Списки, словари, множества, кортежи

Всё решают два вопроса: изменяемый? хешируемый?

Python даёт четыре встроенных контейнера, и выбор между ними — не вкусовщина, а два вопроса «да/нет». Изменяемый ли он? — можно ли поменять его на месте после создания. Хешируемый ли он? — может ли Python вычислить стабильный хеш, чтобы объект стал ключом dict или членом set. Эти свойства связаны: объект хешируем, только если его значение не может измениться под хешем, поэтому изменяемые встроенные типы не хешируемы. Это единственное правило объясняет, почему list не может быть ключом dict, а tuple может.

• list — упорядоченный, изменяемый, рабочая лошадка-последовательность. Ближе всего к JS Array, но методы другие (.append(), а не .push(); .sort() меняет на месте и возвращает None). Добавление в конец — амортизированный O(1); insert(0, x), del lst[0] и x in lst — все O(n). Не хешируем.
• dict — хеш-таблица с гарантированным порядком вставки начиная с Python 3.7. Ключи должны быть хешируемыми; поиск, вставка и удаление — O(1) в среднем. Это объединённые в один тип JS Object и Map: и со строковыми ключами, и с произвольными хешируемыми ключами, упорядоченный, быстрый.
• set — неупорядоченная коллекция уникальных хешируемых членов. O(1) на вхождение, плюс первоклассные | объединение, & пересечение, - разность. Как JS Set, но с настоящей алгеброй множеств из коробки.
• tuple — упорядоченный, неизменяемый и хешируемый, если хешируем каждый элемент. В JavaScript эквивалента нет. Это тип для фиксированных записей, множественного возврата и — что важно — составных ключей dict/set.

Все четыре типа вместе покрывают любую задачу работы с данными, но они не взаимозаменяемы: возьми не тот — и платишь реальной алгоритмической сложностью, а не стилевым замечанием на ревью.

point = (3, 4)              # tuple: fixed record, hashable
grid = {point: "origin"}   # tuple as a dict key — works
grid[[3, 4]]               # TypeError: unhashable type: 'list'

x, y = point               # unpacking a tuple into two names
def bounds(): return 0, 100  # returning a tuple (the comma makes it)
lo, hi = bounds()

Шпаргалка и перевод с JS

Когда приходишь из JavaScript, ошибка не в синтаксисе — в том, что Array натягивают на всё. JS заставляет имитировать множество объектом ({}) или Map, имитировать алгебру множеств фильтрами и вовсе не имеет неизменяемой записи. Python раскладывает эти задачи по четырём специализированным типам, и цена неправильного выбора — реальная алгоритмическая сложность, а не просто стиль.

Звёздочка у tuple важна: кортеж хешируем, только если хешируемы все его элементы. (1, 2) — нормальный ключ; (1, [2]) — нет, потому что внутри вложен list. Хешируемость рекурсивна.

Идентичность vs равенство и ловушка изменяемого дефолта

Две ловушки бьют инженеров, переходящих из JS. Первая — идентичность (is) против равенства (==). == сравнивает значения; is сравнивает идентичность объекта (тот же объект в памяти) и именно его надо использовать в проверках None/True/False. Они расходятся так, что выглядит магией: [1,2] == [1,2] даёт True, а [1,2] is [1,2] — False (два разных списка). CPython кэширует малые целые и короткие строки, поэтому 256 is 256 может быть True, а 257 is 257 — False: деталь реализации, на которую нельзя полагаться. Правило: == для проверок значений, is — только для None и других синглтонов.

Вторая — изменяемый аргумент по умолчанию. Значение по умолчанию вычисляется один раз, при определении функции, и разделяется между всеми вызовами — поэтому изменяемый дефолт вроде [] или {} накапливает состояние между вызовами, и баг выглядит как наваждение.

def add(item, bucket=[]):     # bucket is created ONCE, shared forever
    bucket.append(item)
    return bucket

add("a")        # ['a']
add("b")        # ['a', 'b']  ← surprise: the same list persisted

def add(item, bucket=None):   # the fix: sentinel + fresh object per call
    if bucket is None:
        bucket = []
    bucket.append(item)
    return bucket