[Python] list vs tupple

前言

列表（list）和　元组（tupple） 是 Python 中常见的两种数据结构．这两者使用方法有一定的相似，俩者都是 Python 内置类型，都可以保存数据集合，都可以保存复合数据，我们同样可以通过索引去访问它们．

那么问题来了，俩者究竟有区别吗？？？

list 和 tupple 的区别

首先回答问题.list 和 tupple 有区别吗?答案是肯定的,两者有区别. list 和 tupple 的本质区别在于，前者是一个可变对象而后者是一个不可变对象。

什么是可变对象和不可变对象呢？简单地来说，可变对象就是创建之后可以修改，而不可变对象则是创建之后不允许在修改。

没关系，让我们看一下例子

首先创建一个 list

>>> a = ["a","b","c","d"]

接着我们试着修改一下上面的 list , 将 b 改成 e，看看会发生什么

>>> a[1] = "e"
>>> a
['a', 'e', 'c', 'd']

好像什么都没有发生~~

没关系，我们再来创建一个 tupple

>>> b=("a","b","c","d")

同样地，让我们将 tupple 中的 b 改成 e

>>> b[1]="2"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

为什么同样的赋值操作，在 tupple 中会出现错误呢？原因就是我们上面说到的 tupple 是不可变对象，创建之后不能修改。

有个小伙伴看见了

然后给我写了一段下面的代码

>>> b=("a","b","c","d")
>>> b=("a","e","c","d")
>>>b
>>>("a","e","c","d")

这样子是不是做到了修改 tupple 中的第2个元素呢？答案是否定的，为什么呢？别着急往下看

可变对象和不可变对象

在开始下面的内容之前，需要牢记一句话，Python 中的变量是对在内存中 Python 对象的引用

以我们上面的列表 a 为例

>>> a = ["a","b","c","d"]

它在内存中实际表现如下图

如果需要获取列表 list 在内存的实际位置，我们可以借用内置函数 id()

>>> a=["a","b","c","d"]
>>> id(a)
4557552456

现在我们去修改一下 a[1] 的值，然后再用 id() 这个函数去获取 a 在内存的地址，你会发现它的值没有改变，仍然指向相同位置

>>> a[1] = "e"
>>> id(a)
4557552456

整个过程如下图

接下来我们看一下对 tupple 进行同样的操作会有什么变化

>>> a=("a","b","c","d")
>>> id(a)
4557412296
>>> a=("a","e","c","d")
>>> id(a)
4557586504

不难发现，再修改之后指向内存中的地址发生了改变，这意味着这个时候变量 a 指向了一个全新的对象。

如果觉得难以理解，没有关系，看下面的图

这个时候如果没有其它变量指向之前的 tupple,Python 的 GC 将会把旧的 tupple 从内存中完全删除.

为什么需要 list 和 tupple ？

其实更贴切的应该问，为什么需要可变对象和不可变对象呢？

1. 添加元素效率

从上面的内容，我们知道一旦创建了 tupple，这个时候任何修改操作都会去创建新的对象，然后变量重新指向新的对象，假设添加的元素足够多，其效率可想而知。这里的添加是指如下的操作( tupple 本身没有添加的方法)

a = ()
for i in range(num):
    a = a + (i,)

2. debugger 难度

在之前的 [直接赋值，深拷贝和浅拷贝] 中提到可变对象,修改赋值后的变量,会对原有的变量造成影响,会导致其 value 值的改变,在实际开发过程中很容易被忽略

>>> a = [1, 3, 5, 7]
>>> b = a
>>> b[0] = -10
>>> a
[-10, 3, 5, 7]

什么时候去使用 tupple 和 list

总结一下，list 和 tupple 的使用场景

1. tupple 不存在添加和删除的操作，更不存在修改的操作，如果有这些需求，不用使用 tupple，去用 list
2. 如果只是遍历的话， tupple 的速度是比 list 要快的
3. 如果你有些数据是需要写保护，不希望在运行过程中被修改的话，用 tupple
4. tupple 可以用来做 dict 的 key 的，准确的说，所有不可变对象都可以，而 list 不可以

参考

https://learnbatta.com/blog/why-tuple-is-faster-than-list-in-python-22/

https://www.afternerd.com/blog/difference-between-list-tuple/

https://www.programiz.com/python-programming/list-vs-tuples