Python 的核心數據結構是內置的基礎存儲容器，設計簡潔且功能強大，覆蓋了絕大多數編程場景的需求。它們的核心特點是 “開箱即用、高效靈活” ，主要包括 列表（List）、元組（Tuple）、字典（Dictionary）、集合（Set） ，再加上基礎的字符串（String），共同構成了 Python 數據處理的基石。

以下從 定義、核心特性、常用操作、適用場景 四個維度，詳細介紹每個核心數據結構：

一、列表（List）：有序可變的“萬能容器”

1. 定義與外觀

列表是 Python 最常用的數據結構，用於存儲 有序、可修改 的元素集合，用方括號 [] 定義，元素之間用逗號分隔。

# 示例：存儲不同類型的元素（Python 列表支持異構元素）
fruits = ["蘋果", "香蕉", 100, True, 3.14]
nums = [1, 2, 3, 4, 5]

2. 核心特性

  • 有序性：元素按插入順序排列，支持通過索引（下標）訪問（索引從 0 開始）；
  • 可變性：可動態添加、刪除、修改元素（不創建新列表，直接修改原容器）；
  • 異構性：可存儲不同類型的元素（字符串、數字、布爾值、甚至其他列表）；
  • 可重複：允許存儲重複元素。

3. 常用操作（高頻）

操作

代碼示例

功能説明

訪問元素

fruits[0]

獲取索引 0 的元素（輸出：蘋果）

切片（截取子列表）

nums[1:4]

獲取索引 1~3 的元素（輸出：[2,3,4]）

添加元素（末尾）

fruits.append("橙子")

末尾添加元素（列表長度+1）

插入元素（指定位置）

fruits.insert(1, "梨")

在索引 1 處插入元素

刪除元素（按值）

fruits.remove(100)

刪除第一個匹配的值

刪除元素（按索引）

del fruits[2]

刪除索引 2 的元素

反轉列表

nums.reverse()

原地反轉列表（輸出：[5,4,3,2,1]）

排序

nums.sort()

原地升序排序（默認），sort(reverse=True) 降序

統計元素出現次數

nums.count(3)

統計 3 出現的次數（輸出：1）

4. 適用場景

  • 存儲需要按順序訪問、頻繁修改的數據（如購物車商品、任務列表）；
  • 臨時存儲多個異構元素（如接口返回的混合類型數據）；
  • 需要動態增減元素的場景（如用户輸入的多條數據）。

二、元組（Tuple）：有序不可變的“安全容器”

1. 定義與外觀

元組是 有序、不可修改 的元素集合，用圓括號 () 定義（單個元素需加逗號，避免歧義）。

# 示例：存儲固定不變的數據
coordinates = (10.0, 20.0)  # 座標（x,y）
person_info = ("小明", 25, "北京")  # 個人信息（姓名、年齡、城市）
single_tuple = (5,)  # 單個元素的元組（必須加逗號）

2. 核心特性

  • 有序性：與列表一致，支持索引訪問和切片；
  • 不可變性：創建後無法添加、刪除、修改元素（若元素是可變類型如列表，可修改元素內部值，但元組結構不變）；
  • 異構性：支持存儲不同類型元素；
  • 可重複：允許重複元素；
  • 輕量高效：比列表佔用內存更少，訪問速度更快。

3. 常用操作（高頻）

操作

代碼示例

功能説明

訪問元素

person_info[0]

獲取索引 0 的元素（輸出：小明）

切片（截取子元組）

person_info[1:]

獲取索引 1 及以後的元素（輸出：(25, "北京")）

統計元素出現次數

(1,2,2,3).count(2)

統計 2 出現的次數（輸出：2）

查找元素索引

person_info.index("北京")

查找元素的第一個索引（輸出：2）

4. 適用場景

  • 存儲固定不變的數據（如座標、配置參數、常量）；
  • 函數返回多個值（本質是返回元組，可解構賦值：name, age = func()）；
  • 作為字典的鍵（元組不可變，列表不可作為字典鍵）；
  • 需要數據安全性的場景（避免誤修改核心數據）。

三、字典（Dictionary）：無序鍵值對的“映射容器”

1. 定義與外觀

字典是 無序（Python 3.7+ 後保證插入順序）、鍵值對（key-value） 存儲的容器，用大括號 {} 定義，鍵（key）唯一且不可變，值（value）可任意類型。

# 示例：存儲鍵值映射關係的數據
student = {
    "id": 101,
    "name": "小紅",
    "score": 95,
    "courses": ["數學", "英語"]  # 值可以是列表等可變類型
}
empty_dict = {}  # 空字典

2. 核心特性

  • 映射性：通過唯一的 key 快速查找 value（查詢效率遠高於列表）；
  • 鍵不可變：key 必須是不可變類型（字符串、數字、元組），不能是列表、字典等可變類型；
  • 值可任意：value 可以是任意類型（包括字典、列表等可變類型）；
  • 鍵唯一：重複的 key 會被覆蓋（後定義的生效）。

3. 常用操作（高頻）

操作

代碼示例

功能説明

訪問值（按 key）

student["name"]

獲取 key 為 "name" 的值（輸出：小紅）

安全訪問值

student.get("gender", "未知")

無 key 時返回默認值（輸出：未知）

添加/修改鍵值對

student["gender"] = "女"

有 key 則修改，無 key 則添加

刪除鍵值對

del student["courses"]

刪除 key 為 "courses" 的鍵值對

獲取所有 key

student.keys()

返回所有 key 的視圖（輸出：dict_keys(['id','name','score','gender'])）

獲取所有 value

student.values()

返回所有 value 的視圖

獲取所有鍵值對

student.items()

返回所有 (key, value) 元組（遍歷常用）

清空字典

student.clear()

清空所有鍵值對

4. 適用場景

  • 存儲具有映射關係的數據（如用户信息、配置項、接口返回的 JSON 數據）；
  • 需要快速通過 key 查詢數據的場景（如根據 ID 查找用户）；
  • 存儲多維度數據（如商品的名稱、價格、庫存等屬性）。

四、集合（Set）：無序唯一的“去重容器”

1. 定義與外觀

集合是 無序、無重複元素 的容器，用大括號 {} 或 set() 函數定義（空集合必須用 set()，不能用 {}，否則是字典）。

# 示例：存儲唯一不重複的數據
tags = {"Python", "編程", "入門"}  # 標籤集合（自動去重）
nums = set([1, 2, 2, 3, 3, 3])    # 從列表創建集合（輸出：{1,2,3}）
empty_set = set()  # 空集合

2. 核心特性

  • 唯一性：自動去除重複元素（創建時即去重）；
  • 無序性：無固定順序，不支持索引訪問和切片；
  • 元素不可變：集合中的元素必須是不可變類型（字符串、數字、元組），不能是列表、字典等可變類型；
  • 支持集合運算：交集、並集、差集等（類似數學中的集合操作）。

3. 常用操作（高頻）

操作

代碼示例

功能説明

添加元素

tags.add("學習")

添加元素（已存在則不生效）

刪除元素（存在則刪）

tags.remove("編程")

刪除元素（不存在則報錯）

安全刪除元素

tags.discard("Java")

刪除元素（不存在則不報錯）

交集（共同元素）

{1,2,3} & {2,3,4}

輸出：{2,3}（等價於 set1.intersection(set2)）

並集（所有元素）

`{1,2,3}

{2,3,4}`

差集（獨有元素）

{1,2,3} - {2,3,4}

輸出：{1}（等價於 set1.difference(set2)）

對稱差集（互不相同）

{1,2,3} ^ {2,3,4}

輸出：{1,4}（等價於 set1.symmetric_difference(set2)）

判斷子集

{2,3}.issubset({1,2,3})

判斷是否是子集（輸出：True）

4. 適用場景

  • 數據去重（如用户輸入的重複標籤、列表中的重複元素）；
  • 集合運算（如查找兩個列表的共同元素、篩選獨有元素）；
  • 快速判斷元素是否存在（in 操作效率遠高於列表，如 if "Python" in tags）。

五、字符串（String）：有序不可變的“文本容器”

字符串雖常被視為“文本類型”，但本質是 有序、不可變的字符集合，具備數據結構的核心特性，也是 Python 核心數據結構之一。

1. 定義與外觀

用單引號 ''、雙引號 "" 或三引號 """ """（多行文本）定義。

name = "Python"
intro = '一門簡潔的編程語言'
multi_line = """第一行
第二行
第三行"""  # 多行字符串

2. 核心特性

  • 有序性：支持索引訪問和切片（類似列表、元組）；
  • 不可變性：創建後無法修改單個字符（如 name[0] = "p" 會報錯）；
  • 可拼接/重複：通過 + 拼接、* 重複生成新字符串。

3. 常用操作（高頻）

操作

代碼示例

功能説明

訪問字符

name[2]

獲取索引 2 的字符（輸出：t）

切片

name[1:4]

獲取索引 1~3 的字符（輸出：yth）

拼接字符串

name + " 入門"

拼接生成新字符串（輸出：Python 入門）

重複字符串

name * 2

重複 2 次（輸出：PythonPython）

查找子串

name.find("tho")

查找子串索引（輸出：2，不存在返回 -1）

替換子串

name.replace("Python", "Java")

替換子串（輸出：Java）

分割字符串

"a,b,c".split(",")

按分隔符分割（輸出：['a','b','c']）

去除首尾空格

" hello ".strip()

去除首尾空格（輸出：hello）

大小寫轉換

name.lower()/upper()

轉小寫/大寫

4. 適用場景

  • 存儲和處理文本數據（如用户輸入、文件內容、接口返回的文本）；
  • 字符串格式化（如拼接用户信息、生成 SQL 語句）。

六、核心數據結構對比表（面試高頻）

數據結構

有序性

可變性

元素唯一性

核心特點

適用場景

列表（List）

是

是

否

萬能容器，動態增減

有序修改、異構元素存儲

元組（Tuple）

是

否

否

安全高效，不可修改

固定數據、函數多返回值、字典鍵

字典（Dict）

是（3.7+）

是（值可變）

鍵唯一

鍵值映射，查詢高效

映射關係數據、JSON 類數據

集合（Set）

否

是（元素可增刪）

是

自動去重，集合運算

數據去重、元素存在判斷、集合運算

字符串（Str）

是

否

否

文本處理，不可修改

文本存儲、字符串格式化

七、核心總結（入門+面試重點）

  1. 有序 vs 無序：列表、元組、字符串是有序（支持索引/切片）；集合是無序（不支持索引）；字典 3.7+ 後有序，之前無序；
  2. 可變 vs 不可變：列表、字典、集合是可變（可修改元素）；元組、字符串是不可變（創建後無法修改）；
  3. 查詢效率：字典、集合的查詢效率（in 操作）是 O(1)（哈希表實現），遠高於列表、元組的 O(n)；
  4. 選型原則：
  • 需有序修改 → 列表；
  • 需有序不可修改 → 元組；
  • 需鍵值映射 → 字典；
  • 需去重/集合運算 → 集合；
  • 需處理文本 → 字符串。

掌握這 5 種核心數據結構，就能應對 Python 80% 以上的開發場景，也是面試中高頻考察的基礎知識點。