Python中标准库array数组操作举例详解
作者：骑个小蜗牛
这篇文章主要介绍了Python中标准库array数组操作的相关资料,Python的array模块提供了固定类型数组类,用于高效存储同类型元素,节省内存并支持数值计算,需要的朋友可以参考下
模块介绍
Python 标准库中的 array 模块提供了一个固定类型数组类，用于高效地存储同类型的元素。
与内置的 list 类型相比，array 更加节省内存并且能够处理大量数据。array 主要用于数值计算和处理大规模的同类型数据。由于其内部存储方式比列表更为紧凑，array 在某些场景下可以提高程序的性能，特别是涉及大量数值运算时。
使用场景
- 数值计算：如果需要大量存储数值数据且元素类型相同，array 是一个不错的选择。它在内存中以固定大小的格式存储数据，适合进行数值计算。
- 优化内存：对于只需要存储简单数据类型（如整数或浮点数）的情况，array 比 list 更加节省内存。
- 文件操作：array 支持直接与二进制文件交互，将数据以二进制格式读取或写入文件，适用于大规模数据的存储和读取。
主要类
| 类 | 描述 |
|---|---|
| array | 用于创建一个固定类型的数组对象，数组元素类型一致，支持高效的内存存储。 |
- array
参数:
- typecode：一个字符，表示数组中元素的类型。常见的类型码有：
- b：有符号字符（byte）
- B：无符号字符
- u：Unicode字符（Python3.3已弃用）
- h：有符号短整型
- H：无符号短整型
- i：有符号整型
- I：无符号整型
- l：有符号长整型
- L：无符号长整型
- f：浮点型
- d：双精度浮点型
- initializer：可选，用于初始化数组的内容，可以是一个列表、元组或其他可迭代对象。
import array
# 创建一个包含整数的数组
arr_int = array.array('i', [1, 2, 3, 4, 5])
print(arr_int) # 输出: array('i', [1, 2, 3, 4, 5])
# 创建一个包含浮点数的数组
arr_float = array.array('f', [1.1, 2.2, 3.3])
print(arr_float) # 输出: array('f', [1.100000023841858, 2.200000047683716, 3.299999952316284])
主要函数
| 函数 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|
| array.append(x) | 向数组末尾添加元素 x。 | arr.append(5) 将 5 添加到数组末尾。 |
| array.insert(i, x) | 在指定索引 i 处插入元素 x。 | arr.insert(1, 10) 在索引 1 处插入 10。 |
| array.remove(x) | 移除数组中第一个匹配元素 x。 | arr.remove(2) 移除第一个出现的 2。 |
| array.pop([i]) | 移除并返回索引 i 处的元素，若未指定则默认删除最后一个元素。 | arr.pop(1) 删除并返回索引 1 处的元素。 |
| array.extend(iter) | 向数组添加可迭代对象 iter 中的所有元素。 | arr.extend([6, 7]) 将 [6, 7] 添加到数组末尾。 |
| array.reverse() | 反转数组中的元素顺序。 | arr.reverse() 反转数组中的元素。 |
| array.tofile(file) | 将数组的元素写入到指定的文件。 | arr.tofile(f) 将数组写入文件 f。 |
| array.fromfile(file, count) | 从文件读取 count 个元素并存入数组。 | arr.fromfile(f, 4) 从文件 f 中读取4个元素。 |
| array.index(x) | 返回数组中第一次出现元素 x 的索引。 | arr.index(3) 返回元素 3 的索引。 |
| array.count(x) | 返回数组中元素 x 出现的次数。 | arr.count(3) 返回元素 3 出现的次数。 |
- append()
追加元素
# 追加元素
arr_int.append(6)
print(arr_int) # 输出: array('i', [1, 2, 3, 4, 5, 6])
- insert()
插入元素
# 插入元素
arr_int.insert(2, 10) # 在索引2处插入10
print(arr_int) # 输出: array('i', [1, 2, 10, 3, 4, 5, 6])
- remove()
删除元素
# 删除元素
arr_int.remove(4) # 删除第一个出现的4
print(arr_int) # 输出: array('i', [1, 2, 10, 3, 5, 6])
- pop()
弹出元素
# 弹出元素
popped = arr_int.pop(3) # 弹出索引3处的元素
print(popped) # 输出: 3
print(arr_int) # 输出: array('i', [1, 2, 10, 5, 6])
- reverse()
反转数组
# 反转数组
arr_int.reverse()
print(arr_int) # 输出: array('i', [6, 5, 10, 2, 1])
- count()
计算元素出现次数
# 计算元素出现次数 print(arr_int.count(10)) # 输出: 1
- index()
查找元素索引
# 查找元素索引 print(arr_int.index(5)) # 输出: 1
- open()
读写文件
# 写入文件
arr_int = array.array('i', [1, 2, 3, 4, 5])
with open('array_data.bin', 'wb') as f:
arr_int.tofile(f)
# 从文件读取
arr_new = array.array('i', [0, 0, 0, 0, 0])
with open('array_data.bin', 'rb') as f:
arr_new.fromfile(f, 5)
print(arr_new) # 输出: array('i', [1, 2, 3, 4, 5])
注意事项
类型限制：array 中的元素类型必须一致，并且只能存储基本数据类型（如整数、浮点数等）。如果需要存储不同类型的数据，可以使用列表。
类型码：在创建 array 时，必须指定一个有效的类型码（如 ‘i’ 表示整数，‘f’ 表示浮点数）。不同类型的元素不能混合在同一个数组中。
内存优化：array 比 list 更节省内存，特别是在处理大量数值数据时。如果只需存储数值数据，array 是比 list 更高效的选择。
操作效率：array 主要用于高效存储和处理大量数据，特别适合进行数值计算和与文件的二进制交互，但不如 list 灵活，特别是在需要处理多种不同数据类型时。
不支持复杂类型：array 不支持存储复杂的类型（如字典、列表等），只能存储基本数据类型。
总结
Python 中的 array 模块提供了一种高效的方式来存储和处理同类型的数据。与 Python 列表相比，array 在内存使用上更为节省，特别适合用于数值计算、处理大量数据的场景。它通过强制元素类型一致性来保证高效存储，但也因此限制了它的灵活性。对于需要处理大量数值数据或需要与二进制文件交互的应用，array 是一个理想的选择。