Python列表與元組的異同詳解

前言

“列表(list)與元組(tuple)兩種數(shù)據(jù)類型有哪些區(qū)別”這個問題在初級程序員面試中經(jīng)常碰到，超出面試官預(yù)期的答案往往能加不少印象分，也會給后續(xù)面試順利進(jìn)行提供一定幫助，這道題主要考察候選人對Python基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的掌握程度，屬于簡單類型的送分題，那么該如何來回答才不至于丟分？

相同點：都是序列類型

回答它們的區(qū)別之前，先來說說兩者有什么相同之處。list 與 tuple 都是序列類型的容器對象，可以存放任何類型的數(shù)據(jù)、支持切片、迭代等操作

>>> foos = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>> foos[0:10:2]
[0, 2, 4, 6, 8]
>>> bars = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
>>> bars[1:10:2]
(1, 3, 5, 7, 9)

兩者的操作如此相似，Python 為什么還要設(shè)計出 tuple 這種類型出來呢？這就要從它們的不同之處來尋找答案。

不同點一：不可變 VS 可變

兩種類型除了字面上的區(qū)別(括號與方括號)之外，最重要的一點是tuple是不可變類型，大小固定，而 list 是可變類型、數(shù)據(jù)可以動態(tài)變化，這種差異使得兩者提供的方法、應(yīng)用場景、性能上都有很大的區(qū)別。

列表特有方法：

>>> foo = [2,3,1,9,4]
>>> foo.sort() # 排序
>>> foo.insert(5,10) # 插入
>>> foo.reverse() # 反轉(zhuǎn)
>>> foo.extend([-1, -2]) # 擴(kuò)展
>>> foo.remove(10) # 移除
>>> foo.pop() # 彈出最后一個元素
>>> foo.append(5) # 追加

所有的操作都基于原來列表進(jìn)行更新，而 tuple 作為一種不可變的數(shù)據(jù)類型，同樣大小的數(shù)據(jù)，初始化和迭代 tuple 都要快于 list

>python -m timeit "[1,2,3,4,5]"
10000000 loops, best of 3: 0.123 usec per loop
>python -m timeit "(1,2,3,4,5)"
100000000 loops, best of 3: 0.0166 usec per loop

同樣大小的數(shù)據(jù)，tuple 占用的內(nèi)存空間更少

>>> foo = tuple(range(1000))
>>> bar = list(range(1000))
>>> foo.__sizeof__()
8024
>>> bar.__sizeof__()
9088

原子性的 tuple 對象還可作為字典的鍵

>>> foo = (1,(2,3))
>>> d = {foo: 1}
>>> bar = (1, [2,3]) # 非原子性tuple，因為元組中包含有不可哈希的list
>>> d = {bar: 1}
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

不同點二：同構(gòu) VS 異構(gòu)

tuple 用于存儲異構(gòu)(heterogeneous)數(shù)據(jù)，當(dāng)做沒有字段名的記錄來用，比如用 tuple 來記錄一個人的身高、體重、年齡。

person = ("zhangsan", 20, 180, 80)

比如記錄坐標(biāo)上的某個點

point = (x, y)

而列表一般用于存儲同構(gòu)數(shù)據(jù)(homogenous)，同構(gòu)數(shù)據(jù)就是具有相同意義的數(shù)據(jù)，比如下面的都是字符串類型

["zhangsan", "Lisi", "wangwu"]

再比如 list 存放的多條用戶記錄

[("zhangsan", 20, 180, 80), ("wangwu", 20, 180, 80)]

因為 tuple 作為沒有名字的記錄來使用在某些場景有一定的局限性，所以又有了一個 namedtuple 類型的存在，namedtuple 可以指定字段名，用來當(dāng)做一種輕量級的類來使用。

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