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Python 内置的一些数据结构

news 2025/2/27 14:33:05

文章目录

1. 列表 (List)
- 1.1 列表的切片
- 1.2 列表推导式（List Comprehensions）
- - 基本语法
  - 包含条件的列表推导式
  - 多重循环
  - 优点
  - 注意事项
2. 元组 (Tuple)
3. 字典 (Dictionary)
4. 集合 (Set)
5. 字符串 (String)

Python 提供了几种内置的数据结构来存储和操作数据，每种都有其独特的特点和用途。下面是一些常用的数据结构及其简要说明：

1. 列表 (List)

列表是一种可变的有序集合，可以存放任意类型的数据。列表中的元素可以通过索引访问，索引从0开始。

特点:

可变性：可以添加、删除或修改元素。
异质性：列表中的元素可以是不同类型的数据。
有序性：元素有固定的顺序。

示例:

my_list = [1, "two", 3.0]

1.1 列表的切片

在 Python 中，列表支持切片操作，它允许你通过指定起始索引和结束索引来获取列表的一个子集。基本格式为 list[start:end]，其中 start 是子列表的第一个元素的索引（包含），end 是子列表最后一个元素之后的索引（不包含）。 # 注意是索引，索引从0开始

如果省略 start，则默认从列表的开始位置开始； [:n]
如果省略 end，则默认到列表的结束位置为止。 [n:]
举个例子，如果 a = [1, 2, 3]：
- len(a) 返回 3，表示 a 有三个元素。
- a[3:] 在这里意味着从索引 3 开始直到结束的所有元素，但实际上这是一个空切片，因为索引 3 已经超出了当前列表的范围。
- a[3:] = [4] 将会把 [4] 放入这个空切片的位置，结果就是 a 变成 [1, 2, 3, 4]。

1.2 列表推导式（List Comprehensions）

Python 中一种简洁而强大的创建列表的方法。它允许你通过一个表达式和一个循环来生成一个新的列表，通常还可以包含条件语句。列表推导式可以看作是 (一个或多个)for 循环和(一个或多个) if 语句的结合，用于生成列表的元素。

基本语法

列表推导式的语法结构如下：

[expression for item in iterable if condition]

expression：用于生成列表中每个元素的表达式。
item：循环变量，代表 iterable 中的每个元素。
iterable：一个可迭代对象，如列表、元组、字符串等。
if condition：可选的条件语句，用于过滤元素。

示例

假设我们要创建一个列表，其中包含 0 到 9 的每个数字的平方。可以使用以下列表推导式：

squares = [x**2 for x in range(10)]

这行代码等价于以下的 for 循环：

squares = []
for x in range(10):squares.append(x**2)

两者都会生成相同的列表 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]。

包含条件的列表推导式

列表推导式还可以包含条件语句，例如，如果我们只想包含偶数的平方，可以这样做：

even_squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0]

这将生成 [0, 4, 16, 36, 64]，因为只有偶数的平方才会被包含在列表中。

多重循环

列表推导式还可以包含多个 for 循环，例如，创建一个二维列表：

matrix = [[x * y for x in range(3)] for y in range(3)]

这将生成一个 3x3 的矩阵：

[[0, 0, 0],[0, 1, 2],[0, 2, 4]]

优点

简洁性：列表推导式通常比等价的 for 循环更简洁。
易读性：当逻辑简单时，列表推导式可以提高代码的可读性。
效率：在某些情况下，列表推导式比等价的 for 循环更快，因为它们是用 C 语言编写的底层实现。

注意事项

列表推导式在处理大量数据时可能会消耗大量内存，因为它会一次性生成整个列表。
如果逻辑复杂，使用 for 循环可能更易读和维护。

列表推导式是 Python 中非常有用的功能，它使得创建和操作列表变得更加简单和高效。

2. 元组 (Tuple)

元组也是一种有序集合，但它一旦创建后就不能修改，即它是不可变的。

特点:

不可变性：不能添加、删除或修改元素。
异质性：元组中的元素也可以是不同类型的数据。
有序性：元素有固定的顺序。

示例:

my_tuple = (1, "two", 3.0)

3. 字典 (Dictionary)

字典是一种可变的无序集合，它通过键值对来存储数据，每个键都唯一对应一个值。

特点:

可变性：可以添加、删除或修改键值对。
键的唯一性：每个键都是唯一的，不允许重复。
无序性：Python 3.7之前，字典的元素是没有顺序的；从Python 3.7开始，由于实现的变化，字典保持了元素插入的顺序。

示例:

my_dict = {"one": 1, "two": 2, "three": 3}

4. 集合 (Set)

集合是一个无序且不包含重复元素的集合。

特点:

无序性：集合中的元素没有固定的顺序。
无重复性：集合内的元素都是唯一的，不允许重复。

示例:

my_set = {1, 2, 3, 3}  # 重复的3会被忽略
print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3}

5. 字符串 (String)

虽然字符串通常被认为是基本数据类型，但在很多方面它们也表现得像一个数据结构，因为它们是由字符组成的序列。
语法：

标注
可以用双引号”Hello World“
也可用单引号 'Hello World' #两种都可以用，可以根据串内是否有单双引号来决定用哪个（避免语义冲突）

>>> 'doesn\'t'  #有语义冲突就 用转义字符 \
"doesn't"
>>> "doesn't"  # ...or use double quotes instead
"doesn't">>> '"Yes," he said.'
'"Yes," he said.'
>>> "\"Yes,\" he said."
'"Yes," he said.'>>> '"Isn\'t," she said.'
'"Isn\'t," she said.'