从零开始学Python（六）：数据结构

cuizhenjie2026-01-042026-01-06

从零开始学Python（六）：数据结构

本系列教程将带你从零开始学习Python编程，无需任何编程基础。

列表（List）

列表是Python中最常用的数据结构，用于存储多个有序的元素。创建列表使用方括号，元素之间用逗号分隔。列表可以包含不同类型的元素，比如数字、字符串、布尔值等。

列表索引从0开始，可以使用负数索引从末尾访问元素。列表切片功能强大，可以获取子列表，语法是list[start🔚step]，其中start包含，end不包含，step是步长。

列表是可变的，可以修改元素。使用append()方法在末尾添加元素，insert()方法在指定位置插入元素，remove()方法删除指定值，pop()方法弹出并返回末尾元素。len()函数返回列表长度。

遍历列表可以使用for循环直接遍历元素，也可以使用range(len())遍历索引，或者使用enumerate()同时获取索引和值。sort()方法可以对列表排序，reverse=True表示降序。

列表推导式是创建列表的简洁方法，语法是[表达式 for 变量 in 序列 if 条件]，比传统方法更简洁高效。

字典（Dictionary）

字典是键值对的集合，类似于现实中的字典。创建字典使用花括号，每个键值对用冒号分隔，键值对之间用逗号分隔。

访问字典值可以使用方括号加键名，或者使用get()方法。get()方法的好处是可以处理不存在的键，返回默认值而不会报错。

字典是可变的，可以修改值、添加新的键值对。使用del语句删除键值对，pop()方法弹出并返回指定键的值。

遍历字典可以使用keys()方法遍历键，values()方法遍历值，items()方法遍历键值对。使用in关键字检查键是否存在。

元组（Tuple）

元组类似于列表，但创建后不能修改（不可变）。创建元组使用圆括号，元素之间用逗号分隔。单元素元组需要在元素后加逗号，否则会被识别为普通的括号表达式。

访问元组元素和列表一样，可以使用索引和切片。元组解包功能很方便，可以将元组的元素赋值给多个变量。

集合（Set）

集合是无序且不重复的元素集合。创建集合使用花括号，或者使用set()函数。集合会自动去除重复元素。

集合支持并集、交集、差集等运算，分别使用|、&、-运算符。add()方法添加元素，remove()方法删除元素。

数据结构选择指南

列表是有序、可重复、可变的序列，适合存储序列数据，需要频繁修改的场景。字典是键值对集合，快速查找，适合存储结构化数据，需要通过键访问的场景。元组是有序、不可变的序列，适合存储不变的数据，如坐标、颜色。集合是无序、不重复的元素集合，适合去重、集合运算。

实战示例：待办事项管理器

让我们创建一个实用的待办事项管理程序，可以添加、查看、完成和删除待办事项。

创建文件 todo_list.py：

# 待办事项管理器

def display_menu():
    """显示菜单"""
    print("\n" + "=" * 40)
    print("      待办事项管理器")
    print("=" * 40)
    print("1. 查看所有待办事项")
    print("2. 添加待办事项")
    print("3. 完成待办事项")
    print("4. 删除待办事项")
    print("0. 退出")
    print("=" * 40)

def view_todos(todos):
    """查看所有待办事项"""
    if not todos:
        print("\n还没有待办事项！")
        return

    print("\n你的待办事项：")
    print("-" * 40)
    for i, todo in enumerate(todos, 1):
        status = "✓" if todo["completed"] else " "
        print(f"{i}. [{status}] {todo['task']}")
    print("-" * 40)

def add_todo(todos):
    """添加待办事项"""
    task = input("\n请输入待办事项：")
    if task.strip():
        todos.append({"task": task, "completed": False})
        print(f"已添加：{task}")
    else:
        print("待办事项不能为空！")

def complete_todo(todos):
    """完成待办事项"""
    if not todos:
        print("\n还没有待办事项！")
        return

    view_todos(todos)
    try:
        index = int(input("\n请输入要完成的待办事项编号：")) - 1
        if 0 <= index < len(todos):
            todos[index]["completed"] = True
            print(f"已完成：{todos[index]['task']}")
        else:
            print("无效的编号！")
    except ValueError:
        print("请输入有效的数字！")

def delete_todo(todos):
    """删除待办事项"""
    if not todos:
        print("\n还没有待办事项！")
        return

    view_todos(todos)
    try:
        index = int(input("\n请输入要删除的待办事项编号：")) - 1
        if 0 <= index < len(todos):
            deleted = todos.pop(index)
            print(f"已删除：{deleted['task']}")
        else:
            print("无效的编号！")
    except ValueError:
        print("请输入有效的数字！")

def main():
    """主程序"""
    todos = []  # 存储待办事项的列表

    while True:
        display_menu()
        choice = input("\n请选择操作（0-4）：")

        if choice == "0":
            print("\n感谢使用，再见！")
            break
        elif choice == "1":
            view_todos(todos)
        elif choice == "2":
            add_todo(todos)
        elif choice == "3":
            complete_todo(todos)
        elif choice == "4":
            delete_todo(todos)
        else:
            print("无效选择，请重试")

if __name__ == "__main__":
    main()