Python 标准库解读.1(对应MicroPython)

原创 云深之无迹 2021-11-03 17:22


上篇文章我们对mpy标准微库进行了简单的方法罗列,又因为mpy是从标准的Python库中退化而来,那就先简单的学习一下Python的库。



上面的文章说了这么多,那这篇就写这些



我这里就用3.8写了,使用jupyter环境


array是一个高效的数组模块,该模块定义了一个对象类型,它可以紧凑地表示一组基本值:字符、整数、浮点数。数组是序列类型,其行为与列表非常相似,只是其中存储的对象类型受到限制。类型是在创建对象时使用类型代码指定的, 类型代码是单个字符。定义了以下类型代码:



笔记,记好了


mpy中支持的格式代码:bBhHiIlLqQfd(后 2 种取决于浮点支持)。


那这个和list有什么区别呢?首先是一种序列类型,序列方法都可以在上面使用。然后数组类型的对象是固定的,不可以混合装载



使用要先导入,然后一开始要指定存储的数据类型



后面用元组传入存储的东西



IDE可以智能的给出方法



这里使用了一个列表的转换方法


这个比较简单,实验了mpy提供的一个添加方法


请看extend的方法


array.extend(iterable)


将来自 iterable 的项添加到数组末尾。如果 iterable 是另一个数组,它必须具有 完全 相同的类型码;否则将引发 TypeError。如果 iterable 不是一个数组,则它必须为可迭代对象并且其元素必须为可添加到数组的适当类型。


限制较多,其实数据类型相同就行。其实方法这么少,正好可以去看看实现,谁说不是呢?



二进制之间的转换方法,没有什么说的


复数运算



这是完整的双端队列



mpy提供了两个方法



我这里就做简单的演示



这些方法mpy不支持而且很多方法是之后才加进来的


在看命名数组之前,需要知道一个概念,叫工厂函数:


工厂函数看上去有点像函数,实质上他们是类,当你调用它们时,实际上是生成了该类型的一个实例,就像工厂生产货物一样.

python核心编程


https://www.cr173.com/soft/10446.html


书籍的下载位置



书籍封面



当然java里面也有这样的概念,你可以看看



看这个,list这个函数本身就有工厂函数的能力


工厂函数是指这些内建函数都是类对象,当你调用它们的时候,实际上是创建了一个类实例,其实也可以理解成内建函数


https://www.zhihu.com/question/20670869


归根结底,它源于设计模式中的一种说法,就是指你不通过类来直接构造对象,而是通过一个函数来构造对象,这样允许你在函数中加入更多的控制。


懵了吗?要是就这就懵了,那别看了~


其中命名元组赋予每个位置一个含义,提供可读性和自文档性。它们可以用于任何普通元组,并添加了通过名字获取值的能力,通过索引值也是可以的。



我觉得你看例子就能看懂


其中有使用位置和关键字实参,可以像普通元组一样去索引,字段可以用命去访问,加入了__repr__的值方法。


在mpy里面是这样使用的:


from collections import namedtuple
MyTuple = namedtuple("MyTuple", ("id", "name"))t1 = MyTuple(1, "foo")t2 = MyTuple(2, "bar")print(t1.name)assert t2.name == t2[1]


命名元组实例没有字典,所以它们要更轻量,并且占用更小内存。


我这个ordereddict真的不知道怎么翻译了,反正就是可以迭代的时候(就是打印的时候可以按照你加进去的顺序打印)


它会返回一个 dict 子类的实例,支持常用的 dict 方法。Ordered Dict 是一种记录键首次插入顺序的 dict 。如果新条目覆盖现有条目,则原始插入位置保持不变。删除一个条目并重新插入它将把它移到末尾。




这是标准Python库


from collections import OrderedDict
d = OrderedDict([("z"1), ("a"2)])# More items can be added as usuald["w"] = 5d["b"] = 3for k, v in d.items(): print(k, v)


使用前记得初始化,以上为mpy


z 1a 2w 5b 3


输出


接下来是文章中最有技术含量的东西,堆队列算法,这个东西讲起来就有学术味道了,而且还需要补充一些知识才可以。


容器:

在计算机科学中,容器是一个类或数据结构,其实例(运行实体)是其他对象的集合。换句话说,它们以遵循特定访问规则的有组织的方式存储对象。容器的大小取决于它包含的对象(元素)的数量。各种容器类型的底层(继承)实现的大小和复杂性可能不同,并为任何给定场景选择正确的实现提供了灵活性。


容器可以通过以下三个属性来表征:

    1.access,即访问容器对象的方式。在数组的情况下,访问是通过数组索引完成的。在堆栈的情况下,根据LIFO(后进先出)顺序进行访问,而在队列的情况下,根据FIFO(先进先出)顺序进行访问;


    2.storage,即容器对象的存储方式;

    3.traversal,即遍历容器对象的方式。


容器类应该实现方法来执行以下操作:


    1.创建一个空容器(构造函数);

    2.将对象插入容器;

    3.从容器中删除对象;

    4.删除容器中的所有对象(清除);

    5.访问容器中的对象;

    6.访问容器中的对象数量(计数)。

    7.容器有时与迭代器一起实现。


注意,容器其实是一种组织形式,就是特定的操作定义。它不单单是一种数据结构,它是一种更加高层的对数据结构的表达。


堆又是属于队列这种结构:


在计算机科学中,队列是按序列维护的实体集合,可以通过在序列的一端添加实体和从序列的另一端删除实体来修改。按照惯例,添加元素的序列末尾称为队列的后部、尾部或后部,删除元素的末尾称为队列的头部或前部,类似于以下使用的词人们排队等候商品或服务。


将元素添加到队列尾部的操作称为入队,而从队列中移除元素的操作称为出队。也可能允许其他操作,通常包括查看或前端操作,该操作返回下一个要出队的元素的值而不将其出队。


队列的操作使其成为先进先出 (FIFO) 数据结构。在 FIFO 数据结构中,添加到队列的第一个元素将是第一个被删除的元素。这相当于要求一旦添加了新元素,必须先删除之前添加的所有元素,然后才能删除新元素。队列是线性数据结构的一个例子,或者更抽象地说是一个顺序集合。队列在计算机程序中很常见,它们被实现为与访问例程耦合的数据结构、抽象数据结构或在面向对象的语言中作为类。常见的实现是循环缓冲区和链表。

队列在计算机科学、传输和运筹学领域提供服务,其中存储和保存各种实体(如数据、对象、人员或事件)以供以后处理。在这些上下文中,队列执行缓冲区的功能。队列的另一个用途是实现广度优先搜索。



大O表示



这个东西算是最出名的东西



那我们的堆是队列中的优先级队列:


在计算机科学中,优先级队列是一种抽象数据类型,类似于常规队列或堆栈数据结构,其中每个元素还具有与其关联的“优先级”。在优先级队列中,优先级高的元素在优先级低的元素之前被服务。在某些实现中,如果两个元素具有相同的优先级,则根据它们入队的顺序为它们提供服务,而在其他实现中,具有相同优先级的元素的排序是不确定的。

虽然优先级队列通常用堆实现,但它们在概念上与堆不同。优先级队列是一个类似于“列表”或“地图”的概念;正如列表可以用链表或数组实现一样,优先队列可以用堆或各种其他方法(例如无序数组)来实现。



上面这么多就够了,这里只说一下。堆是一种称为优先级队列的抽象数据类型的最高效率实现,实际上,优先级队列通常称为“堆”,无论它们如何实现。在堆中,最高(或最低)优先级的元素总是存储在根。但是,堆不是排序结构;它可以被认为是部分有序的。当需要重复删除具有最高(或最低)优先级的对象时,堆是一种有用的数据结构。




一个图解决战斗,看节点的数字大小



只实现了这三个


这个模块提供了堆队列算法的实现,也称为优先队列算法。


堆是一个二叉树,它的每个父节点的值都只会小于或大于所有孩子节点。它使用了数组来实现:从零开始计数,对于所有的 k ,都有``heap[k] <= heap[2*k+1]`` 和 heap[k] <= heap[2*k+2] 。为了便于比较,不存在的元素被认为是无限大。堆最有趣的特性在于最小的元素总是在根结点:heap[0] 。


这个API与教材中堆算法的实现不太一样,在于两方面:


(a)我们使用了基于零开始的索引。这使得节点和其孩子节点之间的索引关系不太直观,但是由于Python使用了从零开始的索引,所以这样做更加合适。


(b)我们的 pop 方法返回了最小的元素,而不是最大的


(这在教材中叫做 “最小堆”;而“最大堆”在课本中更加常见,因为它更加适用于原地排序)。


基于这两方面,把堆看作原生的Python list也没什么奇怪的: heap[0] 表示最小的元素,同时 heap.sort() 维护了堆的不变性!



注意堆的实现,是一个单独的模块



mpy中的堆操作,之后在使用的时候做说明

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