列表(List)、元组(Tuple)、集合(Set)和字典(Dictionary)的区别

我系统地整理了 Python 中四种核心的数据结构：列表（List）、元组（Tuple）、集合（Set） 和 字典（Dictionary） 的区别。我们将从以下几个维度进行对比：

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🧩 一、基本定义

数据结构	定义
List（列表）	有序、可变的元素序列，允许重复元素。
Tuple（元组）	有序、不可变的元素序列，允许重复元素。
Set（集合）	无序、不重复的元素集合，可变（set 类型），不可哈希。
Dictionary（字典）	无序的键值对（key-value）集合，键必须唯一且不可变，值可变。

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📊 二、特性对比表

特性	List	Tuple	Set	Dictionary
有序性	✅ 有序	✅ 有序	❌ 无序	⚠️
可变性	✅ 可变	❌ 不可变	✅ 可变	✅ 可变
元素是否可重复	✅ 允许重复	✅ 允许重复	❌ 不允许重复	键 ❌ 重复 值 ✅ 可重复
索引访问	✅ list[0]	✅ tuple[0]	❌ 不支持索引	❌ 不支持索引
通过键访问	❌	❌	❌	✅ dict['key']
哈希性（能否作为字典的键）	❌ 不可哈希	✅ 若元素都可哈希	❌ 不可哈希	❌ 不可哈希
语法表示	[1, 2, 3]	(1, 2, 3) 或 1, 2, 3	{1, 2, 3}	{'a': 1, 'b': 2}
空值表示	[] 或 list()	() 或 tuple()	set()	{} 或 dict()

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🛠 三、常用操作对比

操作	List	Tuple	Set	Dictionary
创建	lst = [1,2,3]	tup = (1,2,3)	s = {1,2,3} 或 set([1,2,3])	d = {'a':1} 或 dict(a=1)
添加元素	lst.append(x) lst.insert(i,x)	❌ 不可变	s.add(x)	d['key'] = value
删除元素	lst.remove(x) del lst[i]	❌ 不可变	s.remove(x) s.discard(x)	del d['key'] d.pop('key')
遍历	for x in lst:	for x in tup:	for x in s:	for k in d: for k,v in d.items():
成员检测	x in lst（慢）	x in tup（慢）	x in s（快）	k in d（快）
合并	lst1 + lst2 lst.extend(lst2)	tup1 + tup2	s1	s2 或 s1.union(s2)

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🔍 四、使用场景建议（工程角度）

数据结构	适用场景
List	- 需要有序存储数据 - 需要频繁增删改元素 - 存储同类型元素的序列（如日志、任务队列）
Tuple	- 表示固定结构的数据（如坐标 (x,y)、RGB 颜色 (r,g,b)） - 用作字典的键（如 (日期, 用户ID) 作为复合键） - 函数返回多个值：return name, age, city
Set	- 去重：unique = list(set(lst)) - 集合运算：交集、并集、差集（如用户权限对比） - 快速成员判断（如黑名单、白名单）
Dictionary	- 映射关系：如配置、JSON 数据解析 - 缓存键值对（如 memoization） - 统计频次：count[word] += 1

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⚠️ 五、注意事项（踩坑提醒）

1. 空集合不能用 {}

{} 是空字典！创建空集合要用 set()。

2. 元组的不可变性是浅层的

   t = ([1, 2], 3)
   t[0].append(3)  # 合法！元组本身没变，但内部列表变了

3. 字典的键必须是可哈希的
   列表、字典、集合不能做键；元组可以，只要其元素都可哈希。

4. 集合中的元素必须可哈希
   所以你不能把列表放进集合里：{[1,2], [3,4]} 会报错。

5. 字典在遍历时不能修改
   遍历中删除键会出错，应使用 list(d.keys()) 创建副本。

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✅ 六、一句话总结

• List：有序可变数组，最常用。
• Tuple：固定结构、轻量级“记录”，可做键。
• Set：高效去重和集合运算。
• Dictionary：键值映射，实现哈希表逻辑。

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如果你正在设计一个系统，比如用户权限管理系统，我可以举例说明如何组合使用它们：

# 用户角色（元组表示固定结构）
roles = ('admin', 'editor', 'viewer')

# 权限集合（集合去重、快速判断）
permissions = {'read', 'write', 'delete'}

# 用户配置（字典存储映射）
user_config = {
    'theme': 'dark',
    'language': 'zh-CN'
}

# 操作日志（列表记录顺序事件）
log_entries = [
    {'action': 'login', 'time': '10:00'},
    {'action': 'edit', 'time': '10:05'}
]

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