Python3 数据结构

Python3 学习笔记 · 整理自菜鸟教程

一句话

Python 的常用数据结构是列表、元组、集合、字典；本章重点补上栈、队列、推导式、遍历技巧等进阶用法。

要点

  • 列表：可变有序序列，用 append 当栈（后进先出）。
  • 栈：用列表 append() 入栈、pop() 出栈，高效 O(1)。
  • 队列：用 collections.deque，append/popleft 两端都是 O(1)；列表 pop(0) 是 O(n)。
  • 元组：不可变，可作字典键、可解包。
  • 集合：无序不重复，适合去重和集合运算。
  • 字典：键值映射，遍历用 items()、keys()、values()。
  • 推导式（列表/字典/集合）是一行生成结构的惯用法。
  • 遍历技巧：enumerate 取下标、zip 并行遍历、reversed 反向、sorted 排序。

语法 / 常用方法

结构/方法 说明 示例
list.append(x) 尾部追加（入栈） st.append(1)
list.pop() 弹出尾部（出栈） st.pop()
deque.appendleft(x) 队首入队 from collections import deque
deque.popleft() 队首出队 O(1) q.popleft()
set(seq) 去重 set([1,1,2]) → {1,2}
a & b / a | b 交集 / 并集 {1,2} & {2,3}
dict.items() 遍历键值对 for k, v in d.items():
enumerate(seq) 下标+值 for i, v in enumerate(seq):
zip(a, b) 并行遍历 for x, y in zip(a, b):
sorted(seq, key=, reverse=) 排序返回新列表 sorted(d, key=len)
[x for x in seq if ...] 列表推导式 过滤+变换
{k: v for ...} 字典推导式 生成字典

代码示例

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from collections import deque

# 1. 用列表当栈（后进先出）
stack = [3, 4, 5]
stack.append(6)          # 入栈
stack.append(7)
print(stack.pop())       # 7，出栈
print(stack)             # [3, 4, 5, 6]

# 2. 用 deque 当队列（先进先出）
queue = deque(["Eric", "John", "Michael"])
queue.append("Terry")    # 入队尾
queue.popleft()          # 出队首 -> Eric
print(queue)             # deque(['John', 'Michael', 'Terry'])

# 3. 推导式
squares = [x**2 for x in range(6)]        # [0,1,4,9,16,25]
evens = [x for x in squares if x % 2 == 0]
matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6]]
transposed = [[row[i] for row in matrix] for i in range(3)]
print(transposed)        # [[1, 4], [2, 5], [3, 6]]

# 4. 字典推导式
d = {x: x**2 for x in range(4)}           # {0:0, 1:1, 2:4, 3:9}

# 5. 集合运算与去重
a, b = {1, 2, 3}, {2, 3, 4}
print(a & b)             # {2, 3}
print(a | b)             # {1, 2, 3, 4}
print(a - b)             # {1}
print(set([1, 1, 2, 3])) # {1, 2, 3} 去重

# 6. 遍历技巧
words = ["apple", "banana"]
for i, w in enumerate(words):
    print(i, w)          # 0 apple / 1 banana

names, ages = ["Tom", "Amy"], [20, 21]
for n, a in zip(names, ages):
    print(n, a)          # Tom 20 / Amy 21

for k, v in sorted(d.items(), key=lambda kv: kv[1], reverse=True):
    print(k, v)

易错点

  • 列表 pop(0) 当队列是 O(n)，数据量大用 deque。
  • 集合无序，不能用下标访问，也不能保证遍历顺序。
  • zip 以最短序列为准，长度不齐会丢数据，必要时用 itertools.zip_longest。
  • 字典在 Python 3.7+ 保留插入顺序，但别依赖它做逻辑。
  • 推导式里变量会泄漏到外层作用域（Python 3 列表推导式不泄漏，但传统 for 会）。
  • 集合元素必须可哈希，不能放列表/字典。