Python/ target=_blank class=infotextkey>Python数据结构简介

四种基本的 Python 数据结构：

• 列表 - 有序、可变、允许重复元素。对于存储数据序列很有用。
• 元组 - 有序、不可变、允许重复元素。将它们视为不可变的列表。
• 字典 - 无序、可变、由键值对映射。对于以键值格式存储数据很有用。
• 集合 - 无序、可变、包含唯一元素。对于成员资格测试和消除重复很有用。

除了基本的数据结构之外，Python 还提供了更高级的结构，例如堆、队列和链表，这些可以进一步增强您的编码能力。这些高级结构建立在基础结构的基础上，可以实现更复杂的数据处理，并且通常用于特殊场景。但并不受限于这里；也可以使用所有现有结构作为基础来实现您自己的结构。

第 1 步：在 Python 中使用列表

Python 中的列表是什么？

Python 中的列表是一种有序的、可变的数据类型，可以存储各种对象，并允许重复元素。列表是通过使用方括号来定义的[ ]，元素之间用逗号分隔。

例如：

fibs = [0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21]

列表对于组织和存储数据序列非常有用。

创建列表

列表可以包含不同的数据类型，如字符串、整数、布尔值等。例如：

mixed_list = [42, "Hello World!", False, 3.14159]

操作列表

可以访问、添加、更改和删除列表中的元素。例如：

# 访问第二个元素(索引从’0’开始)
print(mixed_list[1])

# 添加元素
mixed_list.Append("This is new")

# 更改元素
mixed_list[0] = 5

# 删除第一元素
mixed_list.pop(0)

列表方法

一些方便的内置列表方法包括：

• sort()- 就地排序列表
• append()- 将元素添加到列表末尾
• insert()- 在索引处插入元素
• pop()- 删除索引处的元素
• remove()- 删除第一次出现的值
• reverse()- 就地反转列表

示例

# 生成列表
cart = ["apples", "oranges", "grapes"]

# Sort the list 
cart.sort()

# Add new item 
cart.append("blueberries") 

# Remove first item
cart.pop(0)

print(cart)

输出：

['grapes', 'oranges', 'blueberries']

第 2 步：理解 Python 中的元组

什么是元组？

元组是 Python 中的另一种序列数据类型，类似于列表。然而，与列表不同，元组是不可变的，这意味着它们的元素一旦创建就不能更改。它们是通过将元素括在括号中来定义的( )。

# Defining a tuple
my_tuple = (1, 2, 3, 4)

何时使用元组

元组通常用于不应修改的项目的集合。元组比列表更快，这使得它们非常适合只读操作。一些常见的用例包括：

• 存储常量或配置数据
• 具有多个组件的函数返回值
• 字典键，因为它们是可散列的

访问元组元素

访问元组中的元素的方式与访问列表元素类似。索引和切片的工作方式相同。

# 访问元组
first_element = my_tuple[0]
sliced_tuple = my_tuple[1:3]

元组操作

由于元组是不可变的，因此许多列表操作（如append()或 ）remove()不适用。但是，仍然可以执行一些操作：

• 连接：使用+运算符组合元组。

concatenated_tuple = my_tuple + (5, 6)

• 重复：使用运算符重复元组*。

repeated_tuple = my_tuple * 2

• 成员资格：检查元组中是否存在带有关键字的元素in。

exists = 1 in my_tuple

元组方法

鉴于元组的不可变性质，与列表相比，元组的内置方法更少。一些有用的方法包括：

• count()：计算特定元素的出现次数。

count_of_ones = my_tuple.count(1)

• index()：查找某个值第一次出现的索引。

index_of_first_one = my_tuple.index(1)

元组打包和解包

元组打包和解包是 Python 中方便的功能：

• 打包：将多个值分配给单个元组。

packed_tuple = 1, 2, 3

• 拆包：将元组元素分配给多个变量。

a, b, c = packed_tuple

不可变但不严格

虽然元组本身是不可变的，但它们可以包含可变元素，例如列表。

# 包含可变列表的元组
complex_tuple = (1, 2, [3, 4])

请注意，虽然无法更改元组本身，但可以修改其中的可变元素。

第三步：掌握 Python 字典

Python 中的字典是什么？

Python 中的字典是一种无序、可变的数据类型，用于存储唯一键到值的映射。字典用大括号编写{ }，由逗号分隔的键值对组成。

例如：

student = {"name": "Michael", "age": 22, "city": "Chicago"}

字典对于以结构化方式存储数据和通过键访问值非常有用。

创建字典

字典键必须是不可变的对象，例如字符串、数字或元组。字典值可以是任何对象。

student = {"name": "Susan", "age": 23}

prices = {"milk": 4.99, "bread": 2.89}

操作字典

可以通过按键访问、添加、更改和删除元素。

# 根据键访问元素
print(student["name"])

# 增加一个新的键值对
student["major"] = "computer science"  

# 改变一个的键值
student["age"] = 25

# 删除一个键值对
del student["city"]

字典方法

一些有用的内置方法包括：

• keys()- 返回键列表
• values()- 返回值列表
• items()- 返回（键，值）元组
• get()- 返回键的值，避免 KeyError
• pop()- 删除键并返回值
• update()- 添加多个键值

示例

scores = {"Francis": 95, "John": 88, "Daniel": 82}

# 增加新成绩
scores["Zoey"] = 97

# 删除John的成绩
scores.pop("John")  

# 访问Daniel的成绩
print(scores.get("Daniel"))

# 打印所有同学的名字
print(scores.keys())

第 4 步：Python 中的集合

Python 中的集合是什么？

Python 中的集合是唯一的、不可变对象的无序、可变的集合。集合是用大括号编写的{ }，但与字典不同，集合没有键值对。

例如：

numbers = {1, 2, 3, 4}

集合对于成员资格测试、消除重复和数学运算非常有用。

创建一个集合

可以通过将列表传递给构造函数来从列表创建集合set()：

my_list = [1, 2, 3, 3, 4]
my_set = set(my_list) # {1, 2, 3, 4}

集合可以包含混合数据类型，例如字符串、布尔值等。

操作集合

可以在集合中添加和删除元素。

numbers.add(5) 

numbers.remove(1)

集合运算

一些有用的集合运算包括：

• union()- 返回两个集合的并集
• intersection()- 返回集合的交集
• difference()- 返回集合之间的差异
• symmetric_difference()- 返回对称差值

集合示例

A = {1, 2, 3, 4}
B = {2, 3, 5, 6}

# Union - 合运算
print(A | B) 

# 交运算
print(A & B)

# 差运算
print(A - B)

# 对称差运算
print(A ^ B)

第 5 步：列表、元组、字典和集合的比较

何时使用每种数据结构

• 使用列表来获取有序的、基于序列的数据。对于堆栈/队列很有用。
• 使用元组来表示有序的、不可变的序列。当您需要不应更改的固定元素集合时很有用。
• 使用字典来存储键值数据。对于存储相关属性很有用。
• 使用集合来存储唯一元素和数学运算。