0基础学Python之十四：元组

Hi 大家好，我是王可乐。前面可乐花了三节课的时间给大家讲解了 Python 语言中一个功能非常强大的数据类型：列表。相信大家课后一定都自己动手实践过了吧？编写代码也是一个熟能生巧的过程，只要多练习，你会对各个知识点都有更加深刻的理解。

今天，可乐要给大家介绍一个新的数据类型。在正式开始之前，我们先来看这么一个场景：

假设我有一个列表，我想通过对这个列表简单的改动得到一个新的列表，同时我还想保持原始的列表不发生变化。我应该怎么做呢？

我想大家的直觉一定是：再建一个列表，然后在新列表里做操作。我们来看看是否能达到我们预期的效果。

明明是在修改 x2，为什么 x1 会变化？这里可乐要给大家讲一点关于数据存储的相关知识。

我们知道，在程序运行过程中，程序的数据是存在内存里的。我们可以把内存理解成一个存放数据的街道，在内存的世界里，我们通过街道门牌号，也就是地址来找到一份数据。程序执行过程中，要访问某个数据时，CPU 通过查询这份数据的地址来找到数据在内存中的位置，然后再执行读取操作。

可以这么简单理解，程序中的变量实际上保存的就是数据在内存中的地址。而我们的 x2 = x1 这个操作，实际上是把列表 x1 的存储地址赋值给了 x2。所以这两个变量指向的是同一个存储地址。这就解释了为什么，当 x2 指向的列表数据发生改变的时候，x1 也会发生改变

Python 提供了 id 这个内置函数来查看变量的存储地址，我们来试一下。

可以看到，内存中的地址是用一个数字来表示的。我们先不用管这个数字，大家可以看到 x1 和 x2 的内存地址是一样的。因此，修改 x2 地址上的列表，就等同于修改 x1 上的列表。

那么上面这个场景我们应该怎么来实现呢？我们可以用列表的 copy() 函数来复制一份列表到新的内存地址上，也可以利用列表的分片功能，像这样(边念边输入下面的代码)赋值 x2，它的存储位置就和 x1 不同了。大家可以自己动手实践一下。

从这个例子里大家可以看到，我们在写程序的过程中，会遇到各种各样的问题。有些隐藏地较深的问题，查起来会很费时间和精力。那么为了尽可能少地陷入这种境地之中，一个比较好的策略就是在写代码时做好限制，防止后续由于疏忽带来一些不容易发现的 Bug。比如上面这个例子，如果你希望 x1 中的数据是不能修改的，那你可以使用元组，而不是列表来存储这些数据。

元组（英文叫 Tuple），就是我们今天要讲的新的数据类型。它是一种“不能修改”的列表。这个数据类型的基本操作和列表类似，唯一的不同是，这个数据类型不能做任何修改，所有的修改都会引发系统报错。我们来看一下：

这样我们就定义了一个元组。可以看到，列表是用方括号包住的，而元组是用圆括号包住的。和列表一样，元组里可以包含多种类型的数据，甚至也可以包含列表和元组。

我们仍然可以用下标索引对列表元素进行访问，也可以用分片的方式来取出部分连续的元素，当然取出的元素仍然是元组。例如：

此外，我们也仍然能使用 max，min，sum 这些内置函数来对元组进行对应的操作，例如：

但是，如果你尝试对元组进行修改，Python 则会报错。例如，还是刚才的元组 y：

大家可以看到，如果你使用元组来保存数据，就不用再担心数据被不小心修改了。不过，我们说的元组中数据不能修改，只是元组中的元素值不能修改，如数字、字符串、内存地址等。

如果我们的元组中有一个元素是列表，我们只是不能把这个列表改为其他内存地址上的其他列表，但是我们还是可以修改这个列表内部的元素的，大家可以在自己的 Python Shell 里尝试一下哦。

元组虽然是不可变的，但是我们可以将元组变成列表，也可以将列表变成元组。例如，我们看下面的例子：

那么，为什么我们需要一个“不能修改的列表”呢？除了上面说到的原因，即不可修改的数据类型可以防止程序员疏忽造成的意外错误。另一个原因是，元组的运行效率比列表要高。例如：

这里，可乐用 import 语句引入了一个外部模块 timeit。大家暂时不需要对这个模块有太多理解，只要了解 timeit 模块中的 timeit() 函数，可以来评估 Python 语句的运行速度就可以了。我们来看一下：

默认情况下，timeit() 函数的原理是对传入的 Python 语句做一百万次执行操作，并记录所消耗的时间。大家可以看到，仅仅是初始化的语句，操作列表的耗时就接近元组的四倍。而事实上，元组在执行效率方面的优势，就是靠“不能修改”而得来的。

编程是一个不断选择，不断取舍的过程，在这个过程中你会遇到很多的问题，你也会有很多自己的思考。特别是，当你的学习深入，问出更多的为什么，并且找到答案时，你会发现自己的能力在不断提升。

所以，可乐希望大家能够多思考，多问为什么，也多自己动手寻找答案。这样，你的编程水平会飞速提高的。

好了，今天的课程我们讲了一个新的数据类型，元组。我们还聊到了 Python 语言中为什么会有这个数据类型的原因。希望大家课后能思考一下，元组适合利用在哪些实际的编程场景里。

今天的内容就是这么多了，记得关注我们的公众号“可乐编程”哦。如果你觉得课程内容比较有趣，请转发给你的朋友们，可乐感谢大家的支持，我们下次课再见！

往期课程：

《0基础学Python之十三：列表（下）》

《0基础学Python之十二：列表（中）》

《0基础学Python之十一：列表（上）》