03 Python的集合类型

Python 集合类型速成教程

目标：快速掌握 Python 四大集合类型的核心用法

---

一、列表 (List)

1.1 核心知识点

定义：有序、可变、可重复的数据集合

# 创建列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]
mixed = [1, "hello", 3.14, True]  # 可以混合类型

常用操作：

操作	代码示例	说明
索引访问	fruits[0] → "苹果"	从0开始计数
切片	fruits[0:2] → ["苹果", "香蕉"]	左闭右开
添加元素	fruits.append("葡萄")	末尾添加
插入元素	fruits.insert(1, "芒果")	指定位置插入
删除元素	fruits.remove("香蕉")	按值删除
弹出元素	fruits.pop()	删除并返回最后一个
列表长度	len(fruits)	获取元素个数

1.2 练习题

练习1-1：补全代码，实现列表的基本操作

# 创建一个包含 5 个水果名称的列表
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子", "葡萄", "西瓜"]# TODO: 获取列表的第2个元素（索引为1），赋值给变量 second_fruit
second_fruit = __________
print(f"第二个水果是: {second_fruit}")
# 预期输出: 第二个水果是: 香蕉# TODO: 获取前3个水果（切片），赋值给变量 first_three
first_three = __________
print(f"前三个水果是: {first_three}")
# 预期输出: 前三个水果是: ['苹果', '香蕉', '橙子']# TODO: 在列表末尾添加 "芒果"
__________
print(f"添加后: {fruits}")
# 预期输出: 添加后: ['苹果', '香蕉', '橙子', '葡萄', '西瓜', '芒果']# TODO: 删除 "橙子"
__________
print(f"删除后: {fruits}")
# 预期输出: 删除后: ['苹果', '香蕉', '葡萄', '西瓜', '芒果']# TODO: 获取列表长度，赋值给变量 count
count = __________
print(f"水果总数: {count}")
# 预期输出: 水果总数: 5

---

二、元组 (Tuple)

2.1 核心知识点

定义：有序、不可变、可重复的数据集合

# 创建元组
coordinates = (10, 20)
colors = ("红", "绿", "蓝")
single = (5,)  # 单元素元组必须加逗号！

特点：

• 与列表类似，可以索引和切片
• 不能修改（不能增删改元素）
• 性能比列表稍好，适合存储固定数据

常用操作：

操作	代码示例	说明
索引访问	coordinates[0] → 10	与列表相同
切片	colors[0:2] → ("红", "绿")	与列表相同
解包	x, y = coordinates	快速赋值
长度	len(colors)	获取元素个数

2.2 练习题

练习2-1：补全代码，理解元组的基本用法

# 创建一个包含学生信息的元组 (姓名, 年龄, 成绩)
student = ("张三", 18, 85.5)# TODO: 获取学生的姓名，赋值给变量 name
name = __________
print(f"学生姓名: {name}")
# 预期输出: 学生姓名: 张三# TODO: 使用元组解包，将姓名、年龄、成绩分别赋值给 name, age, score
__________
print(f"{name} 今年 {age} 岁，成绩 {score} 分")
# 预期输出: 张三 今年 18 岁，成绩 85.5 分# TODO: 获取元组的长度，赋值给变量 length
length = __________
print(f"元组长度: {length}")
# 预期输出: 元组长度: 3# 下面这行代码会报错，因为元组不可变，请注释掉它
# student[1] = 20

---

三、字典 (Dictionary)

3.1 核心知识点

定义：键值对（key-value）的集合，键唯一，无序（Python 3.7+ 保持插入顺序）

# 创建字典
person = {"name": "李四","age": 25,"city": "北京"
}

常用操作：

操作	代码示例	说明
访问值	person["name"] → "李四"	通过键获取值
安全访问	person.get("phone", "未知")	键不存在返回默认值
添加/修改	person["age"] = 26	键存在则修改，不存在则添加
删除键值对	del person["city"]	删除指定键值对
获取所有键	person.keys()	返回所有键
获取所有值	person.values()	返回所有值
获取所有项	person.items()	返回键值对元组

3.2 练习题

练习3-1：补全代码，实现字典的基本操作

# 创建一个学生信息字典
student = {"name": "王五","age": 20,"major": "计算机科学"
}# TODO: 获取学生的专业，赋值给变量 major
major = __________
print(f"专业: {major}")
# 预期输出: 专业: 计算机科学# TODO: 安全获取学生的电话，如果不存在返回 "未填写"，赋值给 phone
phone = __________
print(f"电话: {phone}")
# 预期输出: 电话: 未填写# TODO: 添加学生的成绩 "score" 为 90
__________
print(f"添加成绩后: {student}")
# 预期输出: 添加成绩后: {'name': '王五', 'age': 20, 'major': '计算机科学', 'score': 90}# TODO: 修改学生的年龄为 21
__________
print(f"修改年龄后: {student}")
# 预期输出: 修改年龄后: {'name': '王五', 'age': 21, 'major': '计算机科学', 'score': 90}# TODO: 遍历字典，打印所有键值对
print("学生信息:")
__________
# 预期输出:
# 学生信息:
# name: 王五
# age: 21
# major: 计算机科学
# score: 90

---

四、集合 (Set)

4.1 核心知识点

定义：无序、不重复的元素集合

# 创建集合
numbers = {1, 2, 3, 4, 5}
empty_set = set()  # 空集合必须用 set()，不能用 {}# 自动去重
unique = {1, 2, 2, 3, 3, 3}  # 实际为 {1, 2, 3}

常用操作：

操作	代码示例	说明
添加元素	numbers.add(6)	添加单个元素
删除元素	numbers.remove(3)	删除指定元素（不存在会报错）
安全删除	numbers.discard(10)	删除指定元素（不存在不报错）
并集	a | b 或 a.union(b)	两个集合的所有元素
交集	a & b 或 a.intersection(b)	两个集合的共同元素
差集	a - b 或 a.difference(b)	在a中但不在b中的元素

4.2 练习题

练习4-1：补全代码，实现集合的基本操作

# 创建两个集合
set_a = {1, 2, 3, 4, 5}
set_b = {4, 5, 6, 7, 8}# TODO: 向 set_a 添加元素 10
__________
print(f"添加后 set_a: {set_a}")
# 预期输出: 添加后 set_a: {1, 2, 3, 4, 5, 10}# TODO: 从 set_a 删除元素 3
__________
print(f"删除后 set_a: {set_a}")
# 预期输出: 删除后 set_a: {1, 2, 4, 5, 10}# TODO: 计算 set_a 和 set_b 的并集，赋值给 union_set
union_set = __________
print(f"并集: {union_set}")
# 预期输出: 并集: {1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 10}# TODO: 计算 set_a 和 set_b 的交集，赋值给 intersection_set
intersection_set = __________
print(f"交集: {intersection_set}")
# 预期输出: 交集: {4, 5}# TODO: 计算 set_a - set_b 的差集，赋值给 diff_set
diff_set = __________
print(f"差集 (a-b): {diff_set}")
# 预期输出: 差集 (a-b): {1, 2, 10}# TODO: 将列表 [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4] 转换为集合去重，赋值给 unique_set
my_list = [1, 2, 2, 3, 3, 3, 4]
unique_set = __________
print(f"去重后: {unique_set}")
# 预期输出: 去重后: {1, 2, 3, 4}

---

五、综合练习

练习5-1：学生成绩管理系统

# 有一个学生成绩列表，每个元素是一个字典
students = [{"name": "张三", "scores": [85, 90, 78]},{"name": "李四", "scores": [92, 88, 95]},{"name": "王五", "scores": [78, 85, 80]}
]# TODO: 计算每个学生的平均分，并添加到字典中，key 为 "average"
# 提示: sum(列表) / len(列表) 可以计算平均值
for student in students:scores = student["scores"]average = __________student["average"] = averageprint("学生成绩:")
for student in students:print(f"{student['name']}: 平均分 = {student['average']:.2f}")# 预期输出:
# 学生成绩:
# 张三: 平均分 = 84.33
# 李四: 平均分 = 91.67
# 王五: 平均分 = 81.00# TODO: 找出平均分最高的学生姓名
highest_student = None
highest_average = 0
for student in students:if student["average"] > highest_average:highest_average = student["average"]highest_student = __________print(f"\n最高分学生: {highest_student}, 平均分: {highest_average:.2f}")
# 预期输出: 
# 最高分学生: 李四, 平均分: 91.67

---

附录：答案

练习1-1 答案

second_fruit = fruits[1]
first_three = fruits[0:3]
fruits.append("芒果")
fruits.remove("橙子")
count = len(fruits)

练习2-1 答案

name = student[0]
name, age, score = student
length = len(student)

练习3-1 答案

major = student["major"]
phone = student.get("phone", "未填写")
student["score"] = 90
student["age"] = 21
for key, value in student.items():print(f"{key}: {value}")

练习4-1 答案

set_a.add(10)
set_a.remove(3)
union_set = set_a | set_b  # 或 set_a.union(set_b)
intersection_set = set_a & set_b  # 或 set_a.intersection(set_b)
diff_set = set_a - set_b  # 或 set_a.difference(set_b)
unique_set = set(my_list)

练习5-1 答案

average = sum(scores) / len(scores)
highest_student = student["name"]

---

快速对比表

特性	列表 List	元组 Tuple	字典 Dictionary	集合 Set
符号	[]	()	{}	{} 或 set()
有序	✅	✅	✅ (3.7+)	❌
可变	✅	❌	✅	✅
重复	✅	✅	❌ (键唯一)	❌
索引	数字索引	数字索引	键索引	无索引
适用场景	需要修改的有序数据	固定数据、函数多返回值	键值对映射	去重、集合运算