内置容器与推导式

Python 的容器不是可以随意互换的语法糖。列表强调顺序，元组表达稳定记录，字典建立键到值的映射，集合表达唯一性和成员关系。

一、学习目标

按业务语义选择列表、元组、字典和集合
掌握切片、排序、解包和循环技巧
用推导式表达清晰的数据转换
避免循环中修改容器和无意共享引用
为任务列表实现筛选与统计

二、列表：有序可变序列

tasks = ["阅读文档", "编写测试", "构建 wheel"]
tasks.append("发布")
first = tasks[0]
last_two = tasks[-2:]

切片创建新的列表：

copy = tasks[:]
reverse = tasks[::-1]

排序有两种形式：

sorted_tasks = sorted(tasks, key=str.casefold)
tasks.sort(key=str.casefold)

sorted 返回新列表；list.sort 原地修改并返回 None。需要保留原顺序时优先使用 sorted。

三、元组：稳定的组合值

task_row = (1, "阅读文档", "todo")
task_id, title, status = task_row

元组自身不可变，适合表达字段位置固定的短记录，也能作为字典键（前提是内部元素均可哈希）。字段较多或需要清晰名称时，应使用 NamedTuple 或 dataclass。

单元素元组依赖逗号：

only_one = ("todo",)

四、字典：键值映射

task = {"id": 1, "title": "阅读文档", "status": "todo"}
print(task["title"])

不确定键是否存在时：

description = task.get("description", "")

遍历键和值：

for key, value in task.items():
    print(key, value)

合并配置时，右侧覆盖左侧：

defaults = {"database": "tasks.db", "verbose": False}
user = {"verbose": True}
settings = defaults | user

不要用 dict.get 掩盖必填字段缺失。业务必填数据应使用索引访问或显式校验，让错误尽早暴露。

五、集合：唯一性与成员关系

allowed_statuses = {"todo", "done"}
status = "doing"
if status not in allowed_statuses:
    raise ValueError(f"未知状态：{status}")

集合适合去重、交集和差集：

requested = {"read", "write", "delete"}
granted = {"read", "write"}
missing = requested - granted

集合不表达稳定展示顺序。输出给用户前应排序。

空集合必须写成 set()；{} 创建的是空字典。

六、推导式

筛选未完成任务：

tasks = [
    {"id": 1, "title": "阅读", "status": "todo"},
    {"id": 2, "title": "测试", "status": "done"},
]

todo_titles = [
    task["title"]
    for task in tasks
    if task["status"] == "todo"
]

建立 ID 索引：

tasks_by_id = {task["id"]: task for task in tasks}

提取状态集合：

statuses = {task["status"] for task in tasks}

推导式适合“一次映射加一次简单过滤”。如果包含多层条件、异常处理或副作用，普通循环通常更清楚。

七、解包与循环技巧

for index, task in enumerate(tasks, start=1):
    print(index, task["title"])

并行遍历：

ids = [1, 2]
titles = ["阅读", "测试"]
for task_id, title in zip(ids, titles, strict=True):
    print(task_id, title)

strict=True 会在长度不一致时抛出 ValueError，避免静默丢弃多余元素。

扩展解包：

first, *middle, last = ["规划", "编码", "测试", "发布"]

八、统计任务

from collections import Counter

status_counts = Counter(task["status"] for task in tasks)
print(status_counts["todo"])
print(status_counts["done"])

按状态分组：

from collections import defaultdict

grouped: dict[str, list[dict[str, object]]] = defaultdict(list)
for task in tasks:
    grouped[str(task["status"])].append(task)

标准库的 Counter、defaultdict、deque 经常比手写状态管理更明确。

九、常见错误

循环时删除元素

for task in tasks:
    if task["status"] == "done":
        tasks.remove(task)

这会跳过元素。应构建新列表：

tasks = [task for task in tasks if task["status"] != "done"]

重复引用同一内层列表

matrix = [[0] * 3] * 3
matrix[0][0] = 1

三行共享同一个列表。应写：

matrix = [[0] * 3 for _ in range(3)]

十、练习与自测

按状态统计任务数量，并按状态名称排序输出。
建立 id -> task 索引，检测重复 ID。
用集合找出“请求权限”和“已授予权限”的差集。

自测：

为什么集合不适合直接作为展示顺序？
sorted 与 list.sort 有何不同？
什么时候应该把推导式改写为普通循环？

十一、官方资料

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