Python 是一門功能強大且簡潔的程式語言，內建了多種資料結構來幫助開發者處理各種不同的需求。今天，我們將介紹五種常見的資料結構：字串、清單、元組、集合和字典，並學習它們的使用方式。
1. 字串 (String)
字串是用來表示文字的資料型別。在 Python 中，字串可以用單引號或雙引號來表示：
message = "Hello, World!"
字串操作
Python 提供了豐富的字串操作方法：- 索引 (Indexing)：使用索引來訪問字串中的特定字元。
message = "Hello"
print(message[0]) # H
print(message[-1]) # o
- 切片 (Slicing)：獲取字串的子字串。
print(message[1:4]) # ell
print(message[:3]) # Hel
print(message[3:]) # lo
- 字串方法：
print(message.upper()) # HELLO
print(message.lower()) # hello
print(message.replace("l", "x")) # Hexxo
print(message.split(",")) # ['Hello', ' World!']
2. 清單 (List)
清單是 Python 中最常用的資料結構之一，允許存儲多個值。清單使用方括號 [] 表示。
fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
清單操作
- 添加元素：使用
append()方法在清單末尾添加元素。
fruits.append("orange")
print(fruits) # ['apple', 'banana', 'cherry', 'orange']
- 移除元素：使用
remove()方法刪除指定元素。
fruits.remove("banana")
print(fruits) # ['apple', 'cherry', 'orange']
- 索引與切片：與字串類似，清單也可以透過索引訪問元素，並使用切片操作。
print(fruits[0]) # apple
print(fruits[1:3]) # ['banana', 'cherry']
- 排序：使用
sort()方法對清單進行排序。
fruits.sort()
print(fruits) # ['apple', 'banana', 'cherry']
3. 元組 (Tuple)
元組與清單類似，也可以儲存多個元素，但元組是不可變的，意味著一旦創建就不能修改。元組使用小括號 () 表示。
coordinates = (10, 20)
元組操作
- 索引與切片：與清單相同，元組也可以通過索引和切片訪問。
print(coordinates[0]) # 10
print(coordinates[1:2]) # (20,)
- 不可變性：嘗試更改元組中的值會導致錯誤。
# coordinates[0] = 15 # 會引發錯誤
雖然元組不可變，但它們可以用來作為鍵值（key）來存入字典，這是它們的一個優勢。
4. 集合 (Set)
集合是無序且不允許重複元素的資料結構，使用大括號 {} 表示。集合主要用於消除重複項或進行集合運算。
my_set = {1, 2, 3, 4, 4, 5}
print(my_set) # {1, 2, 3, 4, 5}
集合操作
- 添加與刪除元素：使用
add()方法添加元素，remove()刪除元素。
my_set.add(6)
print(my_set) # {1, 2, 3, 4, 5, 6}
my_set.remove(3)
print(my_set) # {1, 2, 4, 5, 6}
- 集合運算：Python 支援多種集合運算，如聯集（
union）、交集（intersection）、差集（difference）等。
set_a = {1, 2, 3}
set_b = {3, 4, 5}
print(set_a.union(set_b)) # {1, 2, 3, 4, 5}
print(set_a.intersection(set_b)) # {3}
print(set_a.difference(set_b)) # {1, 2}
5. 字典 (Dictionary)
字典是一種鍵值對（Key-Value）的資料結構，使用大括號 {} 表示，允許你根據鍵值（Key）來查找對應的值（Value）。字典中的鍵是唯一的，而值可以是任何資料型別。
student =
{
"name": "Alice",
"age": 25,
"grades": [85, 90, 88]
}
字典操作
- 訪問值：使用鍵來獲取對應的值。
print(student["name"]) # Alice
print(student["grades"]) # [85, 90, 88]
- 修改值：可以通過指定鍵來修改對應的值。
student["age"] = 26
print(student["age"]) # 26
- 添加鍵值對：可以新增新的鍵值對。
student["major"] = "Computer Science"
print(student) # {'name': 'Alice', 'age': 26, 'grades': [85, 90, 88], 'major': 'Computer Science'}
- 刪除鍵值對：使用
del刪除特定的鍵值對。
del student["major"]
print(student) # {'name': 'Alice', 'age': 26, 'grades': [85, 90, 88]}
進階練習-將元組（Tuple）作為鍵值（Key）來存入字典
在Python中，元組（Tuple）可以作為字典的鍵值（Key）。不過，元組中的所有元素必須是數字、字串、布林值等。元組通常用於鍵是多個值的情況，例如將多個座標、日期或其他屬性作為字典的鍵值。
以下是幾個範例，展示了不同情境下如何將元組作為字典的鍵值來使用：
範例 1：多維座標作為鍵
在一些情況下，我們可能需要使用多維座標來標識某個物體或位置，例如在棋盤上標註棋子的座標。
# 多維座標作為鍵
chess_board = {}
# 使用元組表示座標
chess_board[(0, 0)] = "Rook"
chess_board[(0, 1)] = "Knight"
chess_board[(0, 2)] = "Bishop"
# 查找座標上的棋子
print(chess_board[(0, 1)]) # Output: Knight
範例 2：日期作為鍵
元組可以表示複合日期，例如年、月、日，可以用於日程管理或記錄特定日期的事件。
# 使用元組表示日期
events = {}
# 將日期元組作為鍵
events[(2024, 10, 24)] = "Python Learning Day"
events[(2024, 12, 25)] = "Christmas"
# 查詢某個日期的事件
print(events[(2024, 12, 25)]) # Output: Christmas
範例 3：學生考試成績（名字+科目）
在這個範例中，我們使用（學生名，科目）這樣的元組作為鍵來儲存每個學生的成績。
# 學生成績系統
grades = {}
# 使用（名字，科目）元組作為鍵
grades[("Alice", "Math")] = 95
grades[("Alice", "Science")] = 90
grades[("Bob", "Math")] = 85
# 查詢成績
print(grades[("Alice", "Math")]) # Output: 95
print(grades[("Bob", "Math")]) # Output: 85
結論
這篇文章介紹了 Python 中五個重要的資料結構：字串、清單、元組、集合和字典。每種資料結構都有各自的特點和應用場景，根據不同的需求選擇合適的資料結構，可以讓你的程式更加高效且易於維護。掌握這些基礎後，你將能夠更靈活地處理各種資料和實際專案。
