Python数据结构优化：选择最佳数据结构，提升性能，让数据存储更合理

# 1. Python数据结构概述

Python数据结构是用于组织和存储数据的抽象数据类型。它们提供了高效的方式来管理和处理数据，并根据特定的需求选择最合适的数据结构至关重要。

Python提供了广泛的数据结构，包括基本数据结构（如列表、元组、集合和字典）和高级数据结构（如队列、栈和堆）。这些数据结构具有不同的特性和用途，例如列表的动态大小、元组的不可变性、集合的数学运算以及字典的键值对存储。

# 2. Python基本数据结构

### 2.1 列表

#### 2.1.1 列表的创建和操作

Python列表是一种有序的可变序列，用于存储元素的集合。创建列表时，使用方括号[]将元素括起来，元素之间用逗号分隔。例如：

my_list = [1, 2, 3, 'hello', True]

列表支持各种操作，包括：

- **添加元素：**使用`append()`方法在列表末尾添加元素。
- **插入元素：**使用`insert()`方法在指定索引处插入元素。
- **删除元素：**使用`pop()`方法删除指定索引处的元素，或使用`remove()`方法删除指定元素。
- **修改元素：**直接通过索引修改列表中的元素。

#### 2.1.2 列表的遍历和修改

遍历列表可以使用`for`循环或`list comprehension`。例如：

# 使用 for 循环遍历列表
for item in my_list:
    print(item)

# 使用 list comprehension 遍历列表
new_list = [item * 2 for item in my_list]

修改列表时，需要注意以下几点：

- 列表是可变的，可以修改其内容。
- 索引超出范围会引发`IndexError`异常。
- 修改列表时，`for`循环中可能出现`RuntimeError`异常，因为列表大小在循环过程中发生了变化。

### 2.2 元组

#### 2.2.1 元组的创建和操作

元组是Python中另一种有序序列，但与列表不同，元组是不可变的。创建元组时，使用圆括号()将元素括起来，元素之间用逗号分隔。例如：

my_tuple = (1, 2, 3, 'hello', True)

元组支持有限的操作，包括：

- **索引：**使用方括号索引元组中的元素。
- **切片：**使用切片操作符[:]获取元组的一部分。
- **连接：**使用`+`运算符连接两个元组。

#### 2.2.2 元组的不可变性

元组是不可变的，这意味着一旦创建，就不能修改其内容。尝试修改元组会引发`TypeError`异常。例如：

my_tuple[0] = 10  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

### 2.3 集合

#### 2.3.1 集合的创建和操作

集合是Python中无序且不重复的元素集合。创建集合时，使用大括号{}将元素括起来，元素之间用逗号分隔。例如：