列表和元組基礎(chǔ)

概念

列表和元組，都是一個(gè)可以放置任意數(shù)據(jù)類型的有序集合。
在絕大多數(shù)編程語言中，集合的數(shù)據(jù)類型必須一致。不過，對(duì)于 Python 的列表和元組來 說，并無此要求：

l = [1, 2, 'hello', 'world'] # 列表中同時(shí)含有 int 和 string 類型的元素
l 
[1, 2, 'hello', 'world']
 
tup = ('jason', 22) # 元組中同時(shí)含有 int 和 string 類型的元素 
tup 
('jason', 22)

區(qū)別

列表是動(dòng)態(tài)的，長(zhǎng)度大小不固定，可以隨意地增加、刪減或者改變?cè)兀╩utable）。
而元組是靜態(tài)的，長(zhǎng)度大小固定，無法增加刪減或者改變（immutable）。

如何改變?cè)M？
重新開辟一塊內(nèi)存，創(chuàng)建新的元組

tup = (1, 2, 3, 4) 
new_tup = tup + (5, ) # 創(chuàng)建新的元組 new_tup，并依次填充原元組的值
new _tup 
(1, 2, 3, 4, 5)
 

列表和元組的基礎(chǔ)操作和注意事項(xiàng)

1. 都支持負(fù)數(shù)索引，1 表示最后一個(gè)元 素，-2 表示倒數(shù)第二個(gè)元素，以此類推。

l = [1, 2, 3, 4] 
l[-1] 
4
 
tup = (1, 2, 3, 4) 
tup[-1]
4

2. 都支持切片（遵循顧前不顧后原則）

l = [1, 2, 3, 4] 
l[1:3] # 返回列表中索引從 1 到 2 的子列表
[2, 3]
 
tup = (1, 2, 3, 4) 
tup[1:3] # 返回元組中索引從 1 到 2 的子元組 
(2, 3) 

3. 都可以嵌套

l = [[1, 2, 3], [4, 5],(4,7),{"a":1}] # 列表的每一個(gè)元素也是一個(gè)列表，也可以嵌套dict、tuple
tup = ((1, 2, 3), (4, 5, 6)) # 元組的每一個(gè)元素也是一元組

4. 轉(zhuǎn)換類型

list((1, 2, 3)) 
[1, 2, 3]

tuple([1, 2, 3]) 
(1, 2, 3)

5. 內(nèi)置函數(shù)

列表和元組存儲(chǔ)方式的差異

列表和元組最重要的區(qū)別就是，列表是動(dòng)態(tài)的、可變的，而元組是靜態(tài)的、不可 變的。這樣的差異，勢(shì)必會(huì)影響兩者存儲(chǔ)方式。我們可以來看下面的例子：

l = [1, 2, 3] 
l.__sizeof__() 
64 
tup = (1, 2, 3) 
tup.__sizeof__() 
48

為什么列表要比元組的存儲(chǔ)空間多16字節(jié)？
由于列表是動(dòng)態(tài)的，所以它需要存儲(chǔ)指針，來指向?qū)?yīng)的元素（上述例子中，對(duì)于 int 型，8 字節(jié)）。另外，由于列表可變，所以需要額外存儲(chǔ)已經(jīng)分配的長(zhǎng)度大?。? 字 節(jié)），這樣才可以實(shí)時(shí)追蹤列表空間的使用情況，當(dāng)空間不足時(shí)，及時(shí)分配額外空間。
上面的例子，大概描述了列表空間分配的過程。我們可以看到，為了減小每次增加 / 刪減 操作時(shí)空間分配的開銷，Python 每次分配空間時(shí)都會(huì)額外多分配一些，這樣的機(jī)制 （over-allocating）保證了其操作的高效性：增加 / 刪除的時(shí)間復(fù)雜度均為 O(1)。
但是對(duì)于元組，情況就不同了。元組長(zhǎng)度大小固定，元素不可變，所以存儲(chǔ)空間固定。

列表和元組的性能

通過學(xué)習(xí)列表和元組存儲(chǔ)方式的差異，我們可以得出結(jié)論：元組要比列表更加輕量級(jí)一些， 所以總體上來說，元組的性能速度要略優(yōu)于列表。
另外，Python 會(huì)在后臺(tái)，對(duì)靜態(tài)數(shù)據(jù)做一些資源緩存（resource caching）。通常來說， 因?yàn)槔厥諜C(jī)制的存在，如果一些變量不被使用了，Python 就會(huì)回收它們所占用的內(nèi)存，返還給操作系統(tǒng)，以便其他變量或其他應(yīng)用使用。
但是對(duì)于一些靜態(tài)變量，比如元組，如果它不被使用并且占用空間不大時(shí)，Python 會(huì)暫時(shí) 緩存這部分內(nèi)存。這樣，下次我們?cè)賱?chuàng)建同樣大小的元組時(shí)，Python 就可以不用再向操作 系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求，去尋找內(nèi)存，而是可以直接分配之前緩存的內(nèi)存空間，這樣就能大大加快程 序的運(yùn)行速度。
下面的例子，是計(jì)算初始化一個(gè)相同元素的列表和元組分別所需的時(shí)間。我們可以看到，元 組的初始化速度，要比列表快 5 倍。

python3 -m timeit 'x=(1,2,3,4,5,6)' 
20000000 loops, best of 5: 9.97 nsec per loop 
python3 -m timeit 'x=[1,2,3,4,5,6]' 
5000000 loops, best of 5: 50.1 nsec per loo

但如果是索引操作的話，兩者的速度差別非常小，幾乎可以忽略不計(jì)。

python3 -m timeit -s 'x=[1,2,3,4,5,6]' 'y=x[3]' 
10000000 loops, best of 5: 22.2 nsec per loop 
python3 -m timeit -s 'x=(1,2,3,4,5,6)' 'y=x[3]' 
10000000 loops, best of 5: 21.9 nsec per loo

當(dāng)然，如果你想要增加、刪減或者改變?cè)?，那么列表顯然更優(yōu)。原因你現(xiàn)在肯定知道了， 那就是對(duì)于元組，你必須得通過新建一個(gè)元組來完成。

列表和元組的使用場(chǎng)景

1. 如果存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和數(shù)量不變，比如你有一個(gè)函數(shù)，需要返回的是一個(gè)地點(diǎn)的經(jīng)緯度，然 后直接傳給前端渲染，那么肯定選用元組更合適。
2. 如果存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或數(shù)量是可變的，比如社交平臺(tái)上的一個(gè)日志功能，是統(tǒng)計(jì)一個(gè)用戶在 一周之內(nèi)看了哪些用戶的帖子，那么則用列表更合適。

總結(jié)

關(guān)于列表和元組，我們今天聊了很多，最后一起總結(jié)一下你必須掌握的內(nèi)容。
總的來說，列表和元組都是有序的，可以存儲(chǔ)任意數(shù)據(jù)類型的集合，區(qū)別主要在于下面這兩點(diǎn)。

1. 列表是動(dòng)態(tài)的，長(zhǎng)度可變，可以隨意的增加、刪減或改變?cè)?。列表的存?chǔ)空間略大于元組，性能略遜于元組。
2. 元組是靜態(tài)的，長(zhǎng)度大小固定，不可以對(duì)元素進(jìn)行增加、刪減或者改變操作。元組相對(duì)于 列表更加輕量級(jí)，性能稍優(yōu)。

思考題

想創(chuàng)建一個(gè)空的列表，我們可以用下面的 A、B 兩種方式，請(qǐng)問它們?cè)谛噬嫌惺裁磪^(qū) 別嗎？我們應(yīng)該優(yōu)先考慮使用哪種呢？可以說說你的理由。

# 創(chuàng)建空列表 
# option A 
empty_list = list()
 
# option B
 empty_list = []

區(qū)別主要在于list()是一個(gè)function call，Python的function call會(huì)創(chuàng)建stack，并且進(jìn)行一系列參 數(shù)檢查的操作，比較expensive，反觀[]是一個(gè)內(nèi)置的C函數(shù)，可以直接被調(diào)用，因此效率高。

另外， list和tuple的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)都是array的形式，list因?yàn)榭勺?，所以是一個(gè)over-allocate的 array，tuple因?yàn)椴豢勺?，所以長(zhǎng)度大小固定文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-475908.html

到了這里，關(guān)于【學(xué)習(xí)筆記】Python核心技術(shù)與實(shí)戰(zhàn)-基礎(chǔ)篇-03列表和元組，到底用哪個(gè)？的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！