在 Python 中，除了常用的列表，元组（tuple）和集合（set）也是重要的数据结构 —— 元组是 “不可变的序列”，适合存储不希望被修改的数据；集合是 “无序的唯一元素集合”，擅长去重和关系运算。今天就系统讲解元组与集合的核心特性、常用操作，对比它们与列表的使用场景，最后用实战案例解决实际问题，让你按需选择合适的数据结构！

一、元组（tuple）：不可变的 “稳定序列”

元组是一种有序且不可变的序列，和列表类似，能存储不同类型的元素，但一旦创建，元素就无法修改、添加或删除。这种 “不可变性” 让元组在存储固定数据（比如配置信息、坐标值）时更安全、高效。

1. 元组的定义与创建

元组用()包裹元素，元素之间用逗号分隔；创建单元素元组时，必须在元素后加逗号（避免和括号表达式混淆）。

常用创建方式：

实战示例：

\# 1. 多元素元组t1 = (10, 20, "数据")print("多元素元组：", t1)  # 输出：(10, 20, '数据')print("元组类型：", type(t1))  # 输出：\<class 'tuple'>\# 2. 单元素元组（必须加逗号）t2 = (5,)t3 = 8,  # 省略括号的单元素元组print("单元素元组t2：", t2, type(t2))  # 输出：(5,) \<class 'tuple'>print("单元素元组t3：", t3, type(t3))  # 输出：(8,) \<class 'tuple'>\# 3. 转换为元组list\_to\_tuple = tuple(\[1, 2, 3])  # 列表转元组str\_to\_tuple = tuple("Python")    # 字符串转元组print("列表转元组：", list\_to\_tuple)  # 输出：(1, 2, 3)print("字符串转元组：", str\_to\_tuple)  # 输出：('P', 'y', 't', 'h', 'o', 'n')

2. 元组的核心特性：不可变性

不可变性是元组与列表最核心的区别 —— 元组创建后，元素的 “值” 和 “数量” 都无法修改，任何试图修改元组的操作都会报错。

不可变的体现（错误示例）：

t = (1, 2, 3)\# 1. 试图修改元素值（报错）t\[0] = 10  # 报错：TypeError: 'tuple' object does not support item assignment\# 2. 试图添加元素（报错）t.append(4)  # 报错：AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'append'\# 3. 试图删除元素（报错）del t\[1]  # 报错：TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion

特殊情况：元组内的可变元素

如果元组中包含可变元素（比如列表），该可变元素的 “内部内容” 可以修改，但元组本身的 “元素引用” 无法改变（即不能替换这个可变元素）。

\# 元组内包含列表（可变元素）t = (1, \[2, 3], 4)\# 修改元组内列表的内部元素（允许）t\[1]\[0] = 20print("修改后元组：", t)  # 输出：(1, \[20, 3], 4)\# 试图替换元组内的列表（报错）t\[1] = \[5, 6]  # 报错：TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

3. 元组的常用操作

元组不支持修改类操作（如append()、remove()），但支持索引、切片、查找等 “只读” 操作，语法和列表基本一致。

（1）索引与切片（和列表完全相同）

t = (10, 20, 30, 40, 50)\# 索引：获取单个元素print("索引0：", t\[0])    # 输出：10print("反向索引-1：", t\[-1])  # 输出：50\# 切片：获取一段元素（返回新元组）print("切片1:4：", t\[1:4])  # 输出：(20, 30, 40)print("步长2：", t\[::2])    # 输出：(10, 30, 50)print("反转元组：", t\[::-1]) # 输出：(50, 40, 30, 20, 10)

（2）查找与统计（index()、count()）

t = (10, 20, 30, 20, 40)print("第一个20的索引：", t.index(20))        # 输出：1print("从索引2开始找20的索引：", t.index(20, 2))  # 输出：3print("20出现的次数：", t.count(20))          # 输出：2print("50出现的次数：", t.count(50))          # 输出：0

（3）其他常用操作（len()、in/not in）

t = (10, 20, 30)\# len()：获取元组长度print("元组长度：", len(t))  # 输出：3\# in：判断元素是否在元组中print("20是否在元组中：", 20 in t)  # 输出：True\# not in：判断元素是否不在元组中print("40是否不在元组中：", 40 not in t)  # 输出：True

二、集合（set）：无序的 “唯一元素库”

集合是一种无序且元素唯一的容器，不允许有重复元素，擅长 “去重” 和 “关系运算”（如交集、并集、差集），适合处理数据去重、数据间关系判断等场景。

1. 集合的定义与创建

集合用{}包裹元素（注意：空集合不能用{}，需用set()，因为{}会被识别为字典），元素之间用逗号分隔；也可以用set()函数将可迭代对象转为集合（自动去重）。

常用创建方式：

实战示例：

\# 1. 直接创建集合（自动去重）s1 = {10, 20, 20, 30}print("去重后的集合：", s1)  # 输出：{10, 20, 30}（顺序可能不同，因为集合无序）print("集合类型：", type(s1))  # 输出：\<class 'set'>\# 2. 创建空集合（必须用set()）s2 = set()s3 = {}  # 这是字典，不是集合print("空集合s2：", s2, type(s2))  # 输出：set() \<class 'set'>print("s3的类型：", type(s3))      # 输出：\<class 'dict'>\# 3. 转换为集合（自动去重）list\_to\_set = set(\[1, 2, 2, 3])  # 列表转集合（去重）str\_to\_set = set("aabbcc")       # 字符串转集合（去重，每个字符唯一）print("列表转集合：", list\_to\_set)  # 输出：{1, 2, 3}print("字符串转集合：", str\_to\_set)  # 输出：{'a', 'b', 'c'}

注意：

集合是 “无序” 的，元素没有固定位置，不能通过索引访问（比如s1[0]会报错），只能通过in/not in判断元素是否存在，或通过循环遍历。

2. 集合的核心特性：无序性与唯一性

（1）无序性：元素没有固定顺序，每次打印顺序可能不同

s = {1, 2, 3}print(s)  # 可能输出{1, 2, 3}，也可能输出{2, 1, 3}等，顺序不固定

（2）唯一性：不允许重复元素，添加重复元素会被自动忽略

s = {1, 2, 3}s.add(3)  # 添加重复元素，无效果print(s)  # 输出：{1, 2, 3}

3. 集合的交、并、补、差运算

集合的核心价值之一是 “关系运算”，可以快速计算两个集合的交集（共同元素）、并集（所有元素）、差集（独有元素）、对称差集（非共同元素），支持运算符和方法两种调用方式。

假设两个集合：s1 = {1, 2, 3, 4}，s2 = {3, 4, 5, 6}

实战示例：

s1 = {1, 2, 3, 4}s2 = {3, 4, 5, 6}\# 1. 交集print("交集（&）：", s1 & s2)  # 输出：{3, 4}print("交集（方法）：", s1.intersection(s2))  # 输出：{3, 4}\# 2. 并集print("并集（|）：", s1 | s2)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}print("并集（方法）：", s1.union(s2))  # 输出：{1, 2, 3, 4, 5, 6}\# 3. 差集（s1 - s2：s1独有元素）print("差集（-）：", s1 - s2)  # 输出：{1, 2}print("差集（方法）：", s1.difference(s2))  # 输出：{1, 2}\# 4. 对称差集print("对称差集（^）：", s1 ^ s2)  # 输出：{1, 2, 5, 6}print("对称差集（方法）：", s1.symmetric\_difference(s2))  # 输出：{1, 2, 5, 6}\# 5. 子集判断print("{3,4}是s2的子集：", {3,4} < s2)  # 输出：Trueprint("s1是s2的子集：", s1.issubset(s2))  # 输出：False

4. 集合的常用方法

集合支持添加、删除元素等操作，常用方法如下（假设集合s = {1, 2, 3}）：