Python入门:认识列表和元组

目录

• 列表的特性
• 元组的特性
• 两者支持的操作
• 负数索引
• 切片操作
• 随意嵌套
• 相互转换
• 常用内置函数
• 存储方式的差异
• 性能对比
• 两者的使用场景
• 总结
• 提问：两个创建空列表的方法，哪个更快。

列表和元组，都是一个可以放置任何数据类型的有序集合。

列表的特性

动态的（mutable）：长度大小不固定，可以随意地增加、删减或者改变元素。

会修改原来列表中的元素，而不会创建新的列表。

# 新建一个列表
l = [1, 2, 'hello', 'world']
# 输出列表
l
# 显示内容
[1, 2, 'hello', 'world']
# 访问列表元素
l[3] = 3 # 列表允许访问第4个元素，并修改
# 输出列表
l
# 显示内容
[1, 2, 'hello', 3]
# 添加元素
l.append(5) # 把元素5 添加到列表后面
# 输出列表
l
# 显示内容
[1, 2, 'hello', 3, 5]

元组的特性

静态的（immutable）：长度大小固定，无法增加删减或者改变。

若要改变元组内的数据，只能新开一块内存，新建一个元组。

# 新建一个元组
tup = ('jason', 22)
# 输出元组
tup
# 显示内容
('jason', 22)
# 不能对元组直接操作，需要新建一个新元组
net_tup = tup + (5, ) # 创建新的元组new_tup 后，以此填充元素，新增元素后的',' 不可以省略
# 输出元组
net_tup
# 显示内容
('jason', 22, 5)

两者支持的操作

负数索引

列表和元组都支持负数索引，-1 表示倒数第一个元素，-2 表示倒数第二个，以此类推。

l = [1, 2, 'hello', 3, 5]
l[-1] # 列表的负数索引
# 显示内容
5
tup = ('jason', 22)
tup[-1] # 元组的负数索引
# 显示内容
22

切片操作

切片操作指的是，输出规定范围内 [start : end]的所有元素，但不包含最后一位。

例如 [0:3] 就是从下标0 开始，一直输出到下标2（3-1） 。

l = [1, 2, 'hello', 3, 5]
l[0:3] # 列表的切片操作
# 显示内容
[1, 2, 'hello']
tup = ('jason', 22)
tup[0:2] # 元组的切片操作
# 显示内容
('jason', 22)

随意嵌套

new_l = [[1, 2, 3], [4, 5]] # 嵌套列表
new_l
# 显示内容
[[1, 2, 3], [4, 5]]
new_tup = ((1, 2, 3,), (4, 5, 6)) # 嵌套元组
new_tup
# 显示内容
((1, 2, 3), (4, 5, 6))

相互转换

list((1, 2, 3)) # list() 函数把元组转化成列表
tuple([1, 2, 3]) # tuple() 函数把列表转化成元组

常用内置函数

count(item) 统计列表 / 元组中 item 出现的次数

• index(item) 返回列表 / 元组中 item 第一次出现的索引
• list.reverse() and list.sort() 只能对列表应用
  • list.reverse() 原地倒转列表
  • list.sort() 排序
• reversed() and sorted()
  • reversed() 对列表 / 元组进行倒转
    • 返回一个倒转后的迭代器，使用list() 将其转换成列表
• sorted() 对列表 / 元组进行排序
  • 返回排好序的新列表

存储方式的差异

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

存储同样的内容，列表却比元组多用了16字节。

• 列表是动态，需要指针来指向对应的元素。
• 列表它可变，需要额外存储已经分配的长度大小，追踪列表空间使用的情况，当空间不足时，可以及时分配额外空间。
• 存储指针的空间长度的存储空间各为8 字节。

列表初始空间是：40，添加字符后会扩展4个元素的空间：32，所以是：72字节。当需要存储的元素空间大于存储空间时，列表会新增4个元素的空间：32。

这样的增加 / 删减操作机制（over-allocating）保证了其操作的有效性，增加 / 删减的时间复杂度均为O（1）

性能对比

元组比列表更加轻量级一些，从总体来讲，元组的性能速度要略优于列表。

Python 会在后台对静态数据做一些资源缓存（resource caching）

垃圾回收机制，当一些变量不被使用了，Python 就会回收它们所占用的内存，返还给操作系统，以便其他变量或其他应用使用。

但元组不被使用并且占用空间不大时，Python 会暂时缓存这一部分。下次调用时，Python 会直接用这块缓存的内存空间，大大加快程序的运行速度。

初始化一个相同元素的列表和元组，元组的速度比列表快5倍。

索引操作，两者速度差别非常小，几乎可以忽略不计。

增加 / 删减或改变元素，列表更优。元组需要新建一个元组。

两者的使用场景

存储的数据和数量不变，选用元组合适。存储的数据或数量是可变的，选择列表更合适。

总结

列表和元组都是有序，可以存储任何数据类型的集合。

区别：

列表是动态，长度可变。可以增加、删除、修改元素，存储空间略大于元组，性能略逊于元组。

元组是静态的，长度固定。不可以对元素进行操作，元组对于列表来说更加轻量级，性能稍优。

提问：两个创建空列表的方法，哪个更快。

# option A
empty_list = list()
# option B
empty_list = []

自答：我认为option B 更快一些，它直接创建了一个空列表。但option A 是通过list() 进行转换的。

解答：[ ] 是一个内置的C 函数，直接被调用。而list 是一个function call，Python 的function call 会创建stack，并且进行一系列参数检查的操作，比较expensive。

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