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元组是 Python 中一种不可变的序列类型,用于存储多个值。元组一旦创建,就不能修改其内容。
根据 Python 官方文档(https://docs.python.org/3/tutorial/datastructures.html#tuples-and-sequences):
"元组是一种序列类型,类似于列表,但元组是不可变的。元组通常用于包含不同类型的元素。"
下面是创建和访问元组的基本示例:
# 创建元组
fruits = ("apple", "banana", "cherry")
numbers = (1, 3, 5, 7, 9)
mixed = (1, "hello", True, 3.14)
nested = (("a", "b"), (1, 2, 3))
# 创建单元素元组(注意逗号)
single = (42,) # 必须有逗号,否则会被视为普通括号
# 访问元组元素
print(fruits[0]) # 输出: apple
print(numbers[2]) # 输出: 5
print(mixed[-1]) # 输出: 3.14 (负数索引从末尾开始)
print(nested[1][0]) # 输出: 1 (访问嵌套元组)
# 元组不可变(尝试修改会报错)
# fruits[1] = "grape" # 这会引发 TypeError# 元组长度
fruits = ("apple", "banana", "cherry", "date")
print(len(fruits)) # 输出: 4
# 元组切片
print(fruits[1:3]) # 输出: ('banana', 'cherry') (索引1到2)
print(fruits[:2]) # 输出: ('apple', 'banana') (从开始到索引1)
print(fruits[2:]) # 输出: ('cherry', 'date') (从索引2到结束)
print(fruits[-2:]) # 输出: ('cherry', 'date') (最后两个元素)
print(fruits[::2]) # 输出: ('apple', 'cherry') (每隔一个元素)
print(fruits[::-1]) # 输出: ('date', 'cherry', 'banana', 'apple') (反转元组)# 连接元组
t1 = (1, 2, 3)
t2 = (4, 5, 6)
combined = t1 + t2
print(combined) # 输出: (1, 2, 3, 4, 5, 6)
# 重复元组
repeated = t1 * 3
print(repeated) # 输出: (1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3)
# 元组嵌套
nested = (t1, t2)
print(nested) # 输出: ((1, 2, 3), (4, 5, 6))
print(nested[0][1]) # 输出: 2# 基本解包
t = (1, 2, 3)
a, b, c = t
print(a) # 输出: 1
print(b) # 输出: 2
print(c) # 输出: 3
# 交换变量
x = 10
y = 20
x, y = y, x # 元组解包实现变量交换
print(x) # 输出: 20
print(y) # 输出: 10
# 解包部分元素(使用*)
t = (1, 2, 3, 4, 5)
first, *middle, last = t
print(first) # 输出: 1
print(middle) # 输出: [2, 3, 4]
print(last) # 输出: 5
# 函数返回多个值
def get_name_and_age():
return "John", 30
name, age = get_name_and_age()
print(name) # 输出: John
print(age) # 输出: 30# count() - 统计元素出现次数
t = (1, 2, 3, 2, 4, 2)
print(t.count(2)) # 输出: 3
# index() - 返回元素第一次出现的索引
print(t.index(2)) # 输出: 1
print(t.index(2, 2)) # 输出: 3 (从索引2开始查找)
# 检查元素是否存在
print(3 in t) # 输出: True
print(5 in t) # 输出: False# 元组转列表
t = (1, 2, 3)
lst = list(t)
print(lst) # 输出: [1, 2, 3]
# 列表转元组
lst = [4, 5, 6]
t = tuple(lst)
print(t) # 输出: (4, 5, 6)
# 字符串转元组
s = "hello"
t = tuple(s)
print(t) # 输出: ('h', 'e', 'l', 'l', 'o')
# 元组转字符串(需要先转换元素)
t = ('a', 'b', 'c')
s = ''.join(t)
print(s) # 输出: abc
# 元组转集合
t = (1, 2, 2, 3)
s = set(t)
print(s) # 输出: {1, 2, 3} (去重)# 使用 for 循环遍历元组
fruits = ("apple", "banana", "cherry")
for fruit in fruits:
print(fruit) # 依次输出: apple, banana, cherry
# 使用索引遍历元组
for i in range(len(fruits)):
print(fruits[i]) # 依次输出: apple, banana, cherry
# 使用 enumerate() 获取索引和值
for index, fruit in enumerate(fruits):
print(f"Index {index}: {fruit}") # 依次输出: Index 0: apple, Index 1: banana, Index 2: cherry
# 使用 while 循环遍历元组
i = 0
while i < len(fruits):
print(fruits[i])
i += 1 # 依次输出: apple, banana, cherry元组没有直接的推导式语法,而是使用生成器表达式。
# 生成器表达式
squares_gen = (x**2 for x in range(5))
print(squares_gen) # 输出: <generator object <genexpr> at 0x...>
# 转换为元组
squares_tuple = tuple(squares_gen)
print(squares_tuple) # 输出: (0, 1, 4, 9, 16)
# 直接使用生成器表达式
sum_squares = sum(x**2 for x in range(5))
print(sum_squares) # 输出: 30# 元组作为字典键
coordinates = {(0, 0): "原点", (1, 1): "第一象限", (-1, 1): "第二象限"}
print(coordinates[(0, 0)]) # 输出: 原点
# 列表不能作为字典键(因为列表是可变的)
# invalid_dict = {[0, 0]: "原点"} # 这会引发 TypeError
# 使用元组存储数据库记录
records = [
(1, "John", 25),
(2, "Mary", 30),
(3, "Bob", 35)
]
# 遍历记录
for id, name, age in records:
print(f"ID: {id}, 姓名: {name}, 年龄: {age}")# 函数接受元组参数
def print_person_info(person):
name, age, city = person
print(f"{name} 今年 {age} 岁,住在 {city}")
person = ("John", 30, "New York")
print_person_info(person) # 输出: John 今年 30 岁,住在 New York
# 函数返回元组
def get_min_max(numbers):
return min(numbers), max(numbers)
numbers = [5, 2, 8, 1, 9]
min_val, max_val = get_min_max(numbers)
print(f"最小值: {min_val}, 最大值: {max_val}") # 输出: 最小值: 1, 最大值: 9
# 使用 * 解包元组作为函数参数
def add(a, b, c):
return a + b + c
t = (1, 2, 3)
result = add(*t) # 等价于 add(1, 2, 3)
print(result) # 输出: 6| 特性 | 元组 | 列表 |
|------|------|------|
| 可变性 | 不可变 | 可变 |
| 语法 | 用圆括号 () | 用方括号 [] |
| 性能 | 通常更快,占用内存更少 | 稍慢,占用内存更多 |
| 哈希性 | 可哈希(可作为字典键) | 不可哈希(不可作为字典键) |
| 方法数量 | 较少(count, index) | 较多(append, insert, remove等) |
| 适用场景 | 固定数据、函数返回多值、字典键 | 动态数据、需要修改的数据 |
# 性能测试:创建元组 vs 创建列表
import timeit
# 创建元组
tuple_time = timeit.timeit('(1, 2, 3, 4, 5)', number=1000000)
print(f"创建元组时间: {tuple_time}")
# 创建列表
list_time = timeit.timeit('[1, 2, 3, 4, 5]', number=1000000)
print(f"创建列表时间: {list_time}")
# 通常情况下,创建元组比创建列表更快
# 注意:实际结果可能因Python版本和硬件而异根据 Python 官方文档(https://docs.python.org/3/tutorial/datastructures.html#tuples-and-sequences):
"元组和列表的选择通常取决于数据的性质。如果数据是固定的,使用元组;如果数据需要修改,使用列表。"
# 适合使用元组的场景
# 1. 函数返回多值
def get_user_info():
return "John", 30, "New York" # 返回元组
# 2. 固定配置数据
COLORS = ("red", "green", "blue") # 常量元组
# 3. 字典键
points = {(0, 0): "原点", (1, 1): "第一象限"} # 元组作为键
# 适合使用列表的场景
# 1. 动态数据
shopping_list = ["apple", "banana"]
shopping_list.append("cherry") # 可以修改
# 2. 需要排序的数据
numbers = [3, 1, 4, 1, 5]
numbers.sort() # 可以排序
# 3. 需要频繁修改的数据
scores = [85, 90, 78]
scores[1] = 92 # 可以修改根据 Python 官方文档(https://wiki.python.org/moin/TimeComplexity):
"元组的操作时间复杂度与列表类似,但由于元组不可变,某些操作可能更高效。"
| 操作 | 时间复杂度 | |------|------------| | 索引访问 (tuple[i]) | O(1) | | 切片 (tuple[i:j]) | O(k),k是切片大小 | | 包含检查 (x in tuple) | O(n) | | 长度 (len(tuple)) | O(1) | | 元组连接 (tuple1 + tuple2) | O(n+m),n和m是元组长度 | | 元组重复 (tuple * n) | O(n*k),k是元组长度 | | count() | O(n) | | index() | O(n) |
# 优化:使用元组代替列表用于固定数据
# 不推荐
days = ["Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday"]
# 列表可能被意外修改
# 推荐
days = ("Monday", "Tuesday", "Wednesday", "Thursday", "Friday")
# 元组不可修改,更安全
# 优化:使用元组作为字典键
# 不推荐(使用多个键)
user_scores = {}
user_scores[("John", "math")] = 90 # 可以使用嵌套键
# 或者
user_scores = {"John": {"math": 90}} # 使用嵌套字典
# 推荐(使用元组作为键)
user_scores = {("John", "math"): 90} # 简单高效
# 优化:使用元组进行多变量赋值
# 不推荐
a = 1
b = 2
c = 3
# 推荐
a, b, c = 1, 2, 3 # 简洁且高效Python 元组是一种不可变的序列类型,具有以下特点:
在使用元组时,建议:
通过掌握元组,你可以更高效地处理和操作数据,编写更简洁、更强大的 Python 程序。