【python图解】Python 数据结构之列表和元组

【python图解】Python 数据结构之列表和元组

顾名思义，数据结构是能够将数据组合在一起的一种结构。

在数学中，很多情况下需要将数据进行有序排列。例如我们统计了某班 50 人的数据成绩，那么一共50 个人。例如 Alice = 99, Bob = 86 .... 无疑是非常繁琐的。这时我们可以通过数据结构整合这些数据，这可以将程序大大简化。

Python 中常用的数据结构有：

•  列表 List : 用于保存有序项集合的变量，以方括号标识。

•  元组 Tuple: 用于保存有序项集合的常量，以圆括号标识。

•  字典 Dict: 用于保存无序（键，值）项集合的变量，以花括号标识。

•  集合 Set: 用于保存无序项集合的变量，以花括号标识。

瑞士计算机科学家曾说过 "程序 = 数据结构 + 算法"。掌握 Python 中常用的数据结构是我们设计程序的一大基石。

学习 Python 中的数据结构，这将帮助你更好地存储和操作数据 。

1. 列表

1.1 列表的概念

•  定义：列表是一个有序的、可变的数据集合，可以存储任意数据类型的元素，如整数、字符串、浮点数、甚至是其他列表。

•  特点：

  •  元素按插入顺序排列，有序性。

  •  元素可以被修改、增加或删除（可变性）。

  •  使用方括号 [] 作为表示方式，元素之间用逗号分隔。

创建包含元素的列表 numbers = [1, 2, 3, 4, 5]

列表支持以下操作：

• 增：通过函数 append 可以向列表内增加元素
•  删：通过关键字 del 可以删除列表内元素
•  查：通过关键字 [ ] 可以查找列表某个位置元素
•  改：通过赋值符号 = 可以修改某个位置的元素

  • 

列表的优点是：

•  快速向尾部添加元素
•  节省占用计算机内容空间
•  快速遍历所有元素

• 

列表查找元素

通过 [ ] 关键字查找列表中某个位置的元素。

例如 l[0] 可以获取列表中首个元素，l[1] 可以获取列表中第 2 个元素。同时它还支持倒序查找，例如 l[-1] 表示倒数第一个元素（末尾的元素）。

1.2 列表的创建

# 创建空列表
empty_list =[]
# 创建包含元素的列表
numbers =[1,2,3,4,5]
# 列表可以存储不同类型的元素
mixed_list =[1,"hello",3.14,[1,2,3]]

1.3 列表的常用方法

• 增加元素：append() 和 insert()

fruits = ["apple"]
fruits.append("banana")  # 在末尾添加
print(fruits)  # 输出 ['apple', 'banana']
fruits.insert(1, "cherry")  # 在索引 1 处插入
print(fruits)  # 输出 ['apple', 'cherry', 'banana']

• 删除元素：remove()、pop() 和 del (3个方法)

fruits = ["apple","banana","cherry"]

fruits.remove("banana")# 删除指定值
print(fruits)# 输出 ['apple', 'cherry']

popped_item = fruits.pop()# 弹出最后一个元素
print(popped_item)# 输出 'cherry'
print(fruits)# 输出 ['apple']

del fruits[0]# 删除索引 0 的元素
print(fruits)  # 输出 []

• 查询列表元素：通过列表切片，提取单个或者子列表通过索引访问元素：索引从 0 开始，可以为负数表示倒数位置。通过切片取出元素的子列表: [开始序列（0开始）：结束序列（不包含）：步长]

numbers = [1,2,3,4,5]
# 访问元素
print(numbers[0])# 输出 '1'
print(numbers[-1])# 输出 '5'

sublist = numbers[1:4]# 从索引 1 开始到索引 4 结束（不包括 4）
print(sublist)# 输出 [2, 3, 4]
# 步长切片
even_numbers = numbers[::2]
print(even_numbers)  # 输出 [1, 3, 5]

• 修改列表元素 修改元素：通过索引直接赋值修改元素。

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
# 修改元素
fruits[1] = "orange"
print(fruits)  # 输出 ['apple', 'orange', 'cherry']

1.4其他方法：len(), sort(), reverse()

numbers = [5, 2, 3, 1, 4]
print(len(numbers))  # 输出列表长度 5
numbers.sort()  # 升序排序
print(numbers)  # 输出 [1, 2, 3, 4, 5]
numbers.reverse()  # 反转列表
print(numbers)  # 输出 [5, 4, 3, 2, 1]

1.5 列表的遍历

# 使用 for 循环遍历列表
fruits = ["apple", "orange", "cherry"]
for fruit in fruits:
    print(fruit)

# 使用索引遍历
for i in range(len(fruits)):

    print(f"Index {i}: {fruits[i]}")

1.6 列表的应用场景和总结

应用场景：适用于需要存储和处理一组有序、可变数据的情况。总结：列表是 Python 最常用的数据结构之一，灵活性强，适合处理动态变化的数据。

元组（Tuple）

2.1 元组的概念

• 定义：元组是一个有序的、不可变的数据集合，元素的值不能被修改。

• 特点：

  • 元素按插入顺序排列（有序性）。

  • 元素不可被修改（不可变性）。

  • 使用圆括号 () 作为表示方式，元素之间用逗号分隔。

    

2.2 元组的创建

创建单元素元组需要在元素后添加逗号

# 创建空元组
empty_tuple = ()
# 创建包含元素的元组
numbers = (1, 2, 3)
# 创建单元素元组需要在元素后添加逗号
single_element = (4,)

注意: 如果你省略逗号 (4)，则 Python 会将其认为是一个普通整数，而不是一个元组。

2.3 访问元组元素

与列表类似，可以通过索引访问元组元素。

# 访问元组元素
my_tuple =(10,20,30,40,50)
print(my_tuple[0])# 输出: 10
print(my_tuple[2])# 输出: 30

# 使用负索引
print(my_tuple[-1])# 输出: 50

# 元组的切片
print(my_tuple[1:4])# 输出: (20, 30, 40)
print(my_tuple[:3])   # 输出: (10, 20, 30)

2.4 元组的常用方法

由于元组是不可变的，许多列表的修改方法（如 append()、remove() 等）在元组中无法使用。以下是元组常用的一些方法和操作。

• 统计元素出现次数count()返回元组中某个元素出现的次数。

my_tuple = (1, 2, 2, 3, 4, 4, 4, 5)
print(my_tuple.count(4))  # 输出: 3

• 取出某个元素索引index()

返回元素在元组中第一次出现的索引。

my_tuple = ('a', 'b', 'c', 'a')
print(my_tuple.index('a'))  # 输出: 0

2.5 元组的增删改操作说明

元组是不可变的，这意味着无法直接增、删、改元素。然而，这里通过一些间接的方法实现类似操作，比如重新创建元组或转换为列表来进行操作。

• 增加元素（间接实现）

我们可以通过将元组转换为列表，然后修改列表并再转换回元组来实现增加元素的效果。

my_tuple = (1, 2, 3)
temp_list = list(my_tuple)  # 将元组转换为列表
temp_list.append(4)         # 增加元素
my_tuple = tuple(temp_list) # 重新转换为元组
print(my_tuple)  # 输出: (1, 2, 3, 4)

• 删除元素（间接实现）

删除元素同样需要先转换为列表。

my_tuple = (10, 20, 30)
temp_list = list(my_tuple)  # 将元组转换为列表
temp_list.remove(20)        # 删除元素
my_tuple = tuple(temp_list) # 重新转换为元组
print(my_tuple)  # 输出: (10, 30)

• 修改元素（间接实现）

修改元素的逻辑类似，先转换为列表，再进行修改。

my_tuple = (100, 200, 300)
temp_list = list(my_tuple)  # 将元组转换为列表
temp_list[1] = 250          # 修改元素
my_tuple = tuple(temp_list) # 重新转换为元组
print(my_tuple)  # 输出: (100, 250, 300)

2.6 遍历元组

可以使用 for 循环遍历元组中的所有元素。

my_tuple = ('apple', 'banana', 'cherry')
for fruit in my_tuple:
    print(fruit)

2.7 元组的应用场景和总结

应用场景：元组常用于存储固定数据或作为函数的返回值。由于不可变性，它们比列表更安全。总结：元组适用于存储不可更改的数据集合，具有更快的访问速度和内存优化。

3. 元组与列表的比较

• 可变性：列表是可变的，可以修改、增加、删除元素；元组是不可变的，创建后不能修改。

• 表示方式：列表使用 []，元组使用 ()。

• 性能：由于元组的不可变性，它们比列表占用更少的内存，访问速度更快。

• 应用场景：列表适合需要频繁修改的数据集，元组适合存储固定数据。

  

以上是对 列表 和 元组 的详细描述与整理，希望能够帮助你更好地理解和运用这两种数据结构。

希望这份简洁的教程对你理解Python中的列表和元组使用有所帮助！如果你有任何问题，或者希望了解更深入的内容，关注公众号《LKIDTI数据》的《python图解》！或联系我