第3課：數據結構

課程目標

• 掌握Python的基本數據結構：列表、元組、字典、集合
• 學習字符串的高級操作方法
• 理解不同數據結構的特點和適用場景

1. 列表（List）

1.1 列表的創建和基本操作

# 創建列表
fruits = ["蘋果", "香蕉", "橙子"]
numbers = [1, 2, 3, 4, 5]# 列表索引（從0開始）
print(fruits[0])      # 蘋果
print(fruits[-1])     # 橙子（最后一個元素）# 列表切片
print(fruits[1:3])    # ['香蕉', '橙子']
print(fruits[:2])     # ['蘋果', '香蕉']

1.2 列表的常用方法

fruits = ["蘋果", "香蕉", "橙子"]# 添加元素
fruits.append("葡萄")           # 在末尾添加
fruits.insert(1, "梨子")       # 在指定位置插入# 刪除元素
removed = fruits.pop()          # 刪除并返回最后一個元素
fruits.remove("香蕉")           # 刪除指定元素# 排序
fruits.sort()                   # 升序排序
fruits.reverse()                # 反轉列表

2. 元組（Tuple）

2.1 元組的特點和創建

# 元組是不可變的列表
coordinates = (10, 20)
person = ("張三", 25, "北京")# 元組解包
x, y = coordinates
name, age, city = person
print(f"{name}今年{age}歲，住在{city}")

3. 字典（Dictionary）

3.1 字典的創建和基本操作

# 創建字典
student = {"name": "張三","age": 20,"grades": [85, 90, 88]
}# 訪問元素
print(student["name"])           # 張三
print(student.get("age"))        # 20# 添加和修改元素
student["phone"] = "13800138000"
student["age"] = 21

4. 集合（Set）

4.1 集合的特點和創建

# 集合是無序、不重復的元素集合
fruits_set = {"蘋果", "香蕉", "橙子", "蘋果"}
numbers_set = {1, 2, 3, 4, 5}# 集合運算
set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {4, 5, 6, 7, 8}union = set1 | set2              # 并集
intersection = set1 & set2       # 交集
difference = set1 - set2         # 差集

5. 字符串的高級操作

5.1 字符串方法

text = "  Hello, World!  "# 大小寫轉換
print(text.upper())      # "  HELLO, WORLD!  "
print(text.lower())      # "  hello, world!  "# 去除空白
print(text.strip())      # "Hello, World!"# 查找和替換
print(text.find("World"))        # 8
print(text.replace("World", "Python"))

6. 練習項目

項目：學生成績管理系統

print("=== 學生成績管理系統 ===")students = {}while True:print("\n請選擇操作：")print("1. 添加學生")print("2. 錄入成績")print("3. 查詢成績")print("4. 退出")choice = input("請輸入選擇（1-4）：")if choice == "1":student_id = input("請輸入學號：")name = input("請輸入姓名：")age = int(input("請輸入年齡："))students[student_id] = {"name": name,"age": age,"grades": {}}print("學生添加成功！")elif choice == "2":student_id = input("請輸入學號：")if student_id in students:subject = input("請輸入科目：")score = float(input("請輸入成績："))students[student_id]["grades"][subject] = scoreprint("成績錄入成功！")else:print("學號不存在！")elif choice == "3":student_id = input("請輸入學號：")if student_id in students:student = students[student_id]print(f"\n學生信息：{student['name']}，年齡：{student['age']}")if student['grades']:print("成績：")for subject, score in student['grades'].items():print(f"  {subject}: {score}")else:print("暫無成績記錄")else:print("學號不存在！")elif choice == "4":print("感謝使用！")breakelse:print("無效選擇，請重新輸入！")

7. 總結

本節課我們學習了：

• 列表的創建、操作和常用方法
• 元組的特點和不可變性
• 字典的鍵值對結構和操作
• 集合的無序性和去重特性
• 字符串的高級操作方法

8. 下節課預告

下節課我們將學習：

• 函數的定義和調用
• 參數傳遞和返回值
• 作用域和命名空間