Python 五大核心数据结构完全指南：列表(List)、字符串(String)、元组(Tuple)、集合(Set)、字典(Dictionary)

Python 核心数据结构完全指南

一、列表 (List)

1.1 定义与特点

列表是 Python 中最常用的数据容器，可以一次性存储多个元素。

定义：

1列表名 = [元素1, 元素2, 元素3, ...]
2

例如：

1s = [54, 15, 75, 108, 23, 78, 75]
2

特点：

• 可以存储不同类型的元素（数字、字符串、布尔值等混合存放）。
• 元素有序，排列顺序固定。
• 元素可以重复。
• 元素可以被修改（增、删、改）。
• 属于序列类型：可通过索引访问。

1.2 列表的索引

• 正向索引：从 0 开始，从左向右。
• 反向索引：从 -1 开始，从右向左。

1.3 元素的查看、修改与删除

1.4 列表的切片

1语法：s[start:end:step]
2

• start：开始索引（包含），不指定默认为 0。
• end：结束索引（不包含），不指定默认为列表长度（即取到末尾）。
• step：步长，不指定默认为 1。

示例：

1s = [54, 15, 75, 108, 23, 78, 75]
2print(s[1:4])    # [15, 75, 108]   （索引1~3）
3print(s[:3])     # [54, 15, 75]    （开头到索引2）
4print(s[3:])     # [108, 23, 78, 75]（索引3到末尾）
5print(s[::2])    # [54, 75, 23, 75]  （步长为2，跳过一个取一个）
6

1.5 列表的常用方法

完整示例：

1s = [54, 15, 75, 108, 23, 78, 75]
2
3s.append(10086)          # [54, 15, 75, 108, 23, 78, 75, 10086]
4s.insert(0, 92)          # [92, 54, 15, 75, 108, 23, 78, 75]
5s.remove(75)             # 移除第一个75
6s.pop(2)                 # 删除并返回索引2的元素
7s.pop()                  # 删除并返回最后一个元素
8s.sort()                 # 升序排序
9s.reverse()              # 反转
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二、字符串 (String)

2.1 定义与特点

字符串是字符的容器，用于存储文本信息。

定义：

1s = "Python"
2s = 'Python'
3s = """多行
4字符串"""
5

特点：

• 不可变性：一旦创建，无法修改（所有“修改”操作实际是生成了新字符串）。
• 有序性：每个字符都有固定的位置。
• 可迭代性：可以用 for 循环遍历每个字符。

2.2 字符串的索引

• 正向索引：从 0 开始。
• 反向索引：从 -1 开始。

1s = "Python"
2print(s[0])    # P
3print(s[-1])   # n
4

2.3 字符串的切片

切片语法与列表相同：s[start:end:step]

• start：开始索引，默认 0。
• end：结束索引（不包含），默认字符串长度（即末尾）。
• step：步长，默认 1；若为 -1 则从后向前取。

1s = "Python"
2print(s[0:2])    # Py
3print(s[:3])     # Pyt
4print(s[2:])     # thon
5print(s[::-1])   # nohtyP  (反转字符串)
6

2.4 字符串的常用方法

完整示例：

1s = "Hello Python"
2
3print(s.find('Python'))    # 6
4print(s.count('o'))        # 2
5print(s.upper())           # HELLO PYTHON
6print(s.lower())           # hello python
7print(s.split(' '))        # ['Hello', 'Python']
8print(s.strip())           # 去除两端空格
9print(s.replace('H','C'))  # Cello Python
10print(s.startswith('H'))   # True
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三、元组 (Tuple)

3.1 定义与特点

元组与列表类似，也是一种序列容器，但它是不可变的。

定义：

1t = (1, 2, 3, 4)
2t = 1, 2, 3           # 括号可省略
3t = (42, )            # 单元素元组必须加逗号
4

特点：

• 可以存储不同类型元素。
• 元素有序、可重复。
• 不可修改（无法增、删、改元素），因此具有更高的安全性和性能。
• 可作为字典的键（因为不可变）。

3.2 元组的索引与切片

与列表完全相同，通过索引访问元素，支持切片操作，但不能修改。

1t = (10, 20, 30, 40)
2print(t[0])       # 10
3print(t[-1])      # 40
4print(t[1:3])     # (20, 30)
5

3.3 元组的常用方法

由于不可变，元组的方法非常少，仅有两个：

示例：

1t = (10, 20, 20, 30)
2print(t.count(20))   # 2
3print(t.index(30))   # 3
4

提示：元组本身不可修改，但如果元组内包含可变对象（如列表），该对象的内容可以改变。

四、集合 (Set)

4.1 定义与特点

集合是无序且不重复的元素集合，主要用于去重和数学运算（交集、并集等）。

定义：

1s = {1, 2, 3, 4}
2s = set([1, 2, 3])   # 通过 set() 函数创建
3

特点：

• 元素无序（不支持索引访问）。
• 元素不可重复（自动去重）。
• 元素必须是不可变类型（如数字、字符串、元组），不能包含列表或字典。
• 可变容器，可以增删元素。

4.2 集合的基本操作

• 添加元素：add(x)
• 删除元素：remove(x)（若不存在会报错）、discard(x)（不存在不报错）
• 随机弹出一个元素：pop()
• 清空集合：clear()

示例：

1s = {1, 2, 3}
2s.add(4)              # {1, 2, 3, 4}
3s.remove(2)           # {1, 3, 4}
4s.discard(10)         # 不存在，不报错
5item = s.pop()        # 随机移除并返回一个元素
6print(item)
7

4.3 集合的数学运算

示例：

1a = {1, 2, 3}
2b = {2, 3, 4}
3print(a | b)   # {1, 2, 3, 4}  并集
4print(a & b)   # {2, 3}        交集
5print(a - b)   # {1}           差集
6print(a ^ b)   # {1, 4}        对称差集
7

4.4 集合的其他常用方法

五、字典 (Dictionary)

5.1 定义与特点

字典是存储键值对的容器，通过键来快速访问值。

定义：

1d = {"name": "Alice", "age": 25, "city": "Beijing"}
2d = dict(name="Bob", age=30)
3

特点：

• 键唯一，且键必须是不可变类型（字符串、数字、元组等）。
• 值可以是任意类型，允许重复。
• 元素无序（Python 3.7+ 开始，字典会保持插入顺序）。
• 可变容器，可以增、删、改键值对。

5.2 访问与修改

• 通过键访问：d["name"]
• 安全访问（避免键不存在报错）：d.get("name", default)
• 添加/修改：d["key"] = value
• 删除键值对：del d["key"] 或 d.pop("key")

示例：

1d = {"name": "Alice", "age": 25}
2print(d["name"])          # Alice
3print(d.get("gender", "未知"))  # 未知
4d["age"] = 26             # 修改
5d["city"] = "Shanghai"    # 添加
6del d["age"]              # 删除
7

5.3 字典的常用方法

示例：

1d = {"name": "Alice", "age": 25}
2print(d.keys())          # dict_keys(['name', 'age'])
3print(d.values())        # dict_values(['Alice', 25])
4print(d.items())         # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25)])
5
6d.update({"age": 26, "city": "Beijing"})   # 有则改，无则加
7d.setdefault("score", 100)                # 若不存在 score，则添加并返回100
8print(d)
9

5.4 遍历字典

1# 遍历键
2for key in d:
3    print(key)
4
5# 遍历值
6for value in d.values():
7    print(value)
8
9# 遍历键值对
10for key, value in d.items():
11    print(f"{key}: {value}")
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六、总结对比

熟练掌握这五种核心数据结构，是 Python 编程的基础。建议多写代码、多实践，才能真正理解它们的差异和适用场景。

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