列表是可以修改的,列表非常适合用于存储程序运行期间可能变化的数据集。但是有时候也需要创建一个不可修改的元素,元组可以满足这种需求。Python将不能修改的值称为不可变的,而不可变的列表被称为元组(tuple)。也就是说,元组是属于列表的一种,所以元组具备列表的一些特性,比如可以使用索引来访问元素,也具备列表的方法sort()方法,只是其元素的值不可变,因为值不可变,也就没有列表的append()、insert()这样的方法。
不可变的元组有什么意义?因为元组不可变,所以代码更安全。如果可能,能用元组代替列表就尽量用元组。
8.1 定义元组
8.1.1 语法
元组的定义非常简单,使用圆括号来标识。例如,定义一个大小不变的三角形,将其三边长存储在一个元组中:
triangle.py
① triangles = (10,6,8)
② print(triangle[0])
③ print(triangle[1])
④ print(triangle[2])
第①行 定义了一个元组,然后通过索引分别打印元素,使用的语法与访问列表元素的语法是相同的:
10
6
8
元组的元素值是不可变的,如果更改会发生什么呢?例如:
① triangles = (10,6,8)
② triangle[0] = 100
第②行 试图更改元组的第一个元素的值,导致Python返回类型错误消息。试图修改元组的操作是不允许的,因此Python指出不能给元组的元素赋值:
Traceback (most recent call last):
File "/Users/cunxi/Desktop/triangles.py", line 3, in
triangle[0] = 100
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
8.1.2 元组不可变的含义
元组不可变,不能只按表面上的意思去理解,元组的不可变,指的是元素的指向永远不可变。
numbers.py
numbers = (5,6,[9,2])
numbers[2,0] = 0
numbers[2,1] = 1
print(numbers)
运行上述代码,结果会是什么?
是 (5,6,[9,2]) ?
还是 (5,6,[0,1]) ?
执行结果:
(5,6,[0,1])
这个元组numbers定义的时候有3个元素,分别是5、6、[9,2],[9,2]是一个列表。不是说元组一旦定义后就不可变了吗?怎么后来又变了?
我们先看看定义的时候元组包含的3个元素:
当我们把列表的元素9和2修改为0和1后,元组变为:
表面上看,元组的元素确实变了,但其实变的不是元组的元素,而是列表的元素。元组一开始指向的列表并没有改成别的列表,所以,元组所谓的“不变”是说,元组的每个元素,指向永远不变。即指向5,就不能改成指向6,指向一个列表,就不能改成指向其他对象,但指向的这个列表本身是可变的!
理解了“指向不变”后,要创建一个内容也不变的元组怎么做?那就必须保证元组的每一个元素本身也不能变。
8.1.3 元组定义的陷阱
元组定义有一个陷阱,当你定义一个元组时,在定义的时候,元组的元素就必须被确定下来,下面的例子演示这个陷阱,代码在终端演示:
>>> t = (1,2,3)
>>> t
(1,2,3)
如果要定义一个空的元组:
>>> t = ( )
>>> t
( )
但是,要定义一个只有1个元素的元组,这么定义是错误的:
>>> t = (1)
>>> t
(1)
上述定义的不是元组,而是1这个数!因为()既可以表示元组,也可以表示数学公式中的小括号,这就产生了歧义,Python规定,在这种情况下,按小括号进行计算,计算结果自然是1。
所以,只有1个元素的元组定义时必须加一个逗号,来消除歧义:
>>> t = (1,)
>>> t
(1,)
Python在显示只有1个元素的元组时,也会加一个逗号,以免被误解成数学计算意义上的括号()。
8.2 遍历元组中的所有元素
像列表一样,同样可以使用for循环来遍历元组中的元素:
triangles = (10,6,8)
for triangle in triangles:
print(triangle)
就像遍历列表时一样,Python返回元组中的所有的元素:
10
6
8
8.3 修改元组变量
虽然不能修改元组的元素值,但可以给存储元组的变量赋值。因此,如果要修改前面的三角形的边长,可以重新定义整个元组:
# -*- coding:utf-8 -*-
triangles = (10,6,8)
print("原始尺寸的三角形:")
for triangle in triangles:
print(triangle)
triangles = (3,4,5)
print(" 修改尺寸后的三角形:")
for triangle in triangles:
print(triangle)
先定义了一个元组,并将其存储的边长打印了出来;然后,将一个新的元组存储到变量triangles 中,并打印新的边长。这次,Python没有报错,因为给元组变量赋值是合法的:
原始尺寸的三角形:
10
6
8
修改尺寸后的三角形:
3
4
5
元组是更简单的数据结构,如果在程序运行期间需要存储一组不变的值,可以使用元组。
但是,如果每次要改变边长时,都要重新定义一个新的边长元组并赋值,是比较麻烦的,那么,如何利用 前面讲到的 8.1.2 元素不可变的含义 来重新改写上述代码呢?请先思考一下,有助于理解元素不可变的含义,我这里也给出参考实例。
实例:
# -*- coding:utf-8 -*-
# 定义三角形函数
def triangles(a,b,c):
triangle = (a,b,c)
print(triangle)
triangles(10,6,8)
triangles(5,6,4)
执行结果:
(10, 6, 8)
(5, 6, 4)
虽然 函数内部triangle 是一个元组,但其a,b,c的值却可以被改变。随着编程的深入,会越来越多的去了解并掌握一些更深层的东西,比如变量存储的方式,变量是怎么存储的呢?它一定有一个存储地址吧,类似于每一户人家都有门牌号一样。现在不了解没关系,以后再说。
8.4 实例练习
实例1:
① 有一家餐厅,只提供4种套餐,请将其存储在一个元组中。
② 使用for循环,将这四种套餐都打印出来
③ 尝试修改其中的一个元素,验证是否可以修改成功
④ 使用len()方法计算元组的长度,是否为4
实例2:
元组具备列表的一些特性,比如,可以使用min()、max()方法,可以使用负数访问倒数第几个元素,使用切片截取元组的部分元素,请自行尝试。
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