Module 02 · Python Data StructuresPython 数据结构

Lists and TuplesPython 列表与元组

在本视频中，我们将讨论 列表 (Lists) 和 元组 (Tuples)。这两者属于复合数据类型，是 Python 中常见的数据结构之一。

元组 (Tuples)

元组简介

元组是一种有序序列，通常表示为用逗号分隔的元素，并用圆括号括起来。元组内的元素可以是不同的数据类型，如字符串、整数、浮点数等。

ratings = (4, 3.5, 5, 4.5, 3)

元组的类型是 tuple，尽管其中的元素可以是不同的数据类型。

访问元组中的元素

元组中的每个元素都可以通过索引来访问。

索引	元素
0	4
1	3.5
2	5
3	4.5
4	3

访问第一个元素：
```
ratings[0]  # 输出: 4
```
访问第二个元素：
```
ratings[1]  # 输出: 3.5
```
访问最后一个元素：
```
ratings[-1]  # 输出: 3
```

元组的拼接和切片

拼接：我们可以通过加号 (+) 将元组连接起来：

tuple1 = (1, 2)
tuple2 = (3, 4)
combined_tuple = tuple1 + tuple2
# 输出: (1, 2, 3, 4)

切片：切片操作允许我们提取元组的一部分。
- 获取前3个元素：
```
ratings[:3]  # 输出: (4, 3.5, 5)
```
- 获取最后两个元素：
```
ratings[-2:]  # 输出: (4.5, 3)
```

元组的长度

我们可以使用 len() 函数获取元组的长度：

len(ratings)  # 输出: 5

元组的不可变性

元组是不可变的，这意味着一旦创建，元组的元素不能修改。

不可变性示例

ratings1 = ratings
ratings1[0] = 5  # 会引发错误，因为元组不可变

为什么不可变性重要：变量 ratings1 和 ratings 都引用相同的元组对象，因此修改其中一个变量并不会影响另一个。

元组的嵌套

元组可以包含其他元组，甚至是更复杂的数据类型，形成嵌套结构。我们可以通过索引访问嵌套元组的元素。

嵌套元组示例：

nested_tuple = ((1, 2), (3, 4))
nested_tuple[0][1]  # 输出: 2

列表 (Lists)

列表简介

列表与元组类似，也是有序序列，但它们是可变的（mutable），意味着可以在创建后修改它们。列表表示为方括号括起来的元素。

L = [1, 2, 3, "hello", 4.5]

与元组类似，列表也可以包含不同的数据类型，并且支持嵌套。

访问列表中的元素

索引	元素
0	1
1	2
2	3
3	"hello"
4	4.5

访问第一个元素：
```
L[0]  # 输出: 1
```
访问最后一个元素：
```
L[-1]  # 输出: 4.5
```

列表的拼接和切片

拼接：我们可以通过加号 (+) 将两个列表连接起来：

list1 = [1, 2]
list2 = [3, 4]
combined_list = list1 + list2
# 输出: [1, 2, 3, 4]

切片：切片操作允许我们提取列表的一部分。
- 获取前3个元素：
```
L[:3]  # 输出: [1, 2, 3]
```
- 获取最后两个元素：
```
L[-2:]  # 输出: ['hello', 4.5]
```

列表的可变性

列表是可变的，这意味着我们可以修改它们的元素。我们可以直接通过索引赋值来改变列表的内容。

修改列表元素：

L[0] = "Changed"
# 输出: ['Changed', 2, 3, 'hello', 4.5]

列表的方法

扩展 (extend)：使用 extend() 方法将一个列表添加到另一个列表的末尾。
```
L.extend([5, 6])
# 输出: ['Changed', 2, 3, 'hello', 4.5, 5, 6]
```

追加 (append)：使用 append() 方法向列表末尾添加一个元素。

L.append("New Element")
# 输出: ['Changed', 2, 3, 'hello', 4.5, 5, 6, 'New Element']

删除元素

使用 del 命令删除指定索引的元素：

del L[0]
# 输出: [2, 3, 'hello', 4.5, 5, 6, 'New Element']

删除指定值的元素：

L.remove(3)
# 输出: [2, 'hello', 4.5, 5, 6, 'New Element']

字符串转换为列表

我们可以使用 split() 方法将字符串分割成列表：

my_string = "apple,banana,orange"
my_list = my_string.split(",")
# 输出: ['apple', 'banana', 'orange']

列表的别名和克隆

别名 (Aliasing)：多个变量引用同一个列表对象。如果修改一个变量，另一个也会受到影响。
```
a = [1, 2, 3]
b = a
a[0] = 99
print(b)  # 输出: [99, 2, 3]
```
克隆 (Cloning)：使用 copy() 方法克隆列表，这样修改原列表时，克隆的列表不会受到影响。
```
a = [1, 2, 3]
b = a.copy()
a[0] = 99
print(b)  # 输出: [1, 2, 3]
```

总结

在本视频中，我们学习了：

元组：有序的不可变序列，支持索引、切片和嵌套，但不能修改其内容。
列表：有序的可变序列，支持索引、切片、嵌套以及修改其内容。
常用操作：拼接、扩展、删除元素等。
别名与克隆：多个变量可以引用同一个列表，使用 copy() 方法克隆列表以避免影响。

更多关于列表、元组和其他 Python 对象的信息，请查看实验室中的示例。