Python万字长文基础教程第三章：数据结构

本章将深入探讨Python中三种基本且强大的数据结构：列表、元组和字典。这些数据结构为存储和操作数据提供了灵活而高效的方法。通过学习这些数据结构，可以更好地组织和管理程序中的数据，提高代码的效率和可读性。本章将详细介绍每种数据结构的特性、操作方法以及最佳实践，为后续的Python编程奠定坚实基础。

3.1 列表

列表是Python中最常用的数据结构之一，它是一个可变的、有序的元素集合。列表可以包含不同类型的元素，并且可以动态地增加或减少元素。

创建和访问列表

创建列表可以通过方括号[]或list()函数实现。列表的元素可以通过索引访问，索引从0开始。负索引表示从列表末尾开始计数。

# 创建列表
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
numbers = list(range(1, 6))

# 访问列表元素
print(fruits[0])  # 输出: apple
print(numbers[-1])  # 输出: 5

# 切片操作
print(fruits[1:3])  # 输出: ['banana', 'cherry']

在上面的代码中，首先创建了两个列表：一个水果列表和一个数字列表。然后通过索引访问了列表的元素，并演示了切片操作。切片操作可以获取列表的一部分，语法为list[start:end]，其中start是起始索引（包含），end是结束索引（不包含）。

列表操作

列表支持多种操作，包括添加、删除和修改元素。

# 添加元素
fruits.append('date')
fruits.insert(1, 'blueberry')

# 删除元素
removed_fruit = fruits.pop()
fruits.remove('banana')

# 修改元素
fruits[0] = 'apricot'

print(fruits)  # 输出: ['apricot', 'blueberry', 'cherry']

列表连接和重复

# 列表连接和重复
new_list = fruits + numbers
repeated_list = fruits * 2

print(new_list)  # 输出: ['apricot', 'blueberry', 'cherry', 1, 2, 3, 4, 5]
print(repeated_list)  # 输出: ['apricot', 'blueberry', 'cherry', 'apricot', 'blueberry', 'cherry']

这段代码展示了列表的各种操作。append()方法在列表末尾添加元素，insert()方法在指定位置插入元素。pop()方法删除并返回最后一个元素，remove()方法删除指定的元素。通过索引赋值可以修改列表元素。列表还支持连接（+）和重复（*）操作。

列表推导式

列表推导式是一种简洁而强大的方式来创建新的列表。它可以替代传统的for循环，使代码更加简洁和易读。

# 使用for循环创建列表
squares = []
for x in range(10):
    squares.append(x**2)

# 使用列表推导式
squares_comp = [x**2 for x in range(10)]

print(squares)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]
print(squares_comp)  # 输出: [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

# 带条件的列表推导式
even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]
print(even_squares)  # 输出: [0, 4, 16, 36, 64]

这个例子展示了如何使用列表推导式创建一个包含平方数的列表。列表推导式的基本语法是[expression for item in iterable if condition]。它可以包含一个可选的条件语句，用于筛选元素。

列表是Python中极其versatile的数据结构，适用于存储和操作有序的数据集合。通过各种内置方法和操作，可以轻松地添加、删除、修改和访问列表元素。列表推导式提供了一种简洁的方式来创建和转换列表。掌握列表的使用对于高效的Python编程至关重要。

3.2 元组

元组是Python中另一种重要的序列数据类型。与列表不同，元组是不可变的，这意味着一旦创建，就不能修改其内容。这种特性使得元组在某些场景下特别有用，例如作为字典的键或者在多线程环境中使用。

创建和访问元组

元组可以通过圆括号()或tuple()函数创建。元组的元素可以通过索引访问，与列表类似。

# 创建元组
coordinates = (10, 20)
rgb_color = tuple([255, 0, 128])<