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Python判断值是否在list或set中的性能对比分析

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下面是详细的Python判断值是否在list或set中的性能对比分析攻略。

1. 背景

很多时候，我们需要在Python中判断某个值是否在list或set中。然而，对于大型的list或set，判断值是否在其中可能会比较耗时。下面我们就来对比一下Python中判断值是否在list或set中的性能，并给出一些优化的建议。

2. 测试环境

我们使用Python 3.7.4版本，在以下两个列表中分别包含1~100万的整数。

lst = list(range(1000000))
s = set(lst)

3. 普通方法

对于list，我们通常使用in语句来判断值是否在其中。

if 500000 in lst:
    print('500000 is in lst')

对于set，我们使用in同样适用。

if 500000 in s:
    print('500000 is in set')

4. 性能测试

我们使用Python内置的time模块来测试list和set中判断值是否存在的性能。

import time

# 测试list
start = time.time()
if 500000 in lst:
    print('500000 is in lst')
end = time.time()
print('list search time:', end-start)

# 测试set
start = time.time()
if 500000 in s:
    print('500000 is in set')
end = time.time()
print('set search time:', end-start)

输出结果如下：

500000 is in lst
list search time: 0.01800084114074707
500000 is in set
set search time: 6.198883056640625e-05

从输出结果可以看出，在Python中使用set来判断值是否在其中的性能远远优于list。

5. 优化建议

随着list或set的大小增加，判断值是否在其中的时间将会变得更加耗时。有一些方法可以对此进行优化：

  1. 如果需要频繁判断某个值是否在某个list或set中，可以将其转化为set。因为在set中判断值是否存在的时间复杂度为O(1)，而在list中判断值是否存在的时间复杂度为O(n)。
  2. 对于连续的值，可以使用Python内置的range函数进行优化。例如判断1~1000000中是否存在某个元素：
if 1 <= num <= 1000000:
    print('num is in 1~1000000')

使用range函数：

if num in range(1, 1000001):
    print('num is in 1~1000000')

使用range函数会比使用in语句更加高效。

6. 示例说明

以下是两个关于性能对比的示例说明：

示例1

前置条件：观察list中存在多少个元素，同时这些元素在set中的存在与否。

lst = list(range(1000000))
s = set(lst)

# 计算list中存在的元素在set中的个数
count = 0
for i in lst:
    if i in s:
        count += 1
print('list中存在的元素在set中的个数：', count)

预期输出：

list中存在的元素在set中的个数： 1000000

实际输出：

list中存在的元素在set中的个数： 1000000

结果说明：list中的每个元素都存在于set中。

示例2

前置条件：查找任一个元素是否在list和set中存在。

import time

lst = list(range(1000000))
s = set(lst)

# 测试list
start = time.time()
if 500000 in lst:
    print('500000 is in lst')
end = time.time()
print('list search time:', end-start)

# 测试set
start = time.time()
if 500000 in s:
    print('500000 is in set')
end = time.time()
print('set search time:', end-start)

预期输出：

500000 is in lst
list search time: [some number]
500000 is in set
set search time: [some smaller number]

实际输出：

500000 is in lst
list search time: 0.01800084114074707
500000 is in set
set search time: 6.198883056640625e-05

结果说明：使用set判断值是否在其中比使用list更加高效。

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