Python 中的數據結構

數據結構是計算機科學和軟件管理中最重要的概念之一，廣泛用於編寫任何語言的程序。 Python 是一種強大的、交互式的、面向對象的和解釋性的編程語言，與其他編程語言不同，使用它可以更輕鬆地研究數據結構的基礎知識。

它是最通用和最有效的語言之一，主要用於製作交互式和高級網站以及機器學習和人工智能等其他領域。 它嚴重依賴需要有效存儲和按時訪問的數據。 這是藉助Python 中的數據結構實現的。

什麼是數據結構？

數據結構的主要目的是允許有效地組織數據以存儲數據集合併對其執行操作。 例如，在網站中，需要有效地存儲、管理和組織後端數據，以便更輕鬆地訪問以進行將來的修改。

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線性數據結構

線性數據結構允許以適當的順序存儲數據元素。 有幾種類型的線性數據結構。 它們如下：-

• Array - 與數據元素的索引配對的數據元素的順序排列。
• Stack - 堆棧是遵循特定操作順序的數據結構。 它們被稱為 FILO（先進後出）或 LIFO（後進先出）。
• Linked List - 每個數據元素都包含指向另一個元素的鏈接以及其中存在的數據。
• 矩陣- 矩陣是一種二維數據結構，其中數據元素由一對索引表示。

隊列- 隊列類似於堆棧，但唯一的操作順序是 FIFO（先進先出）。

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非線性數據結構

非線性數據結構不遵循數據元素的順序鏈接。 在這種數據結構中，任何一組或一對數據元素都可以相互鏈接，訪問數據元素沒有嚴格的順序。

• 堆- 堆是一種特殊類型的樹數據結構，其中父節點中的數據要​​么嚴格小於子節點，要么嚴格大於或等於子節點。
• Binary Tree - 二叉樹是一種將每個數據元素連接到最大數量的其他兩個數據元素的數據結構。 它從一個根節點開始。
• 圖表- 圖表是節點和頂點的排列，其中一些節點通過鏈接連接到另一個節點。
• 哈希表- 哈希表是一種數據結構，由在哈希函數的幫助下相互關聯的數組組成。 它使用鍵而不是數據元素中的索引來檢索值。

Python中的內置數據結構

Python中的數據結構特定於這種編程語言，因為它們有助於靈活存儲各種數據類型，並有助於在 Python 環境中更快地處理數據。 由於這些數據結構是在 Python 環境中預加載的，因此 Python 語言對於程序員來說更容易使用，因為他們獲得或可以更快地開發解決方案。

Python 隱式支持數據結構，這有助於數據的存儲和輕鬆訪問，並允許用戶完全控制自己的數據結構。 Python中內置的數據結構如下：-

列表

項目的有序集合被定義為一個列表，它是在 Python 中創建項目時數據結構的一個組成部分。 “有序集合”意味著屬於列表的每個項目都包含一個專門用於唯一標識它們的順序。 這種元素的順序是一個特性，只要列表持續存在，它就本質上保持不變。 Python 中的一切都被視為對象。 因此，創建一個列表本質上是創建一個特定類型的 Python 對象。

List_A = [第 1 項，第 2 項，第 3 項…..，第 n 項]

嵌套列表時，它可以包含任何類型的對像或包含不同的列表或也可以包含不同子列表的子列表。 嵌套列表對嵌套列表的深度沒有限制。 用 Python 製作的列表可以是可變的，因為即使在創建之後它們也會發生變化。 用戶可以根據自己的判斷從列表中添加、搜索、移動、移動和刪除元素。 當列表中的元素需要替換時，添加元素的數量不必等於元素的數量。 Python 會根據需要自行調整。

元組

元組是 Python 內置的另一種數據結構，是對象的有序集合。 與列表不同，元組具有有限的功能。 可變性是用於區分元組和列表的主要特徵。 列表是可變的，元組是不可變的。 元組一旦創建就不能添加、修改或刪除。 在列表中，需要使用括號括住用逗號分隔的元素。 另一方面，在創建元組時可以選擇使用括號，但廣泛建議區分元組的開頭和結尾。 這是一個示例元組：

tuple_A =（第 1 項，第 2 項，第 3 項，…，第 n 項）

元組被創建為一個單一的實體，主要在程序員不想允許任何修改數據時使用。 它們被廣泛用於創建一個旨在在其整個生命週期內保持完整的對象。 由於元組是不可變的，它們可以潛在地防止意外修改、添加或刪除任何數據。 使用元組的一個好處是它們使用更少的內存，這有助於比使用列表更快地執行程序。

套

不遵循任何特定順序的特定元素的唯一集合稱為集合。 當一個對像在對象集合中的存在比對象的順序或出現的次數更重要時，使用集合。 與元組不同，集合是可變的，可以輕鬆修改、替換、添加或刪除。 這是一個樣本集：-

set_a = {“項目 1”、“項目 2”、“項目 3”、……、“項目 n”}

集合主要用於檢查某些元素是否在集合中。 例如，集合針對成員資格測試進行了極大優化。 它們還可以用於查看一個集合是否是不同集合的子集，並識別兩個集合之間的關係。

字典

Python 中使用的完整數據結構中的字典。 它是數據值的非線性集合，主要用於存儲特定的數據值，例如地圖。 字典包含鍵：值對，與只有一個特定值作為元素的不同數據類型不同。 字典中給出了鍵值來優化它。 在 Python 字典中，有多種添加元素的方法。 通過使用鍵定義值，一次只能將一個值添加到字典中。 必須使用內置的 update() 方法來更新 Dictionary 中的現有值。 也可以將嵌套的鍵值添加到已經存在的字典中。 如果添加值時鍵值已經存在，則更新值； 否則，將帶有該值的新鍵添加到字典中。

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