Python 有哪些内置数据结构？

总览

数据结构	语法	有序	可变	允许重复	可哈希
list 列表	[1, 2, 3]	✅	✅	✅	❌
tuple 元组	(1, 2, 3)	✅	❌	✅	✅
dict 字典	{"a": 1}	✅（3.7+）	✅	键唯一	❌
set 集合	{1, 2, 3}	❌	✅	❌	❌
frozenset 冻结集合	frozenset({1,2})	❌	❌	❌	✅
str 字符串	"hello"	✅	❌	✅	✅
bytes 字节串	b"hello"	✅	❌	✅	✅

list 列表

有序、可变、允许重复，最常用的序列类型。

lst = [1, "hello", 3.14, True]

lst.append(5)          # 末尾追加
lst.insert(1, "new")   # 指定位置插入
lst.pop()              # 删除末尾
lst.pop(0)             # 删除指定索引
lst.remove("hello")    # 删除第一个匹配值
lst.sort()             # 原地排序
lst[0:2]               # 切片

print(len(lst))        # 长度
print(3.14 in lst)     # 成员检查

时间复杂度：

操作	复杂度
索引访问 lst[i]	O(1)
末尾追加 append	O(1) 均摊
中间插入/删除	O(n)
搜索 in	O(n)

tuple 元组

有序、不可变，适合存储固定记录，可作字典键。

point = (3, 4)
rgb = (255, 128, 0)

x, y = point           # 解包
print(point[0])        # 索引访问
print(point.count(3))  # 计数
print(point.index(4))  # 查找索引

dict 字典

键值对映射，键唯一，Python 3.7+ 保持插入顺序。

d = {"name": "Alice", "age": 25}

d["city"] = "Beijing"          # 添加/更新
d.get("height", 170)           # 安全获取，默认值 170
d.pop("age")                   # 删除键
d.update({"age": 26})          # 批量更新

for k, v in d.items():         # 遍历键值对
    print(k, v)

print("name" in d)             # 键存在检查

时间复杂度：

操作	复杂度
查找/插入/删除	O(1) 均摊
遍历	O(n)

常用技巧：

# 字典推导式
squares = {x: x**2 for x in range(5)}

# defaultdict：键不存在时自动初始化
from collections import defaultdict
dd = defaultdict(list)
dd["a"].append(1)   # 不会 KeyError

# Counter：计数器
from collections import Counter
c = Counter("abracadabra")
print(c.most_common(3))  # [('a', 5), ('b', 2), ('r', 2)]

set 集合

无序、元素唯一，适合去重和集合运算。

s = {1, 2, 3, 2, 1}
print(s)   # {1, 2, 3}  ← 自动去重

s.add(4)
s.discard(10)   # 删除不存在的元素不报错
s.remove(1)     # 删除不存在的元素会报 KeyError

a = {1, 2, 3}
b = {2, 3, 4}

print(a | b)    # 并集 {1, 2, 3, 4}
print(a & b)    # 交集 {2, 3}
print(a - b)    # 差集 {1}
print(a ^ b)    # 对称差集 {1, 4}

时间复杂度：

操作	复杂度
添加/删除/查找	O(1) 均摊
集合运算（并/交/差）	O(n)

frozenset 冻结集合

不可变的集合，可作字典键或放入其他集合。

fs = frozenset({1, 2, 3})
print(fs & frozenset({2, 3, 4}))   # {2, 3}

d = {frozenset({1, 2}): "pair"}    # 可作字典键

str 字符串

不可变的字符序列，支持丰富的文本处理方法。

s = "Hello, Python!"

s.upper()               # 大写
s.lower()               # 小写
s.strip()               # 去除首尾空白
s.split(", ")           # 分割 → ['Hello', 'Python!']
", ".join(["a", "b"])   # 拼接 → 'a, b'
s.replace("Python", "World")
s.startswith("Hello")
s.find("Python")        # 返回索引，不存在返回 -1
f"名字: {'Alice'}"      # f-string 格式化

bytes 字节串

不可变的字节序列，用于网络传输、文件 I/O 等二进制场景。

b = b"hello"
b2 = "你好".encode("utf-8")     # str → bytes
s = b2.decode("utf-8")          # bytes → str
print(b[0])                     # 104（整数）

选型建议

需求	推荐结构
有序、可增删的同类数据	list
固定记录、函数多返回值	tuple
键值映射、快速查找	dict
去重、集合运算	set
需要哈希的集合（作字典键）	frozenset
文本处理	str
二进制数据	bytes

总结

Python 内置 7 种核心数据结构，覆盖序列、映射、集合三大类别：

• 序列（有序）：list、tuple、str、bytes
• 映射：dict
• 集合（无序唯一）：set、frozenset

复杂场景可使用 collections 模块的增强版本：deque、defaultdict、OrderedDict、Counter、namedtuple 等。