Python中元组的概念及应用小结

1.元组的概念

Python中的元组和列表很相似，元组也是Python语言提供的内置数据结构之一，可以在代码中直接使用。

元组和列表就像是一个孪生兄弟，表现形式和使用上都大差不差，但是两者又有非常明显的区别：

• 元组是用小括号表示的，列表的小括号还可以直接省略，而列表是使用中括号表示的，列表的中括号必须存在。
• 元组的对象是不可变类型的，也就是说，一旦定义了元组，元组中的数据时不能进行更改的。
• 列表中的对象是可变类型的，定义了列表之后，可以对列表中的数据进行增删改。

一个元组中也会定义很多个数据元素，每个数据元素也都可以通过索引的方式获取，也有正数、负数索引一说。

当一个元组中的数据元素是一个列表时，对于元素是不允许修改的，但是元素中列表的数据时可以被修改的，有种多维列表的概念，这个列表在元组中相当于一个子列表，这种情况在下面的操作中会进行演示。

问题来了，既然元组和列表那么的相似，为什么还要设计元组这种数据结构呢？

其实也并不难理解，元组的对象是不可变类型的，一旦创建了元组这种不可变类型的对象，对象中的所有数据将不能修改，也能够避免由于修改数据从而引发的Bug错误，此外，对于不可变类型的对象值，在多并发的环境下是不需要加锁的，因为它的数据不可能会被改变，因此多并发的时候就不需要加锁，从而避免并发1修改了数据并发2依旧是旧数据。

因此在程序中我们也要尽量使用不可变类型的对象。

当元组中存在一个列表对象时，为什么列表中的元素可以被修改？不是说元组的对象是不可变类型吗？

因为一个元组中有很多个元素，列表呢只属于其中的一个元素，对应一个索引，对于元组而言存储的是引用元素所在内存中的地址，存储引用的内存地址是不会被改变的，也就意味着元组中的元素定义好之后，不能再添加、删除元组中的对象元素，但是列表只是元组中的一个元素，即使修改列表的数据也不会对元组中的对象元素有改动，根据列表的特点以及列表有自己的数据结构，就可以对元组中元素为列表的对象进行修改。

2.元组的基本使用

在前面说了那么多的理论，例如元组用小括号表示，元组的特性等等，在本小结，我们通过案例来是验证。

2.1.定义一个元组

元组用小括号定义。

#定义一个元组
mytuple = ("jiangxl", 123, "python")
print(mytuple)

#输出结果：('jiangxl', 123, 'python')

定义元组时小括号可以省略。

mytuple = "jiangxl", 123, "python"
print(mytuple)

#输出结果：('jiangxl', 123, 'python')

2.2.定义一个空元组

可以使用()表示一个空元组，也可以使用tuple()函数定义一个空元组

mytuple = ()
print(mytuple)

print(tuple())

2.3.元组的元素是不可变的

元组中的对象元素是不可变的，已定义好的元组，其中的元素是不能被修改的，如下所示：

mytuple = ("jiangxl", 123, "python")

#尝试修改索引为1的元素
mytuple[1] = 678

直接回抛出错误：TypeError: ‘tuple’ object does not support item assignment

2.4.当元组中的元素是一个列表时列表中的元素可变

当一个元组中的元素是一个列表时，这个列表相当于元组的一个元素，面向一个索引，此时这个列表相当于多维列表中子列表的概念，有自己的索引分布，因此当元组中的元素是列表时，这个列表中的元素可以改变。

元组会存储元素在内存中的地址，这个地址是不能被修改的，因此可以保证元素在元组中不会改变，但是列表是元组中的一个元素，这个元素对象不变就可以，至于元素中的元素就受列表的特性控制了。

#定义一个元组，其中索引1对应的元素是[1, 2, 3]列表
mytuple2 = ("jiangxl", [1, 2, 3], "python")

#修改[1, 2, 3]列表中1元素为123
'''
    首先找到[1, 2, 3]列表所在元组中的元素对应的索引：mytuple2[1]
    然后在找到元素1对应在列表中的索引：mytuple2[1][0]
'''
mytuple2[1][0] = 123

#打印元组的内容观察是否被修改
print(mytuple2)

#输出结果：('jiangxl', [123, 2, 3], 'python')

2.5.当元组中只定义一个元素时的注意事项

当在元素中只定义一个元素时，有一些注意事项，即使是只定义一个元素，也要在元组中至少包含一个逗号，否则Python就认为我们定义的并非是元组，只是一个字符串。

1）定义元组中只有一个元素且不加逗号

当定义的元组中只有一个元素时，并且没有加逗号，此时Python认为这并不是一个元组，只是一个字符串，()括号也被认为是数学中的括号。

#元组中只有一个元素，且不添加逗号
mytuple = ("jiangxl")

#打印这个元组中的元素
print(mytuple)
#输出结果：jiangxl

#竟然只输出了一个字符串，并不是元组的形式，我们打印这个数据的类型
print(type(mytuple))
#输出结果：<class 'str'>
#发现只是一个字符串类型，并不是元组

2）定义元组中只有一个元素且加逗号

在元组()中只要有一个逗号，Python就认为这是一个元组。

mytuple = ("jiangxl",)

3.列表的所有操作同样适用于元组

元组和列表很类似，几乎一样，只不过元组是不可变的类型，列表能实现的操作，也同样适用于元组。

理论就不再叙说了，不明白的去看前面列表这类操作的理论，说的非常明白了。

1）元组的切片

#元组的切片
mytuple = ("jiangxl", 123, "python", 111, 22, 45, "abc")
print(mytuple[1:4])                 

#输出结果； (123, 'python', 111)

2）查询元组中某个元素的索引

#查询元组中某个元素的索引
mytuple = ("jiangxl", 123, "python", 111, 22, 45, "abc")
print(mytuple.index(123))           

#输出结果；1

3）使用乘法运算符操作列表

#使用乘法运算符操作列表
mytuple = ("jiangxl", 123, "python", 111, 22, 45, "abc")
mytuple2 = mytuple * 2
print(mytuple2)     

#输出结果：('jiangxl', 123, 'python', 111, 22, 45, 'abc', 'jiangxl', 123, 'python', 111, 22, 45, 'abc')

4）使用加法运算符操作列表

#使用加法运算符操作列表
mytuple3 = ("abc", "k8s", "jenkins")
mytuple4 = (123, 456, 789, 111)
print(mytuple3 + mytuple4)         

#输出结果：('abc', 'k8s', 'jenkins', 123, 456, 789, 111)

5）元组之间的比较

元组的比较也是基于元组中的所有元素都是数字的情况下，才能进行比较。

#元组的比较
mytuple5 = (1, 2, 3, 4)
mytuple6 = (1, 2, 5, 8, 9)
print(mytuple5 < mytuple6)

#输出结果：True

6）元组的反转

元组是不可变的类型，不能通过方法reverse实现元组的反转，因为调用类方法会修改元组本身的元素，所以只能通过reversed函数实现反转。

mytuple = ("jiangxl", 123, "python", 111, 22, 45, "abc")
print(list(reversed(mytuple)))            

#输出结果：['abc', 45, 22, 111, 'python', 123, 'jiangxl']

7）元组的排序

元组是不可变的类型，不能通过方法sort实现元组排序，因为调用类方法会修改元组本身的元素，所以只能通过sorted函数实现排序。

元组进行排序时，如果元组中存在字符串类型的元素，那么其他所有的元素无论什么类型，都需要单独用引号引起来，否则不能排序，会抛出错误。

mytuple = (1, 2, 5, 8, 9)
##升序
print(sorted(mytuple))                      
#输出结果：[1, 2, 5, 8, 9]

##降序
print(sorted(mytuple, reverse=True))            
#输出结果：[9, 8, 5, 2, 1]

4.就是想修改元组中的某个元素

元组的对象是不可变类型的，不允许增、删、改，但是我们就是想改元组的对象元素，也是有办法的。

• 重新声明元组，对元素进行增删改
• 使用切片截取元组中需要的元素，然后是还有加法运算符拼接新的对象元素。

第一种方法无需演示，懂得都会，重点看第二种方法。

这种方法的核心思想就是：利用切片（保留元组中想要的元素）+拼接（将多个切片的元组合并）的方式即可对元组中的元素改变。

需求：

​ (“jiangxl”, 123, “python”, 111, 22, 45, “abc”)

有一个元组，对象元素如上所示，我想删掉元组中的“22”和“45”这两个对象元素。

实现思路：

• 我们都知道元组是不可变的类型，不允许修改其中的元素，但是我们就要反其道而行之，运用所学的知识实现这个需求。
• 想删掉元组中的“22”和“45”这两个对象元素，可以使用切片的方式将这两个元素之外的元素从列表中切出来。
• 由于这两个元素前后都有其他元素，一个切片截取22元素之前的其他元素，一个切片截取45元素之后的其他元素。
• 最后通过加法运算符将两个切片合并在一起，形成一个新的元组，此时这个元组中就不包含22”和“45”这两个对象元素。通过切片+拼接的方法就可以将元组中的元素进行删除操作，如果是修改也是同样的方法：切片+拼接。

代码如下：

#定义初始元组
'''
    定义好初始元组后，突然想修改元组中的元素了，但是又不想去调整初始元组，故而通过切片+拼接的方法产生一个新的元组，也就相当于对元组的元素进行改变了。
    需求：删掉元组中的“22”和“45”这两个对象元素
'''
mytuple = ("jiangxl", 123, "python", 111, 22, 45, "abc")


'''
    使用切片截取22元素之前的其他元素，无需指定起始索引，从第一个元素处开始截取，指定结束索引为4
    索引4是元素22的索引，指定结束元素是4，结束元素不会被纳入切片
'''
mytuplestart = mytuple[:4]

'''
    22元素之前的全部元素都截取出来后，还要对45之后的元素进行截取，因为我们只是不想要22和45了，45之后还有其他的元素
    指定开始索引为6，索引为6的元素是abc，完美避开了22和45这两个元素，不指定结束索引，一直切片到最后一个元素
'''
mytuolestop = mytuple[6:]

'''
    使用加法运算符将两个切片拼接在一起，形成新的元组
'''
mytuplenew = mytuplestart + mytuolestop
print(mytuplenew)

#输出结果：('jiangxl', 123, 'python', 111, 'abc')