Python数据结构——从列表到集合的入门指南

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于 2024-09-12 22:01:03 首次发布

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Python数据结构——从列表到集合的入门指南

1. 数据结构概述

在 Python 中，数据结构是用来组织和存储数据的方式。不同的数据结构适用于不同的任务，理解它们可以帮助你更有效地管理和操作数据。我们将介绍四种基础的数据结构：列表、元组、字典和集合。

2. 列表（List）

2.1 列表的定义和创建

列表是一种可以存储多个元素的容器，类似于你日常生活中的购物清单。你可以在列表中存储各种数据类型，例如数字、字符串，甚至其他列表。列表是有序的，这意味着元素的顺序是有意义的。

示例：

python

# 创建一个列表
shopping_list = ["apples", "bananas", "cherries"]

# 输出列表内容
print(shopping_list)  # ['apples', 'bananas', 'cherries']

2.2 列表的操作

你可以对列表进行各种操作，例如访问、添加、删除和修改元素。

访问元素：使用索引来访问列表中的元素，索引从 0 开始。

示例：

python

# 访问列表的第一个元素
print(shopping_list[0])  # 'apples'

添加元素：使用 append() 方法将元素添加到列表的末尾。

示例：

python

# 添加一个新元素
shopping_list.append("dates")
print(shopping_list)  # ['apples', 'bananas', 'cherries', 'dates']

删除元素：使用 remove() 方法删除指定的元素，或者使用 pop() 方法删除最后一个元素。

示例：

python

# 删除指定元素
shopping_list.remove("bananas")
print(shopping_list)  # ['apples', 'cherries', 'dates']

# 删除最后一个元素
shopping_list.pop()
print(shopping_list)  # ['apples', 'cherries']

修改元素：通过索引来修改列表中的元素。

示例：

python

# 修改第二个元素
shopping_list[1] = "blueberries"
print(shopping_list)  # ['apples', 'blueberries']

3. 元组（Tuple）

3.1 元组的定义和创建

元组与列表类似，也是一个可以存储多个元素的容器，但它是不可变的，就像一本封面已经锁住的书，你不能随意更改里面的内容。元组创建后，无法更改其内容。

示例：

python

# 创建一个元组
coordinates = (40.7128, -74.0060)

# 输出元组内容
print(coordinates)  # (40.7128, -74.0060)

3.2 元组的操作

虽然元组不能修改，但你可以进行访问和解包操作。

访问元素：使用索引来访问元组中的元素。

示例：

python

# 访问元组的第一个元素
print(coordinates[0])  # 40.7128

解包元组：将元组的值分配给多个变量。

示例：

python

# 解包元组
latitude, longitude = coordinates
print("Latitude:", latitude)   # Latitude: 40.7128
print("Longitude:", longitude) # Longitude: -74.0060

4. 字典（Dictionary）

4.1 字典的定义和创建

字典是一种以键值对（key-value pairs）形式存储数据的数据结构。你可以把字典想象成一个电话簿，其中每个人的名字（键）对应一个电话号码（值）。字典是无序的，但每个键都是唯一的。

示例：

python

# 创建一个字典
phone_book = {
    "Alice": "555-1234",
    "Bob": "555-5678",
    "Charlie": "555-8765"
}

# 输出字典内容
print(phone_book)  # {'Alice': '555-1234', 'Bob': '555-5678', 'Charlie': '555-8765'}

4.2 字典的操作

你可以对字典进行添加、删除、访问和修改操作。

访问值：使用键来访问字典中的值。

示例：

python

# 访问字典中的值
print(phone_book["Alice"])  # '555-1234'

添加和修改键值对：通过指定键来添加或更新字典中的项。

示例：

python

# 添加新的键值对
phone_book["David"] = "555-4321"
print(phone_book)  # {'Alice': '555-1234', 'Bob': '555-5678', 'Charlie': '555-8765', 'David': '555-4321'}

# 修改现有的键值对
phone_book["Alice"] = "555-9999"
print(phone_book)  # {'Alice': '555-9999', 'Bob': '555-5678', 'Charlie': '555-8765', 'David': '555-4321'}

删除键值对：使用 del 语句删除指定的键值对。

示例：

python

# 删除指定的键值对
del phone_book["Charlie"]
print(phone_book)  # {'Alice': '555-9999', 'Bob': '555-5678', 'David': '555-4321'}

5. 集合（Set）

5.1 集合的定义和创建

集合是一种无序且不允许重复的元素集合。你可以把集合看作是一个不重复的会员名单，每个会员的名字只出现一次。

示例：

python

# 创建一个集合
unique_numbers = {1, 2, 3, 4, 5}

# 输出集合内容
print(unique_numbers)  # {1, 2, 3, 4, 5}

5.2 集合的操作

集合支持添加、删除和数学操作（如并集、交集、差集）。

添加和删除元素：使用 add() 方法添加元素，使用 remove() 方法删除元素。

示例：

python

# 添加元素
unique_numbers.add(6)
print(unique_numbers)  # {1, 2, 3, 4, 5, 6}

# 删除元素
unique_numbers.remove(3)
print(unique_numbers)  # {1, 2, 4, 5, 6}

集合运算：可以进行集合的并集、交集和差集运算。

示例：

python

# 创建两个集合
set_a = {1, 2, 3}
set_b = {3, 4, 5}

# 并集
print(set_a | set_b)  # {1, 2, 3, 4, 5}

# 交集
print(set_a & set_b)  # {3}

# 差集
print(set_a - set_b)  # {1, 2}

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