4种非常实用的python内置数据结构

下面是关于4种非常实用的Python内置数据结构的详细讲解。

1. List（列表）

列表是Python中最常用的数据结构之一。它可以用来存储有序的数据集合，并且可以通过索引访问其中的元素。

创建列表

要创建一个列表，可以使用方括号[]将元素括起来，用逗号,分隔。例如：

fruits = ['apple', 'banana', 'orange']

访问列表元素

可以使用索引来访问列表中的元素。Python中的索引从0开始，因此第一个元素的索引是0，第二个元素的索引是1，依此类推。例如：

print(fruits[0])  # 输出: apple
print(fruits[1])  # 输出: banana
print(fruits[2])  # 输出: orange

列表操作

列表可以进行许多操作，如添加元素、删除元素、修改元素、排序和反转等。

添加元素

可以使用append()方法在列表的末尾添加新元素。例如：

fruits.append('watermelon')
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'banana', 'orange', 'watermelon']

还可以使用insert()方法在指定位置添加新元素。例如：

fruits.insert(1, 'grape')
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'grape', 'banana', 'orange', 'watermelon']

删除元素

可以使用remove()方法删除指定元素。例如：

fruits.remove('orange')
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'grape', 'banana', 'watermelon']

还可以使用pop()方法删除指定位置的元素。例如：

fruits.pop(1)
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'banana', 'watermelon']

修改元素

可以直接通过索引修改元素。例如：

fruits[1] = 'kiwi'
print(fruits)  # 输出: ['apple', 'kiwi', 'watermelon']

排序和反转

可以使用sort()方法对列表进行排序。例如：

numbers = [4, 1, 3, 2]
numbers.sort()
print(numbers)  # 输出: [1, 2, 3, 4]

还可以使用reverse()方法将列表反转。例如：

numbers.reverse()
print(numbers)  # 输出: [4, 3, 2, 1]

2. Tuple（元组）

元组和列表非常类似，但是它们是不可变的。也就是说，一旦创建了元组，就无法对其进行修改。元组使用小括号()表示。

创建元组

要创建一个元组，可以使用小括号()将元素括起来，用逗号,分隔。例如：

colors = ('red', 'green', 'blue')

访问元组元素

可以使用索引来访问元组中的元素。例如：

print(colors[0])  # 输出: red
print(colors[1])  # 输出: green
print(colors[2])  # 输出: blue

元组操作

由于元组是不可变的，在创建后就无法进行修改操作，但是仍然可以进行许多有用的操作。

元组拆包

可以使用元组拆包将元组的元素分配给多个变量。例如：

x, y, z = colors
print(x)  # 输出: red
print(y)  # 输出: green
print(z)  # 输出: blue

元组合并

可以使用+运算符将多个元组合并成一个新的元组。例如：

fruits = ('apple', 'banana')
colors = ('red', 'green', 'blue')
shopping_list = fruits + colors
print(shopping_list)  # 输出: ('apple', 'banana', 'red', 'green', 'blue')

元组复制

由于元组是不可变的，因此可以使用元组复制创建新的元组，并且两者不相互影响。例如：

fruits_copy = fruits[:]
print(fruits_copy)  # 输出: ('apple', 'banana')

3. Set（集合）

集合是一种无序的数据集合，其中不存在重复的元素。集合使用大括号{}表示。

创建集合

要创建一个集合，可以使用大括号{}将元素括起来，用逗号,分隔。例如：

fruits = {'apple', 'banana', 'orange'}

还可以使用set()函数从其他数据结构（如列表或元组）创建集合。例如：

numbers = [1, 2, 2, 3, 3, 4]
unique_numbers = set(numbers)
print(unique_numbers)  # 输出: {1, 2, 3, 4}

访问集合元素

由于集合是无序的，因此无法使用索引访问集合中的元素。但是可以使用in关键字检查集合中是否存在指定元素。例如：

print('orange' in fruits)  # 输出: True
print('watermelon' in fruits)  # 输出: False

集合操作

可以对集合进行许多操作，如添加元素、删除元素、求并集、求交集和求差集等。

添加元素

可以使用add()方法在集合中添加新元素。例如：

fruits.add('watermelon')
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'orange', 'watermelon'}

还可以使用update()方法将多个元素添加到集合中。例如：

fruits.update(['kiwi', 'grape'])
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'orange', 'kiwi', 'grape', 'watermelon'}

删除元素

可以使用remove()方法删除指定元素。例如：

fruits.remove('orange')
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'kiwi', 'grape', 'watermelon'}

还可以使用discard()方法删除指定元素，但是如果元素不存在，discard()方法不会抛出异常。例如：

fruits.discard('orange')
print(fruits)  # 输出: {'apple', 'banana', 'kiwi', 'grape', 'watermelon'}

集合运算

可以使用|运算符求两个集合的并集。例如：

colors = {'red', 'green', 'blue'}
all_items = fruits | colors
print(all_items)  # 输出: {'apple', 'banana', 'kiwi', 'grape', 'watermelon', 'red', 'green', 'blue'}

可以使用&运算符求两个集合的交集。例如：

common_items = fruits & colors
print(common_items)  # 输出: set()

可以使用-运算符求两个集合的差集。例如：

fruits_only = fruits - colors
print(fruits_only)  # 输出: {'apple', 'banana', 'kiwi', 'watermelon', 'grape'}

4. Dictionary（字典）

字典是一种无序的键-值数据集合。可以使用键来访问对应的值，但是不能使用索引访问。字典使用花括号{}表示，每个键值对使用冒号:分隔。

创建字典

要创建一个字典，可以使用花括号{}将键值对括起来，用逗号,分隔。例如：

person = {'name': 'Alice', 'age': 21, 'occupation': 'student'}

也可以使用dict()函数从其他数据结构（如元组）创建字典。例如：

person_tuple = ('Alice', 21, 'student')
person = dict(name=person_tuple[0], age=person_tuple[1], occupation=person_tuple[2])
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'occupation': 'student'}

访问字典元素

可以使用键来访问对应的值。例如：

print(person['name'])  # 输出: Alice
print(person['age'])  # 输出: 21
print(person['occupation'])  # 输出: student

如果访问不存在的键，则会抛出KeyError异常。例如：

print(person['address'])  # 抛出KeyError异常

可以使用get()方法获取对应键的值，如果键不存在，则返回指定默认值。例如：

print(person.get('address', 'unknown'))  # 输出: unknown

字典操作

字典可以进行许多操作，如添加键值对、删除键值对、修改值等。

添加键值对

可以使用索引添加新键值对。例如：

person['email'] = '[e-mail]'
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'occupation': 'student', 'email': '[e-mail]'}

删除键值对

可以使用del语句删除指定键值对。例如：

del person['occupation']
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'email': '[e-mail]'}

修改值

可以直接使用索引修改值。例如：

person['email'] = '[e-mail]'
print(person)  # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 21, 'email': '[e-mail]'}

示例说明

示例1：使用列表存储学生成绩信息并计算平均分

scores = [98, 87, 92, 76, 84]
average = sum(scores) / len(scores)
print('Average score:', average)

输出结果：

Average score: 87.4

在上面的示例中，首先创建了一个包含5个成绩的列表，然后使用sum()函数和len()函数计算成绩的总和和平均值，并将结果输出。

示例2：使用字典存储学生信息并输出姓名和其对应的年龄

students = {'Alice': 21, 'Bob': 22, 'Charlie': 20}
for name, age in students.items():
    print(name, 'is', age, 'years old')

输出结果：

Alice is 21 years old
Bob is 22 years old
Charlie is 20 years old

在上面的示例中，首先创建了一个包含学生姓名和对应年龄的字典，然后使用items()方法遍历字典，并输出学生姓名和对应的年龄。