【Python基础】Python 中的数据结构（列表、元组、集合和字典）

1 引言

Python 是一种动态的、面向对象的编程语言，它提供了丰富的内置数据结构，包括列表（List）、元组（Tuple）、集合（Set）和字典（Dictionary）。这些数据结构是 Python 编程中不可或缺的部分，用于存储和组织数据。本文将深入探讨这些数据结构的特性、用法以及应用场景。

2 列表（List）

列表是 Python 中最基本的数据结构之一。它是一个有序的元素集合，可以包含不同类型的数据，并且支持元素的增加、删除和修改。

2.1 特性

• 有序性：列表中的元素有固定的顺序。
• 可变性：列表中的元素可以被修改。
• 动态性：列表可以动态地增加或减少元素。

2.2 示例

# 创建列表
my_list = [1, 2, 3, 'Python', 3.14]

# 添加元素
my_list.append('new element')

# 访问元素
print(my_list[3])  # 输出 'Python'

# 列表切片
print(my_list[1:4])  # 输出 [2, 3, 'Python']

3 元组（Tuple）

元组与列表类似，但它是不可变的。一旦创建，元组中的元素就不能被修改。

3.1 特性

• 有序性：元组中的元素有固定的顺序。
• 不可变性：元组一经创建，其中的元素不能被修改。

3.2 示例

# 创建元组
my_tuple = (1, 2, 3, 'Python')

# 访问元素
print(my_tuple[2])  # 输出 3

# 元组切片
print(my_tuple[:2])  # 输出 (1, 2)

4 集合（Set）

集合是一个无序的不重复元素集。它的主要用途包括成员测试和消除重复元素。

4.1 特性

• 无序性：集合中的元素没有固定的顺序。
• 唯一性：集合中的元素是唯一的，不允许重复。
• 可变性：可以向集合中添加或删除元素。

4.2 示例

# 创建集合
my_set = {1, 2, 3, 'Python'}

# 添加元素
my_set.add(5)

# 删除元素
my_set.discard(2)

# 成员测试
print(1 in my_set)  # 输出 True

# 集合操作
another_set = {3, 4, 5}
print(my_set.union(another_set))  # 并集
print(my_set.intersection(another_set))  # 交集

5 字典（Dictionary）

字典是 Python 中的另一种重要数据结构。它是一个无序的键值对集合，键必须是唯一的。

5.1 特性

• 键值对：数据以键值对的形式存储。
• 无序性：字典中的元素没有固定的顺序。
• 可变性：可以添加、修改或删除字典中的键值对。

5.2 示例

# 创建字典
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'language': 'Python'}

# 访问元素
print(my_dict['name'])  # 输出 'Alice'

# 添加或修改元素
my_dict['age'] = 26
my_dict['country'] = 'Wonderland'

# 删除元素
del my_dict['language']

# 字典遍历
for key, value in my_dict.items():
    print(f"{key}: {value}")

6 实例演示

让我们通过一个简单的实践示例来演示这些数据结构的应用：

1. 列表处理

# 找出列表中的最大数字
numbers = [3, 5, 7, 11, 2, 8]
max_number = max(numbers)
print(f"最大数字是: {max_number}")

2. 元组的不可变性

# 尝试修改元组会引发错误
my_tuple = (1, 2, 3)
try:
    my_tuple[1] = 5
except TypeError as e:
    print("错误:", e)

3. 集合去重

# 使用集合快速去除重复项
names = ["Alice", "Bob", "Alice", "Charlie"]
unique_names = set(names)
print(unique_names)

4. 字典的使用

# 使用字典管理用户信息
users = {
    "alice": {"age": 25, "city": "Wonderland"},
    "bob": {"age": 30, "city": "Sunshine"}
}
print(users["alice"]["city"])

输出结果

运行上述代码片段，您将得到以下输出：

最大数字是: 11
错误: 'tuple' object does not support item assignment
{'Alice', 'Charlie', 'Bob'}
Wonderland

结论

通过上述实例，您可以看到 Python 数据结构在实际情景中的应用。列表用于存储一系列的元素，元组用于存储不可变的数据序列，集合用于管理无重复的元素集，而字典提供了一种通过键访问值的高效方式。理解这些基础知识将有助于您在 Python 中更有效地处理数据和解决问题。

无论您是数据分析师、Web 开发者还是做自动化脚本的工程师，这些数据结构都是您工具箱中不可或缺的工具。它们在数据处理、信息存储、序列操作和许多其他常见任务中起着核心作用。有效地使用这些工具，可以帮助您解决各种编程难题，提升项目的整体质量和性能。

---

TIPS

• 当您需要一个可变的、有序的元素集合时，选择 列表。
• 如果您需要一个不可变的、有序的集合来确保数据的完整性和一致性，使用 元组。
• 当处理独特元素并需要进行高效的成员测试时，考虑使用 集合。
• 如果您的数据需要键值对映射，字典 是最佳选择。

理解并掌握这些基本的数据结构将为您打开 Python 编程的大门，无论是进行数据分析、构建应用程序还是编写自动化脚本。如果您有任何疑问或建议，请在评论区留言，让我们共同进步！

作者：climber1121
链接：https://blog.csdn.net/climber1121
来源：CSDN
版权声明：本文为博主原创文章，转载请附上原文出处链接和本声明。