引言
Python 提供了强大的内置容器（container）类型，用于存储和操作数据。容器是 Python 数据结构的核心部分，理解它们对于写出高效、可读的代码至关重要。在这篇博客中，我们将详细介绍 Python 的五种主要内置容器：字符串（str）、列表（list）、元组（tuple）、字典（dict）和集合（set）。
一、容器的概念
容器是用来存储多个数据的对象。在 Python 中，容器根据数据是否有序、是否可变、是否重复等特性被划分为多种类型。主要包括以下几类：
- 字符串（str）：存储字符编码值，不可变，序列。
- 列表（list）：存储变量，可变，序列。
- 元组（tuple）：存储变量，不可变，序列。
- 字典（dict）：存储键值对，可变，散列，键不能重复且不可变。
- 集合（set）：存储键，可变，无序且不重复。
二、内置容器的详细解析
1. 字符串（String，str）
字符串是一种不可变的有序字符序列。
常用方法表格：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
len(s) |
返回字符串的长度 |
s.lower() |
转换为小写 |
s.upper() |
转换为大写 |
s.strip() |
去除两端的空格或指定字符 |
s.split() |
根据指定分隔符拆分字符串 |
s.join(t) |
用字符串连接可迭代对象的元素 |
s.replace(a, b) |
替换字符串中的子串 a 为 b |
示例代码：
text = " Hello, Python! "
# 基本操作
print(len(text)) # 输出: 15
print(text.strip()) # 输出: Hello, Python!
print(text.lower()) # 输出: hello, python!
# 分割与连接
words = text.strip().split(", ")
print(words) # 输出: ['Hello', 'Python!']
joined = "-".join(words)
print(joined) # 输出: Hello-Python!
2. 列表（List）
列表是一种有序、可变的容器，可以存储任意类型的对象。
常用方法表格：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
len(lst) |
返回列表的长度 |
lst.append(x) |
在列表末尾添加元素 x |
lst.insert(i, x) |
在索引 i 处插入元素 x |
lst.pop([i]) |
删除并返回索引 i 处的元素（默认为末尾） |
lst.remove(x) |
删除第一个值为 x 的元素 |
lst.sort() |
对列表进行排序（默认升序） |
lst.reverse() |
将列表反转 |
示例代码：
fruits = ['apple', 'banana', 'cherry']
# 添加和删除元素
fruits.append('orange')
print(fruits) # 输出: ['apple', 'banana', 'cherry', 'orange']
fruits.remove('banana')
print(fruits) # 输出: ['apple', 'cherry', 'orange']
# 索引与排序
fruits.insert(1, 'grape')
print(fruits) # 输出: ['apple', 'grape', 'cherry', 'orange']
fruits.sort()
print(fruits) # 输出: ['apple', 'cherry', 'grape', 'orange']
3. 元组（Tuple）
元组是一种有序、不可变的容器。
常用方法表格：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
len(tpl) |
返回元组的长度 |
tpl.index(x) |
返回元素 x 的第一个索引 |
tpl.count(x) |
返回元素 x 出现的次数 |
示例代码：
coordinates = (10, 20, 30, 20)
# 元组操作
print(len(coordinates)) # 输出: 4
print(coordinates.index(20)) # 输出: 1
print(coordinates.count(20)) # 输出: 2
4. 字典（Dictionary，dict）
字典是一种无序的键值对（key-value pair）容器。
常用方法表格：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
len(d) |
返回字典中键值对的数量 |
d[k] |
返回键 k 对应的值 |
d.clear() |
清空字典中的所有键值对 |
d.get(k[, default]) |
返回键 k 对应的值，如果不存在返回默认值 |
d.keys() |
返回字典的所有键 |
d.values() |
返回字典的所有值 |
d.items() |
返回字典的所有键值对 |
d.pop(k) |
删除并返回键 k 对应的值 |
示例代码：
person = {
'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}
# 基本操作
print(len(person)) # 输出: 3
print(person.get('name')) # 输出: Alice
# 修改和删除
person['age'] = 30
person.pop('city')
print(person) # 输出: {'name': 'Alice', 'age': 30}
# 遍历
for key, value in person.items():
print(f"{key}: {value}")
5. 集合（Set）
集合是一种无序、不重复元素的容器。
常用方法表格：
| 方法名 | 描述 |
|---|---|
len(s) |
返回集合的大小 |
s.add(x) |
向集合添加元素 x |
s.remove(x) |
从集合中删除元素 x |
s.union(t) |
返回两个集合的并集 |
s.intersection(t) |
返回两个集合的交集 |
s.difference(t) |
返回两个集合的差集 |
示例代码：
A = {
1, 2, 3}
B = {
3, 4, 5}
# 集合操作
print(A.union(B)) # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}
print(A.intersection(B)) # 输出: {3}
print(A.difference(B)) # 输出: {1, 2}
# 添加和删除元素
A.add(6)
A.remove(2)
print(A) # 输出: {1, 3, 6}
三、容器间的相互转换
Python 的容器可以相互转换，这使得它们在不同场景下非常灵活。
# 列表转集合
unique_items = set([1, 2, 2, 3])
# 集合转列表
items = list(unique_items)
# 列表转字典
pairs = [('a', 1), ('b', 2)]
d = dict(pairs)
四、总结
选择合适的容器是编程的关键：
- 需要有序数据并允许重复？使用列表。
- 数据不变且需要有序？使用元组。
- 需要快速查找数据？使用字典或集合。
- 需要唯一值集合且无序？使用集合。
| 容器类型 | 特点 | 是否可变 | 是否有序 | 是否允许重复 |
|---|---|---|---|---|
| 字符串（str） | 存储字符编码值 | 不可变 | 有序 | 允许 |
| 列表（list） | 存储变量 | 可变 | 有序 | 允许 |
| 元组（tuple） | 存储变量 | 不可变 | 有序 | 允许 |
| 字典（dict） | 存储键值对 | 可变 | 无序 | 不适用（键唯一） |
| 集合（set） | 存储键 | 可变 | 无序 | 不允许 |
通过掌握这些内置容器的特点和用法，可以更高效地组织和操作数据，从而编写简洁优雅的 Python 代码。希望本文能帮助你更好地理解和应用这些容器！
