基于Python实现结构体数组的要点是什么-群英

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这篇主要是介绍“基于Python实现结构体数组的要点是什么”的内容了，下文有实例供大家参考，对大家了解操作过程或相关知识有一定的帮助，而且实用性强，希望这篇文章能帮助大家解决基于Python实现结构体数组的要点是什么的问题，下面我们一起来了解看看吧。

python结构体数组

在C语言中我们可以通过struct关键字定义结构类型，结构中的字段占据连续的内存空间，每个结构体占用的内存大小都相同，因此可以很容易地定义结构数组。

和C语言一样，在NumPy中也很容易对这种结构数组进行操作。

只要NumPy中的结构定义和C语言中的定义相同，NumPy就可以很方便地读取C语言的结构数组的二进制数据，转换为NumPy的结构数组。

假设我们需要定义一个结构数组，它的每个元素都有name, age和salary字段。

在NumPy中可以如下定义

import numpy as np
MyType=np.dtype({
    'names':['name','age','salary'],
    'formats':['S32','i','f']#必须加s，且S大写
})
a=np.array([("tang",23,130.2),("wang",22,100.2)],
dtype=MyType)
#或者Data=np.array([(‘zero',0.,0.)]*10,dtype=MyType) #创建Data[2]
#Date[0]['name']="tang"

我们先创建一个dtype对象persontype，通过其字典参数描述结构类型的各个字段。

字典有两个关键字：names，formats。每个关键字对应的值都是一个列表。

names定义结构中的每个字段名，而formats则定义每个字段*的类型：

S32 : 32个字节的字符串类型，由于结构中的每个元素的大小必须固定，因此需要指定字符串的长度
i : 32bit的整数类型，相当于np.int32
f : 32bit的单精度浮点数类型，相当于np.float32 然后我们调用array函数创建数组，通过关键字参数dtype=MyType，指定所创建的数组的元素类型为结构MyType。运行上面程序之后，我们可以在IPython中执行如下的语句查看数组a的元素类型

a.dtype

结果显示：

dtype([('name', 'S32'), ('age', '<i4'), ('salary', '<f4')])

这里我们看到了另外一种描述结构类型的方法：一个包含多个组元的列表，其中形如(字段名, 类型描述) 的组元描述了结构中的每个字段。类型描述前面为我们添加了 '<'字符，这些字符用来描述字段值的字节顺序：

<:低位字节在前
>:高位字节在前

结构数组的存取方式和一般数组相同，通过下标能够取得其中的元素，注意元素的值看上去像是组元，实际上它是一个结构：

a[0]

结果显示：

(b'tang', 23, 130.2)

a[0].dtype

结果显示：

dtype([('name', 'S32'), ('age', '<i4'), ('salary', '<f4')])

a[0]是一个结构元素，它和数组a共享内存数据，因此可以通过修改它的字段，改变原始数组中的对应字段：

c=a[0]
c["name"]="Lian"#修改元素属性
a[0]["name"]

结果显示：

b'Lian'

结构像字典一样可以通过字符串下标获取其对应的字段值：

a[1]["name"]

结果显示：

b'wang'

我们不但可以获得结构元素的某个字段，还可以直接获得结构数组的字段，它返回的是原始数组的视图，因此可以通过修改b[0]改变a[0][’‘age’’]：

b=a[:]["salary"]#或者a["salary"]
b

结果显示：

array([130.2, 100.2], dtype=float32)

通过调用a.tostring或者a.tofile方法，可以直接输出数组a的二进制形式：

a.tofile("test.bin")

内存对齐

C语言的结构体为了内存寻址方便，会自动的添加一些填充用的字节，这叫做内存对齐。例如如果把下面的name[32]改为name[30]的话，由于内存对齐问题，在name和age中间会填补两个字节，最终的结构体大小不会改变。

因此如果numpy中的所配置的内存大小不符合C语言的对齐规范的话，将会出现数据错位。为了解决这个问题，在创建dtype对象时，可以传递参数align=True，这样numpy的结构数组的内存对齐和C语言的结构体就一致了。

#include <stdio.h>

struct person
{
    char name[32];
    int age;
    float weight;
};

struct person p[2];

void main ()
{
    FILE *fp;
    int i;
    fp=fopen("test.bin","rb");
    fread(p, sizeof(struct person), 2, fp);
    fclose(fp);
    for(i=0;i<2;i++)
        printf("%s %d %f\n", p[i].name, p[i].age, p[i].weight);
    getchar();
}

用下面的字典参数也可以定义结构类型，字典的关键字为结构中字段名，值为字段的类型描述，但是由于字典的关键字是没有顺序的，因此字段的顺序需要在类型描述中给出，类型描述是一个组元，它的第二个值给出字段的字节为单位的偏移量，例如age字段的偏移量为25个字节：

np.dtype({"name":('S25',0),"age":(np.uint8,25)})

结果显示：

dtype([('name', 'S25'), ('age', 'u1')])

python自定义结构体

python中没有专门定义结构体的方法，但可以使用class标记定义类来代替结构体，

其成员可以在构造函数__init__中定义

具体方法如下

class item:
    def __init__(self):
        self.name = ''     # 名称
        self.size = 10     # 尺寸
        self.list = []     # 列表

a = item() # 定义结构对象
a.name = 'cup'
a.size = 8
a.list.append('water')

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持。

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以上就是关于“基于Python实现结构体数组的要点是什么”的相关知识，感谢各位的阅读，想要掌握这篇文章的知识点还需要大家自己动手实践使用过才能领会，如果想了解更多相关内容的文章，欢迎关注群英网络，小编每天都会为大家更新不同的知识。