如何在Python中实现不可变数据结构？

在Python中，数据类型分为可变和不可变两种。可变数据类型可以在原地修改，而不可变数据类型则无法修改。常见的不可变数据类型包括整型、浮点型、布尔型、字符串和元组等。若想自定义一个不可变数据结构，可以通过类的方式来实现。

1. 实现思路

要实现一个不可变数据结构，需要以下几个步骤：

将需要存储的数据封装到类中。
在类的初始化方法中，将需要存储的数据存储到一个元组中（保证不可变）。
实现类的属性访问方法（即获取元组中的某个元素，并返回）。
在类中禁止修改元组变量的方法。
（可选）实现类的比较方法，以方便比较不可变数据结构。

2. 实现示例

我们以实现一个不可变的三维坐标点为例，具体代码如下：

class ImmutablePoint:
    def __init__(self, x, y, z):
        self.xyz = (x, y, z)

    def __str__(self):
        return f"({self.x}, {self.y}, {self.z})"

    @property
    def x(self):
        return self.xyz[0]

    @property
    def y(self):
        return self.xyz[1]

    @property
    def z(self):
        return self.xyz[2]

    def __eq__(self, other):
        return self.xyz == other.xyz

在代码中，我们定义了一个名为ImmutablePoint的类。在__init__方法中，我们将三个坐标参数存储在一个元组中，以保证不可变。在__str__方法中，我们重载了打印方法，以方便输出。在@property装饰器下，我们对三个坐标参数分别定义了属性访问方法（即x、y、z），以方便获取三维坐标中的单个维度。在__eq__方法中，我们重载了等于方法，以方便比较两个不可变的三维坐标点。

下面是一些测试代码：

p1 = ImmutablePoint(1, 2, 3)
print(p1)  # (1, 2, 3)

p2 = ImmutablePoint(1, 2, 3)
print(p1 == p2)  # True

p3 = ImmutablePoint(4, 5, 6)
print(p1 == p3)  # False

p1.xyz = (4, 5, 6)  # 抛出 AttributeError 异常

在测试代码中，我们创建了三个三维坐标点，并对它们进行了一些操作。在创建相同坐标的坐标点时，它们是相等的；而当坐标不同时，它们不等。当我们尝试修改不可变数据结构时，会抛出AttributeError异常。