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Python容器类型之列表/字典/元组/集合方式

2025年03月18日 Python 我要评论
1. 列表(list) - 有序可变序列1.1 基本特性有序排列:元素按插入顺序存储可变类型:支持原地修改允许重复:可存储相同值的元素异构数据:可混合不同类型元素# 创建方式fruits = ['ap

1. 列表(list) - 有序可变序列

1.1 基本特性

  • 有序排列:元素按插入顺序存储
  • 可变类型:支持原地修改
  • 允许重复:可存储相同值的元素
  • 异构数据:可混合不同类型元素
# 创建方式
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
numbers = list(range(1, 6))      # [1,2,3,4,5]
mixed = [1, 'text', true, 3.14]  # 混合类型

1.2 核心操作

操作示例说明
索引访问fruits[0] → ‘apple’支持负数索引(-1表最后)
切片操作numbers[1:3] → [2,3]含头不含尾
添加元素fruits.append(‘orange’)末尾追加
插入元素fruits.insert(1, ‘mango’)指定位置插入
删除元素del fruits[2]删除指定索引元素
列表推导式[x**2 for x in numbers]快速生成新列表

1.3 应用场景

  • 数据收集与批量处理
  • 实现栈/队列数据结构
  • 临时存储计算结果
  • csv文件行记录处理

2. 字典(dict) - 键值对映射

2.1 基本特性

  • 键值对存储:{key: value} 结构
  • 无序排列(python 3.7+ 保持插入顺序)
  • 键必须可哈希(不可变类型)
  • 快速查找:o(1)时间复杂度
# 创建方式
person = {'name': 'alice', 'age': 25}
scores = dict(math=90, english=85)  # 关键字创建
empty_dict = {}  # 空字典

2.2 核心操作

操作示例说明
获取值person[‘name’] → ‘alice’keyerror处理建议用get()
添加/修改person[‘gender’] = ‘female’自动新增或更新
删除键del person[‘age’]删除指定键
遍历键值对for k, v in person.items():同时获取键值
字典推导式{k:v*2 for k,v in d.items()}快速生成新字典

2.3 应用场景

  • 配置文件存储
  • json数据处理
  • 缓存系统实现
  • 数据库记录表示

3. 元组(tuple) - 不可变序列

3.1 基本特性

  • 不可变类型:创建后不能修改
  • 有序排列:类似列表
  • 可哈希:可用作字典键
  • 性能优化:比列表更节省内存
# 创建方式
colors = ('red', 'green', 'blue')
single_element = (42,)  # 注意逗号
coordinates = tuple([1.2, 3.4])

3.2 核心应用

  • 函数多返回值封装
  • 保护数据不被修改
  • 字典键值存储
  • 格式化字符串参数

4. 集合(set) - 唯一元素容器

4.1 基本特性

  • 无序排列:无索引概念
  • 元素唯一:自动去重
  • 可变类型:可增删元素
  • 数学运算:支持交/并/差集
# 创建方式
vowels = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}
numbers = set([1,2,3,2,1])  # {1,2,3}
empty_set = set()  # 注意不能用 {}

4.2 核心操作

操作示例说明
添加元素vowels.add(‘y’)新增元素
移除元素vowels.remove(‘i’)keyerror需处理
集合运算set1|set2 → 并集支持 &交集 -差集
成员检测‘a’ in vowels → true快速判断存在性

5. 容器对比总结

特性列表字典元组集合
有序性❌/✅*
可变性
元素重复允许键唯一允许元素唯一
查找速度o(n)o(1)o(n)o(1)
典型应用数据收集键值映射数据保护去重/运算

*注:python 3.7+ 字典保持插入顺序

6. 嵌套使用案例

6.1 列表字典组合

students = [
    {'name': 'alice', 'scores': [85, 92, 78]},
    {'name': 'bob', 'scores': [76, 88, 95]}
]

# 计算平均分
for student in students:
    avg = sum(student['scores']) / len(student['scores'])
    print(f"{student['name']} 平均分:{avg:.1f}")

6.2 字典值存储集合

department = {
    'sales': {'alice', 'bob', 'charlie'},
    'dev': {'david', 'eve'}
}

# 合并所有部门成员
all_members = set()
for members in department.values():
    all_members.update(members)

7. 性能优化建议

  • 列表 vs 集合查找:
# 列表查找(o(n))
if target in big_list: ...
# 转换为集合查找(o(1))
if target in set(big_list): ...

字典键设计:

  • 使用不可变类型作为键
  • 优先选择简单数据结构

选择合适容器:

  • 需要顺序 → 列表/元组
  • 快速查找 → 字典/集合
  • 数据不可变 → 元组
  • 元素唯一 → 集合

8. 进阶技巧

生成器表达式:节省内存处理大数据

sum(x**2 for x in range(1000000))

collections模块

  • defaultdict:自动初始化字典值
  • counter:快速元素计数
  • deque:高效双端队列

*注:掌握这些容器类型的特点和适用场景,将显著提升python编程效率和代码质量。

总结

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持代码网。

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