Python中常用的数据结构介绍

Python是一门高级的编程语言，具有简单而强大的语法，被广泛用于数据科学、机器学习等领域。在Python中，常见的数据结构包括列表、元组、字典、集合等。本文将着重介绍这些数据结构的特点和用法。

列表

Python中的列表（List）是一种有序、可变的集合，可以包含任意类型的数据。它们被定义在方括号 [] 中，由逗号分隔的一系列值组成。

创建列表

# 创建一个空列表
my_list = []

# 创建一个有元素的列表
numbers = [11, 22, 33, 44, 55]
names = ['Alice', 'Bob', 'Charlie']
mixed = [1, 'two', 3.0, [4, 5, 6]]

访问列表元素

可以使用下标运算符 [] 来访问列表中的元素。下标从0开始计数。

numbers = [11, 22, 33, 44, 55]
print(numbers[0])  # 11
print(numbers[2])  # 33

更新列表元素

可以通过下标运算符 [] 更新列表中的元素。

numbers = [11, 22, 33, 44, 55]
numbers[2] = 99
print(numbers)  # [11, 22, 99, 44, 55]

常用列表方法

在Python中，列表还提供了一些常用的方法，比如append()、extend()、insert()、remove()等方法。

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

# append()方法向列表末尾添加一个元素
fruits.append('orange')
print(fruits)  # ['apple', 'banana', 'cherry', 'orange']

# extend()方法将一个列表中的元素添加到另一个列表中
vegetables = ['carrot', 'broccoli']
fruits.extend(vegetables)
print(fruits)  # ['apple', 'banana', 'cherry', 'orange', 'carrot', 'broccoli']

# insert()方法向列表中指定位置插入一个元素
fruits.insert(2, 'pear')
print(fruits)  # ['apple', 'banana', 'pear', 'cherry', 'orange', 'carrot', 'broccoli']

# remove()方法从列表中移除指定元素
fruits.remove('banana')
print(fruits)  # ['apple', 'pear', 'cherry', 'orange', 'carrot', 'broccoli']

元组

Python中的元组（Tuple）与列表非常相似，但是它们是不可变的，也就是说，一旦创建了元组，就不能修改它的元素。元组用圆括号 () 定义，由逗号分隔的一系列值组成。

创建元组

# 创建一个空元组
my_tuple = ()

# 创建一个有元素的元组
numbers = (11, 22, 33, 44, 55)
names = ('Alice', 'Bob', 'Charlie')
mixed = (1, 'two', 3.0, [4, 5, 6])

访问元组元素

可以使用下标运算符 [] 来访问元组中的元素。下标从0开始计数。

numbers = (11, 22, 33, 44, 55)
print(numbers[0])  # 11
print(numbers[2])  # 33

元组不可变

与列表不同的是，元组的元素不可变。也就是说，不可以向元组中添加元素或者修改元素。

numbers = (11, 22, 33, 44, 55)
numbers[2] = 99
# 报错：TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

字典

Python中的字典（Dictionary）是一种键值对（key-value pair）的集合，是一种非常有用的数据结构。字典用大括号 {} 定义，由一系列键值对组成，每个键值对用冒号 ':' 分割。

创建字典

# 创建一个空字典
my_dict = {}

# 创建一个有元素的字典
person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'gender': 'female'}

访问字典元素

可以通过键名来访问字典中的元素。

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'gender': 'female'}
print(person['name'])  # Alice
print(person['age'])   # 25

更新字典元素

可以通过键名来更新字典中的元素。

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'gender': 'female'}
person['age'] = 26
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 26, 'gender': 'female'}

常用字典方法

在Python中，字典还提供了一些常用的方法，比如keys()、values()、items()等方法。

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'gender': 'female'}

# keys()方法返回字典中所有的键
print(person.keys())  # dict_keys(['name', 'age', 'gender'])

# values()方法返回字典中所有的值
print(person.values())  # dict_values(['Alice', 25, 'female'])

# items()方法返回字典中所有的键值对
print(person.items())  # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25), ('gender', 'female')])

集合

Python中的集合（Set）是一种无序、可变的集合，用大括号 {} 或者 set() 函数来定义。集合只包含唯一的元素，重复的元素会被自动去除。

创建集合

# 创建一个空集合
my_set = set()

# 创建一个有元素的集合
numbers = {11, 22, 33, 44, 55}
my_set = set([1, 2, 3, 4, 5])

访问集合元素

集合是无序的，所以不能通过下标来访问集合中的元素。可以使用循环来遍历集合中的元素。

numbers = {11, 22, 33, 44, 55}
for n in numbers:
    print(n)

常用集合方法

在Python中，集合还提供了一些常用的方法，比如add()、remove()、union()、intersection()等方法。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {2, 3, 4}

# add()方法向集合中添加一个元素
set1.add(4)
print(set1)  # {1, 2, 3, 4}

# remove()方法从集合中移除一个元素
set1.remove(4)
print(set1)  # {1, 2, 3}

# union()方法返回两个集合的并集
set3 = set1.union(set2)
print(set3)  # {1, 2, 3, 4}

# intersection()方法返回两个集合的交集
set4 = set1.intersection(set2)
print(set4)  # {2, 3}

以上是Python中常用的数据结构介绍，包括列表、元组、字典、集合等。通过使用它们，可以更加高效地管理和处理数据。