Python 3 - 元组

Python 3 - 元组

元组（tuple）是 Python 对象的有序序列。与列表类似，元组存储了元素的集合。然而，元组的决定性特征是其不可变性——一旦元组创建，其元素就不能被更改、添加或删除。

语法：元组通常通过列出逗号分隔的值来创建，可以选择用圆括号 () 括起来。

# 创建元组
tup1 = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000)
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5)
tup3 = "a", "b", "c", "d"  # 圆括号是可选的

# 空元组
empty_tup = ()

# 包含单个元素的元组（需要末尾的逗号）
single_tup = (50,)
not_a_tuple = (50) # 根据圆括号的规则，这只是整数 50

print(type(single_tup))  # 输出: <class 'tuple'>
print(type(not_a_tuple)) # 输出: <class 'int'>

与列表和字符串一样，元组的索引从 0 开始。它们支持切片、拼接以及其他序列操作。

访问值

使用方括号 [] 结合索引或切片表示法来访问元组中的元素。

#!/usr/bin/env python3

tup1 = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000)
tup2 = (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)

print(f"tup1[0]: {tup1[0]}")
print(f"tup2[1:5]: {tup2[1:5]}") # 从索引 1 开始（包含），直到索引 5（不包含）的元素
print(f"tup1[-1]: {tup1[-1]}") # 最后一个元素

输出：

tup1[0]: physics
tup2[1:5]: (2, 3, 4, 5)
tup1[-1]: 2000

不可变性：更新元组

元组是不可变的。元组创建后，你不能更改其中的元素。

#!/usr/bin/env python3

tup1 = (12, 34.56)

# 这个操作是无效的，会引发 TypeError：
# tup1[0] = 100  # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

但是，你可以通过拼接或切片现有元组来创建新的元组。

#!/usr/bin/env python3

tup1 = (12, 34.56)
tup2 = ('abc', 'xyz')

# 通过组合 tup1 和 tup2 创建一个新的元组
tup3 = tup1 + tup2
print(f"New combined tuple: {tup3}")

输出：

New combined tuple: (12, 34.56, 'abc', 'xyz')

删除元组元素（或整个元组）

由于元组是不可变的，你不能从元组中移除单个元素。

但是，你可以使用 del 语句删除整个元组变量。这会移除该名称与元组对象的绑定（如果没有其他引用存在，该对象可能会被垃圾回收）。

#!/usr/bin/env python3

tup_to_delete = ('physics', 'chemistry', 1997, 2000)

print(f"Before deletion: {tup_to_delete}")

del tup_to_delete

# 在删除后尝试访问 tup_to_delete 将会引发 NameError：
# print("After deleting tup:")
# print(tup_to_delete)  # NameError: name 'tup_to_delete' is not defined

要有效地“移除”一个元素，你必须通过切片和拼接你想要保留的部分来创建一个新的元组。

#!/usr/bin/env python3
original_tup = (1, 2, 3, 4, 5)
# 创建一个不包含索引 2 处元素（值为 3）的新元组
new_tup = original_tup[:2] + original_tup[3:]
print(f"New tuple without element at index 2: {new_tup}") # 输出: (1, 2, 4, 5)

基本元组操作

元组支持常见的序列操作：

Python 表达式	结果	描述
len((1, 2, 3))	3	长度（元素的数量）
(1, 2, 3) + (4, 5, 6)	(1, 2, 3, 4, 5, 6)	拼接（创建一个新的元组）
('Hi!',) * 4	('Hi!', 'Hi!', 'Hi!', 'Hi!')	重复（创建一个新的元组）
3 in (1, 2, 3)	True	成员测试
for x in (1, 2, 3): print(x, end=' ')	1 2 3	迭代
max((1, 5, 2))	5	最大值
min((1, 5, 2))	1	最小值

索引和切片

索引（访问单个元素）和切片（提取子序列）的工作方式与列表和字符串完全相同。

languages = ('C++', 'Java', 'Python', 'Go')

Python 表达式	结果	描述
languages[2]	'Python'	访问索引 2 处的元素（从 0 开始）
languages[-1]	'Go'	负数索引：从右边开始计数（-1 是最后一个元素）
languages[1:]	('Java', 'Python', 'Go')	切片：从索引 1 到末尾的元素
languages[:2]	('C++', 'Java')	切片：从开头直到（不包含）索引 2 的元素
languages[0:3:2]	('C++', 'Python')	带步长的切片：从索引 0 到 3，每隔 2 个元素取一个

何时使用元组 vs. 列表

在以下情况使用元组：

• 你想确保数据创建后不能被更改（数据完整性）。
• 你需要一个可以作为字典键或存储在集合中的序列（需要不可变元素）。
• 你想表示一组固定的元素集合，比如坐标 (x, y) 或 RGB 颜色值。
• 与列表相比，迭代时你可能会获得轻微的性能优势（尽管通常可以忽略不计）。

在以下情况使用列表：

• 你需要一个可能需要增长、缩小或修改元素的集合。
• 元素的顺序很重要，并且你需要像 append()、insert()、remove()、sort() 等方法。

内置元组函数

Python 包含一个与元组相关的特定函数：

函数	描述
tuple(iterable)	将可迭代对象（如列表、字符串或 range）转换为元组。如果参数本身已经是元组，则返回原值。

#!/usr/bin/env python3

my_list = [1, 2, 3]
my_string = "abc"

tuple_from_list = tuple(my_list)
print(f"Tuple from list: {tuple_from_list}")

tuple_from_string = tuple(my_string)
print(f"Tuple from string: {tuple_from_string}")

输出：

Tuple from list: (1, 2, 3)
Tuple from string: ('a', 'b', 'c')