Python数据结构详解：从基础到进阶应用162

Python凭借其简洁易懂的语法和丰富的库，成为数据科学、机器学习以及各种应用开发的首选语言之一。而理解和熟练运用Python的数据结构，是掌握Python编程精髓的关键。本文将深入探讨Python中常用的数据结构，涵盖其特性、使用方法以及适用场景，帮助你更好地理解和应用这些强大的工具。

Python内建了多种数据结构，它们各有优劣，选择合适的结构对于程序的效率和可读性至关重要。我们可以将这些数据结构大致分为几类：序列类型、映射类型以及集合类型。

一、序列类型

序列类型是Python中最常用的数据结构之一，其特点是元素有序且可以重复。常见的序列类型包括：

1. 列表 (List)

列表是最灵活多样的序列类型，它可以存储不同类型的元素，并且长度可变。列表使用方括号[]创建，元素之间用逗号分隔。列表支持多种操作，例如索引、切片、追加、插入、删除等。
my_list = [1, "hello", 3.14, True]
print(my_list[0]) # 输出：1
print(my_list[1:3]) # 输出：['hello', 3.14]
(5)
print(my_list) # 输出：[1, 'hello', 3.14, True, 5]

2. 元组 (Tuple)

元组与列表类似，也是有序的元素集合，但元组是不可变的，一旦创建就不能修改其元素。元组使用圆括号()创建。由于其不可变性，元组通常用于表示一些固定的数据集合，例如坐标点或数据库记录。
my_tuple = (1, "hello", 3.14)
# my_tuple[0] = 2 # 这行代码会报错，因为元组不可变
print(my_tuple) # 输出：(1, 'hello', 3.14)

3. 字符串 (String)

字符串是字符的序列，用于表示文本信息。字符串是不可变的，可以使用单引号'...'或双引号"..."创建。字符串支持各种操作，例如拼接、分割、查找等。
my_string = "Hello, world!"
print(()) # 输出：HELLO, WORLD!
print((",")) # 输出：['Hello', ' world!']

二、映射类型

映射类型用于存储键值对，通过键来访问对应的值。Python中最常用的映射类型是字典。

1. 字典 (Dictionary)

字典使用花括号{}创建，键值对用冒号:分隔，键值对之间用逗号分隔。字典的键必须是不可变类型，例如字符串、数字或元组，而值可以是任何类型。字典提供快速查找和修改元素的方法，是存储和访问数据的有效方式。
my_dict = {"name": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}
print(my_dict["name"]) # 输出：Alice
my_dict["age"] = 31
print(my_dict) # 输出：{'name': 'Alice', 'age': 31, 'city': 'New York'}

三、集合类型

集合类型用于存储无序且不重复的元素。Python提供了两种集合类型：集合和冻结集合。

1. 集合 (Set)

集合使用花括号{}或set()函数创建。集合的元素必须是不可变类型，并且集合本身是可变的，可以添加或删除元素。
my_set = {1, 2, 3, 3} # 重复元素会被自动忽略
print(my_set) # 输出：{1, 2, 3}
(4)
print(my_set) # 输出：{1, 2, 3, 4}