Какие существуют коллекции в Python и какие особенности они имеют с точки зрения скорости работы и использования памяти?

В Python есть несколько встроенных коллекций (структур данных) для хранения и организации данных. Основные:

• list (список): Упорядоченная изменяемая коллекция, позволяющая хранить элементы разных типов. Доступ по индексу O(1). Вставка/удаление в конце O(1), в середине/начале O(n). Использует больше памяти, чем кортеж, из-за гибкости.
• tuple (кортеж): Упорядоченная неизменяемая коллекция. Быстрее списков для итерирования и доступа по индексу O(1). Вставка/удаление невозможны. Использует меньше памяти, чем список, так как фиксирован.
• set (множество): Неупорядоченная изменяемая коллекция уникальных элементов. Поддерживает операции над множествами (объединение, пересечение, разность). Добавление/удаление и проверка членства O(1) в среднем. Использует хеширование, что может требовать больше памяти, чем список/кортеж для небольшого количества элементов, но эффективно для больших объемов данных с уникальными элементами.
• frozenset (замороженное множество): Неупорядоченная неизменяемая коллекция уникальных элементов. Аналогично set, но нельзя изменять после создания. Может использоваться как ключ в словаре или элемент другого множества.
• dict (словарь): Неупорядоченная изменяемая коллекция пар ключ-значение. Ключи должны быть хешируемыми (неизменяемыми, например, строки, числа, кортежи). Доступ, добавление и удаление по ключу O(1) в среднем. Использует хеширование, требует больше памяти, чем список/кортеж, но обеспечивает быстрый доступ по ключу.

# Примеры коллекций

my_list = [1, 2, 'hello'] # Список
my_tuple = (1, 2, 'world') # Кортеж
my_set = {1, 2, 2, 'hello'} # Множество (дубликаты удаляются)
my_frozenset = frozenset({1, 2, 'immutable'}) # Замороженное множество
my_dict = {'a': 1, 'b': 2} # Словарь