从“数据容器“的角度，彻底掌握 Python 五大核心数据结构

一、数据结构全景图

1.1 一句话认识五大结构

# 如果把数据比作"物品"，数据结构就是不同的"收纳方式" str = "hello" # 字符的排列（像一串珠子） list = [1, 2, 3] # 有序的箱子（可以随意增删改） tuple = (1, 2, 3) # 封存的盒子（创建后不能改变） dict = {"name": "张三"} # 带标签的抽屉（通过标签找东西） set = {1, 2, 3} # 独一无二的收藏柜（自动去重）

1.2 核心特性速查表

二、字符串（str）—— 文本的容器

2.1 本质与特性

字符串是不可变的字符序列，每个字符就像项链上的一颗珠子，一旦串好就不能改变。

# 创建方式 s1 = 'hello' # 单引号 s2 = "world" # 双引号 s3 = """多行 字符串""" # 三引号 s4 = str(123) # 类型转换 → "123" # 核心特性：不可变 s = "hello" # s[0] = "H" # TypeError: 'str' object does not support item assignment s = "H" + s[1:] # 创建新字符串 "Hello"

2.2 常用方法速查

s = " Hello World " # 大小写转换 s.upper() # " HELLO WORLD " s.lower() # " hello world " s.capitalize() # " hello world " s.title() # " Hello World " # 去除空白 s.strip() # "Hello World" s.lstrip() # "Hello World " s.rstrip() # " Hello World" # 查找与判断 s.find("World") # 8（返回索引，不存在返回 -1） s.index("World") # 8（不存在抛出 ValueError） s.startswith(" ") # True s.endswith("ld ") # True "123".isdigit() # True "abc".isalpha() # True # 分割与拼接 s.split() # ['Hello', 'World'] "a,b,c".split(",") # ['a', 'b', 'c'] "-".join(["a","b"]) # "a-b" # 替换 s.replace("World", "Python") # " Hello Python "

2.3 常用场景

# 1. 用户输入清洗 username = input("请输入用户名：").strip().lower() # 2. 格式化输出 name = "张三" age = 25 print(f"姓名：{name}，年龄：{age}") # 3. 字符串拼接（大量拼接用 join） result = "-".join(["2026", "07", "21"]) # "2026-07-21" # 4. 字符串切片 text = "Python" text[::-1] # "nohtyP"（反转） text[1:4] # "yth"

2.4 记忆要点

字符串是不可变的字符序列，所有"修改"操作实际上都是创建新字符串。

三、列表（list）—— 动态的容器

3.1 本质与特性

列表是可变的有序序列，像一个可以随时增减物品的购物车。

# 创建方式 lst1 = [] # 空列表 lst2 = [1, 2, 3] # 直接创建 lst3 = list("hello") # ['h','e','l','l','o'] lst4 = [x*2 for x in range(5)] # [0,2,4,6,8] 列表推导式 # 核心特性：可变 lst = [1, 2, 3] lst[0] = 100 # 修改 lst.append(4) # 添加 lst.pop() # 删除

3.2 常用方法速查

3.3 常用场景

# 1. 数据收集与遍历 students = [] while True: name = input("输入姓名（输入q退出）：") if name == "q": break students.append(name) # 2. 栈（后进先出） stack = [] stack.append(1) # 入栈 stack.append(2) stack.pop() # 出栈 → 2 # 3. 队列（先进先出，用 collections.deque 更好） from collections import deque queue = deque([1, 2, 3]) queue.append(4) # 入队 queue.popleft() # 出队 → 1 # 4. 列表推导式（快速生成） squares = [x**2 for x in range(10) if x % 2 == 0] # [0,4,16,36,64]

四、元组（tuple）—— 固定的容器

4.1 本质与特性

元组是不可变的有序序列，像一个被封存的时光胶囊，一旦创建就无法改变。

# 创建方式 t1 = () # 空元组 t2 = (1,) # 单元素元组（注意逗号！） t3 = (1, 2, 3) # 直接创建 t4 = tuple([1, 2, 3]) # 从列表转换 # 核心特性：不可变 t = (1, 2, 3) # t[0] = 100 # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment # 但可以整体重新赋值 t = (4, 5, 6) #

4.2 常用方法

元组的方法很少，因为不可变：

4.3 常用场景

# 1. 函数返回多个值 def get_user(): return "张三", 25, "男" # 返回元组 name, age, sex = get_user() # 解包赋值 # 2. 字典的键（元组是不可变的） locations = { (39.9, 116.4): "北京", (31.2, 121.5): "上海" } # 3. 记录不可变的数据 DAYS_OF_WEEK = ("一", "二", "三", "四", "五", "六", "日") MONTHS = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) # 4. 赋值 x, y, z = (1, 2, 3) a, b = b, a # 交换变量

五、字典（dict）—— 映射的容器

5.1 本质与特性

字典是键值对（Key-Value）的映射容器，像一本真正的字典——通过"字"（键）快速找到"释义"（值）。

# 创建方式 d1 = {} # 空字典 d2 = {"name": "张三", "age": 20} # 直接创建 d3 = dict(name="张三", age=20) # 关键字参数 d4 = dict([("name","张三"), ("age",20)]) # 从键值对列表 # 核心特性：通过键访问 d = {"name": "张三", "age": 20} print(d["name"]) # 张三 d["city"] = "北京" # 新增

5.2 常用方法速查

5.3 常用场景

# 1. 计数器（统计频次） text = "hello world" count = {} for char in text: count[char] = count.get(char, 0) + 1 print(count) # {'h':1, 'e':1, 'l':3, 'o':2, ' ':1, 'w':1, 'r':1, 'd':1} # 2. 配置管理 config = { "host": "localhost", "port": 8080, "debug": True } port = config.get("port", 3000) # 8080 timeout = config.get("timeout", 30) # 30（默认值） # 3. 数据映射 user = {"id": 101, "name": "张三", "age": 20} # 4. 嵌套字典 students = { "s001": {"name": "张三", "age": 20}, "s002": {"name": "李四", "age": 21} } print(students["s001"]["name"]) # 张三 # 5. 字典推导式 squares = {x: x**2 for x in range(5)} # {0:0, 1:1, 2:4, 3:9, 4:16}

5.4 注意事项

# 1. 键必须是不可变类型 d = { "name": "张三", # 字符串 101: "学号", # 数字 (1,2): "坐标", # 元组 # [1,2]: "列表" # 列表不能作为键 # {"a":1}: "字典" # 字典不能作为键 } # 2. get() 无法区分"键不存在"和"值为 None" d = {"score": None} print(d.get("score")) # None（键存在） print(d.get("score2")) # None（键不存在） # 用 in 判断 if "score" in d: print(d["score"])

六、集合（set）—— 唯一的容器

6.1 本质与特性

集合是无序、唯一的元素容器，像一个自动去重的收藏柜——每个物品只能存放一次。

# 创建方式 s1 = set() # 空集合（注意：{} 是空字典！） s2 = {1, 2, 3} # 直接创建 s3 = set([1, 2, 2, 3]) # 从列表创建 → {1, 2, 3}（自动去重） s4 = {x for x in range(5)} # 集合推导式 → {0,1,2,3,4} # 核心特性：元素唯一 + 无序 s = {1, 2, 3} s.add(2) # 重复，被忽略 s.add(4) # 添加成功 print(s) # {1, 2, 3, 4}（顺序可能不同）

6.2 常用方法速查

6.3 常用场景

# 1. 去重 nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4] unique = list(set(nums)) # [1, 2, 3, 4] # 2. 成员关系判断 vip_users = {"张三", "李四", "王五"} if "张三" in vip_users: print("VIP用户") # 3. 数据比对 old_data = {"a", "b", "c"} new_data = {"b", "c", "d"} # 新增的元素 added = new_data - old_data # {"d"} # 删除的元素 removed = old_data - new_data # {"a"} # 保留的元素 kept = old_data & new_data # {"b", "c"} # 4. 提取文本中的不同字符 text = "hello world" chars = set(text) # {'h','e','l','o',' ','w','r','d'} # 5. 统计不同单词 words = set("python is great python is powerful".split()) # {'python', 'is', 'great', 'powerful'}