Python基础语法数据结构初探与字符串

一、列表（List）：灵活的有序集合

1. 定义与基本操作

列表用方括号 [] 定义，元素用逗号分隔，可动态修改。

# 创建列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橘子", "葡萄"]
numbers = [1, 3, 5, 7, 9]

# 访问元素（索引从0开始）
print(fruits[0])  # 输出：苹果
print(numbers[-1]) # 输出9（负数索引表示倒数）

# 修改元素
fruits[1] = "芒果"  # 列表变为 ["苹果", "芒果", "橘子", "葡萄"]

2. 常用方法

方法	说明	示例
append(item)	在末尾添加元素	fruits.append("梨")
insert(index, item)	在指定位置插入元素	fruits.insert(1, "西瓜")
remove(item)	删除第一个匹配的元素	fruits.remove("橘子")
pop([index])	删除并返回指定位置元素	fruits.pop(2) → "橘子"
sort()	排序（默认升序）	numbers.sort()
reverse()	反转列表	fruits.reverse()

3. 列表切片

切片语法：list[start:end:step]（左闭右开区间）

nums = [0, 1, 2, 3, 4, 5]
print(nums[1:4])   # 输出 [1, 2, 3]
print(nums[::2])   # 输出 [0, 2, 4]（步长为2）

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二、元组（Tuple）：不可变的序列

元组用圆括号 () 定义，元素不可修改，适合存储固定数据。

# 创建元组
colors = ("红色", "绿色", "蓝色")
point = (3, 4)

# 访问元素
print(colors[1])  # 输出：绿色

# 尝试修改会报错！
# colors[1] = "黄色"  # TypeError: 'tuple'不支持修改

# 特殊写法（单元素元组需加逗号）
single_item = (5,)  # 不是 (5)

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三、字典（Dictionary）：键值对的映射

字典用花括号 {} 定义，通过键（key）快速访问值（value），键必须是不可变类型（如字符串、数字）。

1. 基本使用

# 创建字典
student = {
    "name": "Alice",
    "age": 18,
    "courses": ["数学", "物理"]
}

# 访问值
print(student["name"])  # 输出：Alice

# 添加/修改键值对
student["gender"] = "女"  # 添加新键
student["age"] = 19      # 修改已有键

# 删除键值对
del student["courses"]

2. 常用方法

方法	说明	示例
keys()	获取所有键	student.keys() → dict_keys(['name', 'age'])
values()	获取所有值	student.values() → dict_values(['Alice', 19])
items()	获取所有键值对	student.items() → dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 19)])
get(key, default)	安全获取值（避免KeyError）	student.get("score", 0) → 0

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四、集合（Set）：唯一元素的无序集合

集合用花括号 {} 或 set() 创建，元素唯一且无序，常用于去重和集合运算。

# 创建集合
fruits = {"苹果", "香蕉", "橘子", "苹果"}  # 自动去重 → {"苹果", "香蕉", "橘子"}
numbers = set([1, 2, 3, 2, 1])         # → {1, 2, 3}

# 集合运算
a = {1, 2, 3}
b = {3, 4, 5}
print(a | b)  # 并集 → {1, 2, 3, 4, 5}
print(a & b)  # 交集 → {3}
print(a - b)  # 差集 → {1, 2}

五、综合案例：学生成绩管理系统

# 用字典和列表管理学生信息
students = [
    {"name": "Alice", "scores": [85, 90, 78]},
    {"name": "Bob", "scores": [76, 88, 92]}
]

# 计算每位学生的平均分
for student in students:
    avg_score = sum(student["scores"]) / len(student["scores"])
    print(f"{student['name']}的平均分：{avg_score:.1f}")

# 输出：
# Alice的平均分：84.3
# Bob的平均分：85.3

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七、总结与练习

核心知识点：

1. 列表：动态修改的有序集合，支持增删查改。

2. 元组：不可变序列，适合存储固定数据。

3. 字典：键值对映射，快速查找数据。

4. 集合：唯一元素的无序集合，支持集合运算。

5. 字符串进阶：切片、格式化和常用方法。