 输出包含内存地址、大小等信息的元组
byteswap()
字节交换数组的所有项通常用于处理二进制数据的不同字节顺序。
import array arr array.array(i, [0x12345678]) # 假设这是一个32位整数 arr.byteswap() print(arr) # 输出[305419896] (0x78563412)
fromfile()
从文件对象中读取项通常用于从二进制文件中读取数据。
import array with open(data.bin, rb) as f: arr array.array(i) arr.fromfile(f, 3) # 从文件中读取3个整数 print(arr) # 输出假设文件中有3个整数则输出这些整数构成的数组
fromlist()
从列表中追加项创建一个新的数组。
import array list_data [1, 2, 3, 4, 5] arr array.array(i, list_data) print(arr) # 输出array(i, [1, 2, 3, 4, 5])
frombytes()
从字节字符串中追加项创建一个新的数组。
import array byte_data b\x01\x02\x03\x04 arr array.array(B, byte_data) # B 表示无符号字符 print(arr) # 输出array(B, [1, 2, 3, 4])
tofile()
将所有项写入文件对象通常用于将数组数据写入二进制文件。
import array arr array.array(i, [1, 2, 3]) with open(output.bin, wb) as f: arr.tofile(f) # 现在output.bin文件包含数组的数据
tolist()
返回转换为普通列表的数组。
import array arr array.array(i, [1, 2, 3]) list_data arr.tolist() print(list_data) # 输出[1, 2, 3]
tobytes()
返回转换为字节字符串的数组。
import array arr array.array(i, [1, 2, 3]) byte_data arr.tobytes() print(byte_data) # 输出b\x01\x00\x00\x00\x02\x00\x00\x00\x03\x00\x00\x00
用法举例
实例1
import array # 创建一个浮点数类型的array实例
float_array array.array(f, [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]) # 打印原始数组
print(Original Array:, float_array) # 计算每个元素的平方
squared_array array.array(f)
for num in float_array: squared_array.append(num ** 2) # 打印平方数组
print(Squared Array:, squared_array) # 计算每个元素的立方
cubed_array array.array(f)
for num in float_array: cubed_array.append(num ** 3) # 打印立方数组
print(Cubed Array:, cubed_array) # 计算平方和立方数组的和
sum_squared sum(squared_array)
sum_cubed sum(cubed_array) # 打印和
print(Sum of Squared:, sum_squared)
print(Sum of Cubed:, sum_cubed)
输出结果
Original Array: array(f, [1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0]) Squared Array: array(f, [1.0, 4.0, 9.0, 16.0, 25.0]) Cubed Array: array(f, [1.0, 8.0, 27.0, 64.0, 125.0]) Sum of Squared: 55.0 Sum of Cubed: 225.0
实例2
import array # 原始字符串
original_string Hello, World! # 将字符串转换为字符数组
# 注意u 类型用于存储 Unicode 字符但在 Python 3 中u 类型已被废弃
# 我们应该使用 U 类型来存储 Unicode 字符码点但这通常用于宽字符集
# 在此示例中我们将使用字节数组 b 并通过编码字符串来处理它 # 编码原始字符串为字节
encoded_string original_string.encode(utf-8) # 创建一个字节类型的array实例
byte_array array.array(b, encoded_string) # 打印字节数组
print(Byte Array:, byte_array) # 查找特定字节例如查找 o 字符的字节表示
# 注意这里我们查找的是 o 字符的 UTF-8 编码的第一个字节
# 在 ASCII 中o 的编码是 0x6F但在 UTF-8 编码的字符串中我们需要找到正确的字节序列
# 对于简单的 ASCII 字符UTF-8 编码与 ASCII 编码相同
target_byte ord(o) # 获取 o 字符的 ASCII 码点值
target_indices [i for i, b in enumerate(byte_array) if b target_byte]
print(Indices of o:, target_indices) # 替换所有 o 字符的字节表示为另一个字符例如 x
# 注意直接替换可能破坏 UTF-8 编码的多字节字符序列
# 因此这个例子仅适用于单字节字符ASCII 范围内的字符串
replacement_byte ord(x) # 获取 x 字符的 ASCII 码点值
for i in target_indices: byte_array[i] replacement_byte # 将修改后的字节数组转换回字符串
# 注意如果替换了多字节字符的一部分解码可能会失败
try: modified_string byte_array.tobytes().decode(utf-8) print(Modified String:, modified_string)
except UnicodeDecodeError: print(Decoding failed due to invalid UTF-8 sequence.) # 注意在处理包含非ASCII字符的字符串时应该格外小心
# 因为UTF-8编码可能会使用多个字节来表示一个字符。
# 在这种情况下直接替换单个字节可能会破坏字符的编码。输出结果
Byte Array: array(b, [72, 101, 108, 108, 111, 44, 32, 87, 111, 114, 108, 100, 33]) Indices of o: [4, 8] Modified String: Hellx, Wxrld!
实例3
import array # 创建一个整数类型的array实例
int_array array.array(i, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) # 打印原始数组
print(Original Integer Array:, int_array) # 将数组写入文件
with open(int_array.bin, wb) as f: int_array.tofile(f) # 打开文件以读取二进制数据
with open(int_array.bin, rb) as f: # 读取整个文件到数组中 # 由于我们知道文件中的数据类型和大小我们可以使用这些信息来创建数组 # 假设文件中的整数是32位的即 i 表示整数并且我们不知道有多少个整数 # 我们可以先读取文件的大小然后除以整数的字节大小来得到整数的数量 file_size f.seek(0, 2) # 移动到文件末尾以获取文件大小 num_ints file_size // 4 # 假设整数是32位的4字节 f.seek(0) # 将文件指针重置回文件开头 # 创建一个空的array实例用于存储读取的数据 read_array array.array(i) # 从文件中读取整数数据到数组中 read_array.fromfile(f, num_ints) # 打印从文件中读取的数组
print(Array Read from File:, read_array)# 验证两个数组是否相同
assert int_array read_array
print(The arrays are the same.)
输出结果
Original Integer Array: array(i, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) Array Read from File: array(i, [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]) The arrays are the same. 完。
