Nếu bạn mới bắt đầu học Python, có lẽ bạn đã bắt gặp cấu trúc dữ liệu Python. Mặc dù ban đầu chúng có vẻ phức tạp, nhưng cấu trúc dữ liệu là công cụ hữu ích giúp bạn giải quyết vấn đề nhanh hơn, thực hiện tác vụ hiệu quả hơn và viết mã tốt hơn bằng Python.
Trong các phần sau, chúng ta sẽ đi sâu vào các cấu trúc dữ liệu khác nhau và hiểu vai trò của chúng trong lập trình Python. Chúng tôi cũng sẽ đề cập đến cách bạn có thể làm chủ cấu trúc dữ liệu để thực hiện các dự án cụ thể.
Cấu trúc dữ liệu trong Python là gì?
Cấu trúc dữ liệu tổ chức và lưu trữ dữ liệu để giúp truy cập, sửa đổi và điều hướng dữ liệu dễ dàng hơn. Các cấu trúc mã này giải thích mối quan hệ giữa dữ liệu và các hoạt động logic khác nhau mà bạn có thể thực hiện trên dữ liệu đó. Cấu trúc dữ liệu cũng xác định các chức năng mà bạn có thể triển khai trên dữ liệu và cách bạn thu thập dữ liệu đó.
Python có bốn cấu trúc dữ liệu tích hợp
- danh sách
- bộ dữ liệu
- bộ
- từ điển
Bạn có thể sử dụng các cấu trúc dữ liệu Python này để giải quyết các tác vụ và tình huống cụ thể, cũng như cung cấp một khung dễ dàng để tổ chức các chương trình.
Tại sao cấu trúc dữ liệu lại quan trọng trong Python?
Việc quản lý, tổ chức và lưu trữ hợp lý các tập dữ liệu lớn là rất quan trọng vì nó cho phép truy cập và sửa đổi dễ dàng hơn. Cấu trúc dữ liệu cho phép bạn tổ chức dữ liệu của mình một cách có hệ thống và hợp lý, cho phép bạn giải quyết vấn đề nhanh hơn và hiệu quả hơn.
Một số cấu trúc dữ liệu cho phép bạn nhanh chóng truy xuất dữ liệu cụ thể từ cơ sở dữ liệu, xây dựng các kết nối quan hệ hoặc phân cấp rõ ràng giữa các điểm dữ liệu hoặc tăng tốc độ xử lý dữ liệu.
Mặc dù có nhiều cách để phân loại cấu trúc dữ liệu trong Python, nhưng có một cách là phân loại chúng thành các kiểu dữ liệu nguyên thủy và không nguyên thủy.
Các loại cấu trúc dữ liệu trong Python
- Cấu trúc dữ liệu nguyên thủy – Những cấu trúc dữ liệu này chứa các giá trị dữ liệu được đơn giản hóa và đóng vai trò là nền tảng để thao tác dữ liệu. Bốn cấu trúc dữ liệu nguyên thủy là số nguyên, float, chuỗi và boolean.
- Cấu trúc dữ liệu không nguyên thủy – Các cấu trúc dữ liệu này lưu trữ các giá trị, cũng như tập hợp các giá trị, ở các định dạng khác nhau. Bốn cấu trúc dữ liệu không nguyên thủy được tích hợp sẵn là danh sách, bộ dữ liệu, từ điển và bộ.
Để tìm hiểu sâu hơn về ngữ nghĩa và cú pháp cốt lõi của Python, hãy xem phần.
Cấu trúc dữ liệu Python tích hợp [Không nguyên thủy]
Như tên gợi ý, các cấu trúc dữ liệu không nguyên thủy này được tích hợp sẵn với Python. Hầu hết các cấu trúc dữ liệu Python hiện có là dạng sửa đổi của các cấu trúc dữ liệu không nguyên thủy này hoặc đã xây dựng nền tảng của chúng trên một trong các cấu trúc dữ liệu này.
1. Danh sách trong Python
Danh sách là một tập hợp các mục được sắp xếp theo thứ tự và là một trong những cấu trúc dữ liệu cần thiết nhất để triển khai trong bất kỳ dự án Python nào. Vì đây là "bộ sưu tập được sắp xếp", nên mỗi mục trong danh sách có một thứ tự xác định duy nhất mục đó.
Bạn có thể gán địa chỉ cho từng thành phần của danh sách [là các chỉ mục]. Giá trị chỉ mục bắt đầu từ 0 và tiếp tục cho đến phần tử cuối cùng [chỉ số dương]. Ngoài ra còn có chỉ số âm, bắt đầu từ -1. Điều này cho phép bạn truy cập các phần tử từ đầu đến cuối.
Khi tạo danh sách, bạn nên đặt tất cả các mục trong danh sách trong dấu ngoặc vuông và phân tách chúng bằng dấu phẩy. Điều này cho phép Python biết rằng bạn đã tạo một danh sách
Đây là một danh sách cơ bản.
List_C = [mục 1, mục 2, mục 3…. , mục n]
Các danh sách được tạo bằng Python có thể thay đổi được—có nghĩa là bạn có thể sửa đổi chúng sau khi đã tạo chúng. Điều này cho phép người dùng tìm kiếm, thêm, thay đổi, xóa và di chuyển các phần tử khỏi danh sách.
2. Đặt trong Python
Bộ là một tập hợp không có tổ chức của các yếu tố độc đáo. Cũng giống như danh sách, tập hợp có thể thay đổi [nghĩa là bạn có thể thay đổi, thay thế hoặc thêm chúng sau khi tạo]. Và cũng giống như danh sách,
bạn cần đặt các bộ trong dấu ngoặc nhọn để hiển thị ở đầu ra cuối cùng. Tuy nhiên, không bao giờ có hai giá trị giống nhau
Bạn có thể sử dụng bộ khi việc bao gồm một đối tượng trong bộ sưu tập quan trọng hơn thứ tự của các đối tượng.
Đây là một bộ cơ bản
set_c = {“mục 1”, “mục 2”, “mục 3”,…. , “mục n”}
3. Bộ dữ liệu trong Python
Mặc dù các bộ dữ liệu tương tự như danh sách, nhưng chúng là bất biến [có nghĩa là bạn không thể thay đổi chúng sau khi đã tạo chúng]. Giống như danh sách, chúng cũng trình bày một tập hợp các đối tượng có thứ tự nhưng được thiết kế có mục đích để có chức năng hạn chế.
Mặc dù các phần tử được tìm thấy trong danh sách được đặt trong dấu ngoặc đơn, nhưng trong bộ dữ liệu, việc sử dụng dấu ngoặc đơn là tùy chọn.
Đây là một tuple cơ bản
tuple_A = [mục 1, mục 2, mục 3,…, mục n]
4. Từ điển trong Python
Trong Python, từ điển là một thùng chứa không có tổ chức và có thể thay đổi để lưu trữ các cặp khóa-giá trị. Bạn có thể truy cập các giá trị trong từ điển bằng cách nhập một khóa duy nhất.
Bạn có thể tạo từ điển bằng cách sử dụng dấu ngoặc nhọn, nhưng chúng phải bao gồm các cặp khóa-giá trị được phân tách bằng dấu phẩy. Dấu hai chấm phải tách từng khóa khỏi giá trị của nó.
Đây là cú pháp cơ bản
từ điển = {“tên khóa”. giá trị}
Cấu trúc dữ liệu do người dùng xác định trong Python [Không nguyên thủy]
1. Danh sách liên kết trong Python
Danh sách liên kết là cấu trúc dữ liệu tuyến tính có chứa nhiều nút. Chúng được liên kết với nhau bằng các con trỏ, trong khi nút của mỗi danh sách liên kết bao gồm dữ liệu và một con trỏ có tên là “next. ” Những cấu trúc dữ liệu này thường được tìm thấy trong trình phát nhạc và ứng dụng xem hình ảnh.
Văn bản thay thế=”minh họa danh sách liên kết, cấu trúc dữ liệu Python”
Nguồn hình ảnh. Kỹ năng viết mã Alpha
Mặc dù thư viện Python tiêu chuẩn không có danh sách liên kết, lập trình viên có thể triển khai cấu trúc dữ liệu này bằng cách sử dụng các nút.
2. Ngăn xếp trong Python
Ngăn xếp là cấu trúc dữ liệu tuyến tính lưu trữ dữ liệu trong ngăn xếp. Chúng dựa trên nguyên tắc Nhập trước/Xuất cuối [FILO] và Nhập sau/Xuất trước [LIFO]. Việc chèn một phần tử mới vào một đầu sẽ kích hoạt việc loại bỏ một phần tử từ cùng một đầu. Bạn có thể sử dụng các thao tác “đẩy” và “bật” để báo hiệu việc thêm và xóa.
Văn bản thay thế=”minh họa nguyên tắc đẩy và bật trong ngăn xếp, cấu trúc dữ liệu Python”
Nguồn hình ảnh. Kỹ năng viết mã Alpha
Bạn có thể triển khai ngăn xếp bằng cách sử dụng cấu trúc dữ liệu và mô-đun từ thư viện Python. Chúng bao gồm hàng đợi. LifoQueue, bộ sưu tập. deque, và danh sách
3. Hàng đợi trong Python
Các cấu trúc dữ liệu tuyến tính này có các mục được lưu trữ theo nguyên tắc Nhập trước/Xuất trước [FIFO]. Điều này có nghĩa là dữ liệu được nhập trước sẽ được truy cập trước. Bạn có thể tạo hàng đợi bằng cách sử dụng cấu trúc mảng và có các thao tác mà bạn có thể thực hiện ở cả hai đầu của hàng đợi [i. e. đầu-đuôi hoặc trước-sau].
Các thao tác liên quan đến queue bao gồm enqueue [thêm phần tử] và dequeue [xóa phần tử]. Bạn có thể triển khai hàng đợi bằng cấu trúc dữ liệu và mô-đun từ thư viện Python. Chúng bao gồm hàng đợi, bộ sưu tập, deque và danh sách
4. Cây trong Python
Đây là những cấu trúc dữ liệu phi tuyến tính và có cả gốc và nút. Gốc là nút ban đầu mà dữ liệu bắt nguồn từ đó và các nút là các điểm dữ liệu khả dụng khác. Nút đầu tiên được gọi là nút cha và nút tiếp theo được gọi là nút con.
Cây có các mức hiển thị mức độ sâu của dữ liệu. Trong cấu trúc này, các nút dưới cùng được gọi là lá.
Văn bản thay thế=”hình minh họa cây, cấu trúc dữ liệu Python”
Nguồn hình ảnh. Hướng dẫn Python
5. Vẽ đồ thị trong Python
Trong Python, một biểu đồ biểu thị bằng hình ảnh một tập hợp các đối tượng và một số cặp đối tượng được kết nối bằng các liên kết. Các đỉnh [nút] đại diện cho các đối tượng được kết nối với nhau và các liên kết nối các đỉnh được gọi là các cạnh. Bạn có thể sử dụng kiểu dữ liệu từ điển Python để biểu diễn đồ thị, với các “phím” của từ điển biểu thị các đỉnh. Các giá trị chỉ ra các cạnh giữa các đỉnh
6. Hashmap trong Python
Bạn có thể sử dụng hashmap để triển khai các ứng dụng [như danh bạ] và điền dữ liệu theo danh sách, trong số các ứng dụng khác. Hàm băm tạo ra giá trị chỉ mục hoặc địa chỉ của phần tử dữ liệu. Giá trị chỉ mục sẽ đóng vai trò là chìa khóa cho giá trị dữ liệu. Điều này cho phép bạn truy cập dữ liệu nhanh hơn
Cấu trúc dữ liệu nguyên thủy trong Python
Cấu trúc dữ liệu nguyên thủy chỉ có thể lưu trữ một loại dữ liệu. Ngoài ra, cấu trúc dữ liệu nguyên thủy cần chứa một số loại giá trị và kích thước phụ thuộc vào loại cấu trúc dữ liệu.
1. Số nguyên trong Python
Trong Python, số nguyên là số không, dương hoặc âm. Chúng không có phần phân số và có độ chính xác không giới hạn.
Số nguyên có thể có giá trị bát phân, nhị phân hoặc thập lục phân.
2. Nổi trong Python
Trong Python, float đại diện cho số dấu phẩy động. Chúng được sử dụng để biểu diễn các số thực và được viết bằng dấu thập phân chia phần nguyên và phần phân số
Python hiển thị các giá trị float dưới dạng các giá trị có độ chính xác kép 64 bit. Trong khi đó, giá trị tối đa mà bất kỳ số dấu phẩy động nào có thể đạt được là xấp xỉ 1. 8x10308. Python sẽ hiển thị bất kỳ số nào lớn hơn số này bằng chuỗi inf khi được hiển thị trong Python.
3. Chuỗi trong Python
Trong Python, một chuỗi là một tập hợp các bảng chữ cái, ký tự hoặc từ. Mặc dù nó là một trong những cấu trúc dữ liệu nguyên thủy nhất, nhưng nó cũng rất quan trọng đối với thao tác dữ liệu. Python có một lớp chuỗi tích hợp được gọi là str, không thay đổi được.
4. Boolean trong Python
Đây là một trong những kiểu dữ liệu có sẵn của Python và nó đại diện cho giá trị thực của một biểu thức. Kiểu boolean Python chỉ có hai giá trị có thể. đúng hay sai. Nói cách khác, bạn có thể đánh giá bất kỳ biểu thức nào và nhận được phản hồi đúng hoặc sai.
Học cách viết mã Python tại Coding Dojo
Python vừa là một ngôn ngữ thú vị vừa đầy thử thách để học. Sau khi thành thạo, bạn có thể sử dụng Python trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ phân tích và trực quan hóa dữ liệu, phát triển phần mềm và ứng dụng, đến chạy máy học và trí tuệ nhân tạo.
Các chuyên gia thành thạo Python và thao tác với cấu trúc dữ liệu Python cũng rất được săn đón trên thị trường việc làm, với trung bình nhà phát triển Python kiếm được 115.835 đô la hàng năm
Để nâng cao kỹ năng và sự nghiệp của bạn lên một tầm cao mới, hãy cân nhắc xem các khóa học phát triển phần mềm của chúng tôi trên codingdojo. com. Chúng tôi cũng có một sự kiện ảo miễn phí—Giới thiệu về Python—nơi chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn các kiến thức cơ bản về Python. Chúng tôi hy vọng sớm được gặp bạn.