Python 是一种高级编程语言，因其简洁明了的语法和强大的功能而获得了广泛的欢迎。在进行数据处理时，选择合适的数据结构十分重要。本文将全面介绍 Python 中常用的数据结构，帮助你在开发过程中选择最合适的工具。
基本数据结构
Python 提供了一些基本的数据结构，这些结构是数据处理的基石。常见的基本数据结构包括列表、元组、集合和字典。
列表
列表是有序的可变集合，可以存储不同类型的项。列表的索引从零开始，可以进行切片、拼接等操作。
# 创建一个列表
my_list = [1, 2, 3, 'Python', 3.14]
# 访问列表的元素
print(my_list[2]) # 输出: 3
# 修改列表的元素
my_list[1] = 'Changed'
元组
元组是有序的不可变集合。与列表类似，元组也可以存储不同类型的项，但一旦创建就不能更改。
# 创建一个元组
my_tuple = (1, 2, 3, 'Python', 3.14)
# 访问元组的元素
print(my_tuple[1]) # 输出: 2
集合
集合是无序的、可变的集合，且不允许重复元素。适合用于去重和数学运算（如交集、并集等）。
# 创建一个集合
my_set = {1, 2, 3, 2}
# 输出集合
print(my_set) # 输出: {1, 2, 3}
# 集合运算
another_set = {3, 4, 5}
print(my_set.union(another_set)) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}
字典
字典是一种无序的可变集合，使用键值对存储数据。适合用于需要快速查找的场景。
# 创建一个字典
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25}
# 访问字典的值
print(my_dict['name']) # 输出: Alice
# 修改字典的值
my_dict['age'] = 26
进阶数据结构
除了基本数据结构外，Python 还提供了一些更为复杂的数据结构，如链表、堆栈、队列和图等。这些数据结构适合不同的算法和场景，且通常用于实现特定的功能。
堆栈
堆栈是一种后进先出（LIFO）的数据结构。可以使用列表实现堆栈功能。
# 使用列表实现堆栈
stack = []
# 压入元素
stack.append(1)
stack.append(2)
# 弹出元素
last_item = stack.pop() # 输出: 2
队列
队列是一种先进先出（FIFO）的数据结构，使用集合和 deque 模块来实现。
from collections import deque
# 使用 deque 实现队列
queue = deque()
# 入队
queue.append(1)
queue.append(2)
# 出队
first_item = queue.popleft() # 输出: 1
图
图是由节点和边组成的复杂数据结构。可以使用字典和集合来表示图。
# 使用字典表示图
graph = {
'A': {'B', 'C'},
'B': {'A', 'D'},
'C': {'A', 'D'},
'D': {'B', 'C'}
}
# 访问节点
print(graph['A']) # 输出: {'B', 'C'}
总结
掌握 Python 的数据结构对于编写高效的代码至关重要。通过熟悉列表、元组、集合、字典及其他进阶数据结构，你将能够处理更复杂的数据操作和算法。这些基本和进阶数据结构可以帮助你在实际项目中选择最合适的解决方案，从而提升开发效率和代码质量。