深度實踐OpenStack:基于Python的OpenStack組件開發—3.3.3　字符串和列表

3.3.3　字符串和列表

字符串和列表本來是不同的兩種數據類型，但是它們之間有很多共性，因此這里放在一起講。

1.字符串和列表的共性

在Python中，字符串有3種表現形式：'abc'，"abc"和"""abc"""。這3種字符串都是合法的字符串，只是使用的場合不同。單引號形式的字符串和雙引號的字符串基本相同，只是，在處理特殊字符的時候，雙引號字符串更加方便，建議大家在平常的開發中使用雙引號形式；三引號形式的字符串通常用于文檔字符串和SQL語句中。

Python中沒有數組的概念，與之對應的是列表。這是一種新的數據形式，一個合法的列表如下：

List_1 = [1,1.2,"abc",[1,2,3]]

可以看到，列表里面的元素可以是任意類型的數據，一個列表并不受限于元素的類型。

從本質上來說，字符串是一類特殊的列表，因此，列表的大部分操作同樣適用于字符串。下面用一些示例來說明字符串（String）和列表的共同點。

取下標操作：

Str_awcloud = "awcloud"

List_awcloud = ["a","w","c","l","o","u","d"]

print Str_awcloud[0] -> a

print List_awcloud [0] -> a

截取第1個到第4個元素之間的元素：

print Str_awcloud[1:4] -> wcl

print List_awcloud [1:4] -> ['w', 'c', 'l']

截取第1個到第4個元素之間的元素，每隔2個元素取一次：

print Str_awcloud[1:4:2] -> wl

print List_awcloud [1:4:2] -> ['w', 'l']

取得某個元素的下標：

print Str_awcloud.index("a") -> 0

print List_awcloud.index("a") -> 0

逆序取得某個元素：

print Str_awcloud[-1] -> d

print List_awcloud [-1] -> ['d']

追加元素：

print Str_awcloud + "678"-> awcloud678? #1

print List_awcloud + [6,7,8]-> ['a', 'w', 'c', 'l', 'o', 'u', 'd', '123', 6, 7, 8] #2

計算長度：

print len(Str_awcloud) -> 8

print len(List_awcloud) -> 8

多次復制：

print Str_awcloud * 2 -> awcloudawcloud

print List_awcloud * 2 -> ['a', 'w', 'c', 'l', 'o', 'u', 'd', 'a', 'w', 'c', 'l', 'o', 'u', 'd]

復制：

Str_target = Str_awcloud[:]

List_target = List_awcloud[:]

print Str_target -> awcloud

print List_target ->-> ['a', 'w', 'c', 'l', 'o', 'u', 'd']

請注意以上加粗部分，加粗代碼表示該操作將返回一個結果，該結果由另外的變量接收，并不改變當前變量。另外，請注意追加元素示例代碼的#1和#2，列表沒有“類型”，但是列表在進行運算時是有類型的，也就是說列表的“+”操作，必須在列表和列表之間進行。同樣地，字符串的“+”操作也必須在字符串和字符串之間操作，并不支持不同類型之間的操作，這點和Java不同。

2.字符串是特殊的列表

特殊性1：字符串的值是常量，是不可變動的，而列表是可更改的。例如，

Str_awcloud = "awcloud"

List_awcloud = ["a","w","c","l","o","u","d"]

可以使用如下代碼：

List_awcloud [0] = "b" -> List_awcloud

將列表變更為[“b”，”w”，”c”，”l”，”o”，”u”，”d”]。但若使用下面的代碼：

Str_awcloud[0] = "b" ->

系統會直接報錯，由于此特性沒有對字符串的插入、追加等操作，這些操作也不被允許，而列表則可以進行這些操作。

列表的追加：

List_awcloud.append(89) -> List_awcloud = ["b","w","c","l","o","u","d",89]

在列表的第1位插入數據：

List_awcloud[1:1] = [0,9,8] -> List_awcloud = ["b",0,9,8,"w","c","l","o","u","d",89]

特殊性2：字符串只是特殊的列表，字符串也是一種數據類型，擁有自己的特殊函數和方法。

將字符串進行大小寫轉換：

Str_awcloud.upper() Str_awcloud.lower()

字符串的追加：

"".join([Str_awcloud,"123"])

說明 字符串的值是常量，是不可改變的，因此，對字符串進行追加。插入甚至修改，操作的都只是字符串的副本，并不是字符串本身。

字符串有“+”操作，也有join操作，這兩個操作的執行結果是一樣的，但是，從執行效率來說，join操作要比“+”快，因此，以后在對字符串進行操作時，如果遇到字符串的拼接操作，建議首選join操作，而不是“+”。

這里提出一個優化原則：編寫Python代碼，首要目標是可讀性好，其次要求執行效率高。關于如何提高Python的執行效率，會在后面陸續介紹。

特殊性3：列表也擁有自己的特殊方法。修改一下字符串和列表之間的關系定義——字符串和列表是不同的數據類型，但是，二者之間有很多交集，很多方法可以通用，但是，并不是說字符串就是列表，字符串和列表之間沒有子集關系。

關于字符串的具體操作和特性可以查看Python的幫助手冊，這里不再介紹。

3.列表

首先，看一下如何構造一個列表：

List_0 = list("awcloud")

List_1 = [1,2,3,"awcloud"]

List_2 = [x for x in range(10)]

List_3 = [x for x in xrange(10)]

List_4 = map(lambda x: x,[1,2,3,4,5])

以上五句代碼，功能是一樣的，都是創建一個列表。具體分析如下。

第一句，List_0 = list（“awcloud”），實際上是調用Python的內置方法list來構造一個列表。前面已經學了數字、字符串和列表，其實，這三大類數據類型都有自己的內置構造方法，例如，int類型的構造方法是int()，字符串類型的構造方法是str()，而列表的構造方法是list()。如果需要生成或者轉換成對應的數據類型，只需要調用對應的構造方法即可。

第二句，直接進行初始化。

第三句和第四句類似，里面涉及for關鍵字和其他的一些內置函數。

第五句直接使用其他內置函數來構造一個列表。

在以上五句代碼中，引入了一些關鍵字，如for、in、lambda，也引入了一些內置函數，如range、xrange以及map。為了更好地理解以上代碼的功能，下面將詳細講解這幾個重要的關鍵字和函數。

關鍵字in：表示某個元素存在于另一個元素中。例如：

"a" in "awcloud" -> True

"a" in [1,2,3,4,5] -> False

在這個輸出結果中，看到了兩個新的關鍵字：True和False。這兩個關鍵字用于表示真和假，與C、Java語言中的用法一樣。

關鍵字for：用于進行迭代或者循環的關鍵字，與C、Java語言中的用法一樣，唯一不同的是，在Python中，for關鍵字需要配合in關鍵字使用。

例如：

for x in [1,2,3] print x

關鍵字lambda：構造一個匿名函數，實現簡易的功能。

例如：

result = lambda x:x + 1

等同于

def result(x):return x + 1

函數range：根據指定的參數返回一個列表。例如：

range(10)-> [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

range(10,20) -> [10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

range(10,20,2) -> [10, 12, 14, 16, 18]

函數xrange：xrange的功能和range的功能類似，不同的是，range一旦執行，那么生成的列表將立即存放到內存當中，而xrange采用了一種類似懶加載的方式，當xrange被執行時并沒有真正生成所需要的列表，或者說生成的列表并沒有立即被放到內存當中，只有當生成的列表被調用時，該列表才會被依次展開。

因此，這里提出Python性能優化的第二條原則：在生成列表時，如果數據量比較小 （<5），建議使用range；其他情況，推薦使用xrange。

函數map：先來看一下map函數的定義。

map(function, sequence[, sequence, ...]) -> list

可見，map接收兩個參數，第一個參數為一個函數，第二個參數為一個序列或者可迭代對象，它的返回值為一個列表。

下面來看一下前面提到的列表構造的問題。

List_2 = [x for x in range(10)]

效果等同于

List_2= range(10)

但有不同于：

List_3 = [x for x in xrange(10)]

List_4 = map(lambda x: x,[1,2,3,4,5])

List_2表示使用range（10）中所產生的元素來構造一個列表。List_3同第一句，只是在內存處理方面不一樣。List_4則是使用map函數產生一個列，請注意加粗部分，它們的效果是等同的，但是也存在不同之處。

List_2 = [x for x in range(10)]這種語法形式叫作列表推導，它和數學中的集合類似，例如，該句可以用如下的數學表達式表示：{x ∈[0,10)}。而List_2 = range（10）則是單純的賦值操作，兩者的性質不一樣。在Python的實現中，列表推導要比直接賦值來得快。

因此，在這里提出Python性能優化的第三條原則：構造列表時，推薦使用列表推導。

OpenStack Python

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