本文轉載自公眾號“讀芯術”(ID：AI_Discovery)。

Python可謂是如今最流行的編程語言，甚至孩子們也可以從它開始學習趣味編程。Python類似英語的簡單語法使它成為一種通用語言，已在全世界各個領域被廣泛使用。

Python的萬能之處正在于其內置的數據結構，它使編碼變得簡單，不受數據類型限制，并可以根據需要操縱數據。

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首先，讓我們試著理解什么是數據結構?數據結構是能夠存儲、組織和管理數據的結構/容器，以便能夠有效地訪問和使用數據。數據結構就是收集數據類型。Python中有四種內置數據結構。它們是：

• 列表
• 字典
• 元組
• 集合

開發人員最常用的數據結構是列表和字典。接下來，讓我們詳細看看每一個數據結構。

1. 列表

Python列表是按順序排列的任意類型的項的集合。一個列表可以有重復的項，因為每個項都是使用索引訪問的，而且可以通過使用負索引逆向訪問該列項。列表是可變的，這意味著即使在創建了項之后，也可以添加、刪除或更改項;一個列表中還可以包含另一個列表。

(1) 創建列表：

列表可以通過將元素括在[ ]方括號中來創建，每個項之間用逗號分隔。以購物清單為例，創建列表的語法是：

#Creating a list fruits = ['Apple', 'Banana', "Orange"] 
print(type(fruits)) #returns type 
print(fruits) #prints the elements of the listOutput: 
    <class 'list'> 
    ['Apple', 'Banana', 'Orange'] 

(2) 訪問列表：

可以使用索引訪問列表中的項。列表中的每個項都有一個與之關聯的索引，具體取決于該項在列表中的位置。訪問列表中的項的語法：

#Access elements in the fruits listfruits = ['Apple', 'Banana',"Orange"] 
print(fruits[0]) #index 0 is the first element 
print(fruits[1]) 
print(fruits[2])Output: 
    Apple 
    Banana 
    Orange 

但是，索引不必總是為正。如果想逆向訪問列表，也就是按照相反的順序，可以使用負索引，如下所示：

#Access elements in the fruits list using negative indexesfruits = ['Apple','Banana', "Orange"] 
print(fruits[-1]) #index -1 is the last element 
print(fruits[-2]) 
print(fruits[-3])Output: 
    Orange 
    Banana 
    Apple 

如果必須返回列表中兩個位置之間的元素，則使用切片。必須指定起始索引和結束索引來從列表中獲取元素的范圍。語法是List_name[起始：結束：步長]。在這里，步長是增量值，默認為1。

#Accessing range of elements using slicingfruits = ['Apple', 'Banana',"Orange"] 
 
fruits #all elements  
['Apple', 'Guava', 'Banana', 'Kiwi'] #output 
 
fruits[::1] #start to end with step 1 
['Apple', 'Guava', 'Banana', 'Kiwi'] #outputfruits[::2] #start to endwith step 2 basically index 0 & 2 
['Apple', 'Banana'] #output 
 
fruits[::3] #start to end with step 2 basically index 0 & 3 
['Apple', 'Kiwi'] #output 
 
fruits[::-1] #start to end with step 2 - reverse order 
['Kiwi', 'Banana', 'Guava', 'Apple'] #output 

(3) 向列表中添加元素：

可以使用append()、extend()和insert()函數向列表添加項。

#Adding elementsfruits = ['Apple', 'Banana', "Orange"]#Appendnew elements 
fruits.append('Kiwi') 
print(fruits) 
 
Output:  
    ['Apple', 'Banana', 'Orange', 'Kiwi']#Insertelements in to the listfruits.insert(1,'Guava') #inserts Guava as secondelement is the list since the index is specified as 1 
print(fruits) 
 
Output:  
    ['Apple', 'Guava', 'Banana','Orange', 'Kiwi']  

(4) 從列表中刪除項：

與添加元素類似，從列表中刪除元素也非常容易，可以使用del()、remove()和pop()方法實現。要清除整個列表，可以使用clear()函數。

• del()函數刪除給定索引處的元素。
• pop()函數從列表中刪除給定索引處的元素，也可以將刪除的元素賦值給變量。如果未指定索引值，則刪除列表中的最后一個元素。
• remove()函數根據元素的值來刪除元素。
• clear()函數清空列表。

#Deleting elements from the listfruits = ['Apple', 'Guava', 'Banana','Orange', 'Kiwi'] 
 
#del() function 
del fruits[3] #delete element at index 4 
print(fruits) 
 
Output:  
    ['Apple', 'Guava', 'Banana', 'Kiwi']#pop()function 
del_fruit = fruits.pop(2) 
print(del_fruit) 
print(fruits) 
 
Output:  
    'Banana'   
    ['Apple', 'Guava', 'Orange', 'Kiwi'] 
 
#Remove function 
fruits.remove('Apple') 
print(fruits) 
 
Output:  
    ['Guava', 'Banana', 'Orange', 'Kiwi'] 
     
#Clear() function 
fruits.clear() 
print(fruits) 
 
Output :  
    [] # clears the list 

其他函數：

在處理列表時，還可以使用其他幾個函數：

• len()函數返回列表的長度。
• index()函數查找第一次遇到的傳入值的索引值。
• count()函數查找傳遞給它的值的個數。
• sorted()和sort()函數用于對列表的值進行排序。sorted()具有返回類型，而sort()修改原始列表。

#Other functions for listnum_list = [1, 2, 3, 10, 20, 10] 
print(len(num_list)) #find length of list 
print(num_list.index(10)) #find index of element that occurs first 
print(num_list.count(10)) #find count of the element 
print(sorted(num_list)) #print sorted list but not change original 
num_list.sort(reverse=True) #sort original list 
print(num_list)Output: 
6 
3 
2 
[1, 2, 3, 10, 10, 20] 
[20, 10, 10, 3, 2, 1] 

2. 字典

字典是另一種無序的數據結構，即元素的存儲順序與它們被插入的順序不同。這是因為索引值不能訪問字典中的元素。在字典中，數據以鍵值對的形式存儲，元素值是通過鍵訪問的。

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圖源：unsplash

(1) 創建字典：

字典由冒號分隔的{}大括號或使用dict()函數編寫鍵和值被創建。

#Creating Dictionariesnew_dict = {} #empty dictionary 
print(new_dict) 
 
new_dict = {1: 'Python', 2: 'Java'} #dictionary with elements 
print(new_dict)Output: 
    {} 
    {1: 'Python', 2: 'Java'} 

(2) 改變并增加鍵值對：

要更改字典的值，將使用鍵來訪問鍵，然后相應地更改值。要添加值，只需添加另一個鍵-值對，如下所示：

#Changing and Adding key, value pairslang_dict = {'First': 'Python','Second': 'Java'} 
print(lang_dict) 
 
lang_dict['Second'] = 'C++' #changing element 
print(lang_dict) 
 
lang_dict['Third'] = 'Ruby' #adding key-value pair 
print(lang_dict)Output: 
    {'First': 'Python', 'Second': 'Java'} 
    {'First': 'Python', 'Second': 'C++'} 
    {'First': 'Python', 'Second': 'C++','Third': 'Ruby'} 

(3) 訪問字典中的元素：

字典中的元素只能使用鍵訪問，可以使用get()函數或只是通過鍵來獲取值。

#Accessing Elementslang_dict = {'First': 'Python', 'Second': 'Java'} 
print(lang_dict['First']) #access elements using keys 
print(lang_dict.get('Second'))Output: 
    Python 
    Java 

(4) 刪除字典中的鍵值對：

這些是字典中用于刪除元素的函數。

• pop()-刪除值并返回已刪除的值
• popitem()-獲取鍵值對并返回鍵和值的元組
• clear()-清除整個字典

#Deleting key, value pairs in a dictionarylang_dict = {'First': 'Python','Second': 'Java', 'Third': 'Ruby'} 
a = lang_dict.pop('Third') #pop element 
print('Value:', a) 
print('Dictionary:', lang_dict) 
 
b = lang_dict.popitem() #pop the key-value pair 
print('Key, value pair:', b) 
print('Dictionary', lang_dict) 
 
lang_dict.clear() #empty dictionary 
print(lang_dict)Output: 
    Value: Ruby #pop element 
    Dictionary: {'First': 'Python','Second': 'Java'} 
    Key, value pair: ('Second', 'Java') #popthe key-value pair 
    Dictionary {'First': 'Python'} 
    {} #empty dictionary 

(5) 其他函數：

這是其他一些可以與字典一起使用的函數，用于獲取鍵值和鍵-值對等。

#Other functions for dictionarylang_dict = {'First': 'Python','Second': 'Java', 'Third': 'Ruby'} 
print(lang_dict.keys()) #get keys 
print(lang_dict.values()) #get values 
print(lang_dict.items()) #get key-value pairs 
print(lang_dict.get('First'))Output: 
    dict_keys(['First', 'Second','Third']) 
    dict_values(['Python', 'Java','Ruby']) 
    dict_items([('First', 'Python'),('Second', 'Java'), ('Third', 'Ruby')]) 
    Python 

3. 元組

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圖源：unsplash

元組與列表基本相同，不同的是，一旦數據進入元組，無論如何都不能更改。因此，一旦生成元組，就不能添加、刪除或編輯任何值。

(1) 創建元組：

使用()圓括號或tuple()函數創建元組。

#Creating Tuplesmy_tuple = (1, 2, 3) #create tupleprint(my_tuple)Output:    (1, 2, 3)#Creating Tuplesmy_tuple = (1, 2, 3) #create tuple 
print(my_tuple)Output: 
    (1, 2, 3) 

(2) 訪問元組中的元素：

訪問元組元素與列表類似。

#access elementsmy_tuple2 = (1, 2, 3,'new') for x in my_tuple2:  
    print(x) # prints all the elementsin my_tuple2print(my_tuple2) 
print(my_tuple2[0]) #1st element 
print(my_tuple2[:]) #all elements 
print(my_tuple2[3][1]) #this returns the 2nd character of the element atindex 3  
print(my_tuple2[-1]) #last elementOutput: 
    1 
    2 
    3 
    new 
    (1, 2, 3, 'new') 
    1 
    (1, 2, 3, 'new') 
    e 
    new 

(3) 在另一元組中追加元素：

要追加值，可以使用'+'操作符。

#Appending elementsmy_tuple = (1, 2, 3) 
my_tuplemy_tuple = my_tuple + (4, 5, 6) #add elements 
print(my_tuple)Output: 
    (1, 2, 3, 4, 5, 6) 

(4) 元組賦值：

元組打包和解包操作很有用，執行這些操作可以在一行中將另一個元組的元素賦值給當前元組。元組打包就是通過添加單個值來創建元組，元組拆包則是將元組中的值分配給變量。

#tuple packing 
planets = ('Earth','Mars','Jupiter') 
 
#tuple unpackinga,b,c = planets 
print(a) 
print(b) 
print(c)Output: 
    Earth 
    Mars 
    Jupiter 

4. 集合

圖源：unsplash

集合是唯一的無序元素的集合。這意味著，即使數據重復一次以上，集合也只保留一次。

(1) 創建集合：

使用{ }花括號創建集合，并賦值。

#Creating setsnew_set = {1, 2, 3, 4, 4, 4, 5} #create set 
print(new_set)Output: 
    {1, 2, 3, 4, 5} 

(2) 向集合中添加元素：

使用add()函數賦值并添加元素。

#Adding elements to a Setnew_set = {1, 2, 3} 
new_set.add(4) #add element to set 
print(new_set)Output: 
    {1, 2, 3, 4} 

(3) 集合操作：

可以對一個集合執行的不同操作如下所示。

• union()函數合并了兩個集合中的數據。
• intersection()函數只查找在這兩個集合中同時出現的數據。
• difference()函數刪除兩個集合中同時存在的數據，并只輸出在傳遞的集合中存在的數據。
• symmetric_difference()函數執行與difference()函數相同的操作，但是輸出在兩個集合中保留的數據。
• clear()函數清空該集合。

#Operations on set 
my_set = {1, 2, 3, 4} 
my_set_2 = {3, 4, 5, 6} 
 
print(my_set.union(my_set_2)) 
print(my_set.intersection(my_set_2)) 
print(my_set.difference(my_set_2)) 
print(my_set.symmetric_difference(my_set_2)) 
 
my_set.clear() 
print(my_set)Output: 
    {1, 2, 3, 4, 5, 6} 
    {3, 4} 
    {1, 2} 
    {1, 2, 5, 6} 
    set() 

Python為我們有效管理、組織和訪問數據提供了多種選項，學習其基本內置數據結構是Python學習之旅非常關鍵的一環。