Python+AI/Структуры данных в Python

Слайды лекции «Структуры данных в Python», 2025

Структуры данных в Python: List, Tuple, Dict, Set — это вторая лекция курса Программирование на Python для начинающих с помощью искусственного интеллекта, посвящённая основным типам коллекций в Python. В этой лекции вы познакомитесь со списками, кортежами, словарями и множествами на примере танцующего кота Фунтика 🐱 и его друга Байтика 💻.

Видеолекция

Полная запись лекции "Структуры данных в Python с Qwen и котами" доступна на YouTube. Продолжительность: ~30 минут.

Что вы изучите

Списки (List) — упорядоченные изменяемые коллекции значений
Кортежи (Tuple) — неизменяемые последовательности данных
Словари (Dict) — пары «ключ → значение» для хранения структурированных данных
Множества (Set) — коллекции уникальных элементов без повторов
Операции со списками: append, len, индексация, циклы
Практические примеры: программа танцев кота, профили котов, игрушки
Работа в Google Colab с ноутбуком week2a_list.ipynb
Использование Qwen AI для генерации и объяснения кода

Список (List)

Список — это упорядоченная изменяемая коллекция значений. Списки создаются с помощью квадратных скобок [].

Основные операции

Операция	Код	Описание
Создание	`my_list = [1, 2, 3]`	Создать новый список
Доступ к элементу	`my_list[0]`	Получить первый элемент (индексы начинаются с 0)
Последний элемент	`my_list[-1]`	Получить последний элемент
Добавление	`my_list.append(4)`	Добавить элемент в конец списка
Длина	`len(my_list)`	Узнать количество элементов
Цикл	`for item in my_list:`	Перебрать все элементы

Пример: Список дел Фунтика

# Список дел Фунтика на неделю
todo_list = [
    "📚 Написать эссе по экономике",
    "💻 Выполнить задание по Python",
    "🎬 Посмотреть лекцию на YouTube",
    "☕ Кофе с однокурсниками",
    "🎮 Поиграть в видеоигры",
]

# Вывести первое и последнее дело
print(f"Самое важное: {todo_list[0]}")
print(f"Самое приятное: {todo_list[-1]}")

# Добавить новое дело
todo_list.append("🏋 Тренировка")

# Узнать количество дел
print(f"🐱 У Фунтика есть {len(todo_list)} дел")

# Цикл по списку с нумерацией
for i, task in enumerate(todo_list, 1):
    print(f"🐱 Дело #{i}: {task}")

Кортеж (Tuple)

Кортеж — это неизменяемая последовательность значений. Кортежи создаются с помощью круглых скобок (). После создания кортежа его элементы нельзя изменить, добавить или удалить.

Когда использовать кортежи

Для хранения постоянных данных (координаты точки, время)
Когда важно гарантировать неизменность данных
Кортежи работают быстрее списков

Пример: Время начала конкурса

# Время начала конкурса танцев (часы, минуты)
start_time = (19, 30)

print(f"⏰ Начало в {start_time[0]}:{start_time[1]:02d}")
# Вывод: ⏰ Начало в 19:30

Словарь (Dict)

Словарь — это коллекция пар «ключ → значение». Словари создаются с помощью фигурных скобок {} и двоеточия : между ключом и значением.

Когда использовать словари

Для хранения структурированных данных (профили, настройки)
Когда нужен быстрый доступ к данным по ключу
Для представления объектов с именованными свойствами

Пример: Профили котов

# Профиль Фунтика
funtik = {
    "name": "Фунтик",
    "university": "ПетрГУ",
    "toys": ["🧶 клубок", "🐟 рыбка"],
}

# Профиль Байтика
bytik = {
    "name": "Байтик",
    "university": "MIT",
    "projects": 5,
    "toys": ["🐭 мышка", "🎾 мячик"],
}

# Обращение к словарю по ключу
print(f"📚 {funtik['name']} учится в {funtik['university']}")
print(f"🎯 Игрушки Фунтика: {', '.join(funtik['toys'])}")

print(f"💻 {bytik['name']} учится в {bytik['university']}")
print(f"🎁 Игрушки Байтика: {', '.join(bytik['toys'])}")

Множество (Set)

Множество — это неупорядоченная коллекция уникальных элементов. Множества создаются с помощью фигурных скобок {} или функции set().

Особенности множеств

Автоматически удаляют дубликаты
Не сохраняют порядок элементов
Полезны для проверки вхождения элемента
Поддерживают математические операции (объединение, пересечение)

Пример: Стили танцев без повторов

# Создаём множество с повторяющимися элементами
all_styles = {"Вальс", "Рэп", "Вальс", "Хип-хоп", "Рэп"}

print(f"🎵 Стили без повторов: {all_styles}")
# Вывод: 🎵 Стили без повторов: {'Вальс', 'Рэп', 'Хип-хоп'}
# Обратите внимание: только уникальные элементы!

Сравнительная таблица

Тип	Пример	Особенности	Когда использовать
List	`dance_skills = ["Вальс", "Рэп"]`	Можно менять, порядок важен	Программа выступлений, список задач
Tuple	`start_time = (19, 30)`	Нельзя менять	Координаты, время, константы
Dict	`props = {"Вальс": "клубок"}`	Ключ → значение	Профили, настройки, структурированные данные
Set	`all_styles = {"Вальс", "Рэп"}`	Только уникальные элементы	Удаление дубликатов, проверка вхождения

Практическое задание

Задание 1: Список покупок

Создайте список покупок для кота Фунтика:

Добавьте в список 5 товаров
Выведите первый и последний товар
Добавьте ещё один товар с помощью append()
Выведите количество товаров в списке

Задание 2: Словарь студента

Создайте словарь с информацией о себе:

Имя
Университет/школа
Любимые предметы (список)
Количество проектов

Выведите информацию из словаря с помощью форматированных строк.

Задание 3: Множество интересов

Создайте два множества:

my_interests — ваши интересы
friend_interests — интересы друга

Найдите общие интересы с помощью операции пересечения (&).

Работа в Google Colab

Откройте ноутбук week2a_list.ipynb в Google Colab:

Перейдите в репозиторий курса github.com/componavt/python-ai-template на GitHub
Откройте папку notebooks
Нажмите на файл week2a_list.ipynb
Нажмите кнопку "Open in Colab"
Запустите все ячейки кода

Использование Qwen AI

В этой лекции мы используем Qwen — AI-помощника от Alibaba для генерации и объяснения кода.

Как использовать Qwen

Откройте chat.qwen.ai
Войдите с помощью Google-аккаунта
Задайте вопрос на русском или английском языке
Скопируйте полученный код в Google Colab

Примеры промптов для Qwen

"Создай список из 10 случайных чисел от 1 до 100 в Python"
"Как отсортировать словарь по значениям в Python?"
"Напиши функцию для удаления дубликатов из списка"
"Объясни разницу между списком и кортежем в Python"

См. также

Предыдущая лекция: Переменные, условия и циклы
Следующая лекция: Визуализация данных
"Промпт-магия: от зубрёжки к творчеству" — близкий по тематике искусственного интеллекта курс Викиверситета

Ссылки

Видеолекция на YouTube — полная запись с объяснениями
Ноутбук week2a_list.ipynb — весь код из лекции
Слайды презентации — PDF с теорией и примерами
Qwen AI — AI-помощник для генерации кода
Telegram-канал курса — обсуждения и помощь