Python 中列表與元組的區別及應用場景
作者：手把手PythonAI編程
本文詳細介紹了 Python 中列表和元組的區別及其應用場景，通過實際的代碼示例，我們展示了如何使用列表和元組，并探討了它們的性能差異。
列表和元組是 Python 中兩種非常常用的數據結構，它們都可以用來存儲多個元素。但是，它們之間有一些重要的區別，適用于不同的場景。今天我們就來詳細探討一下列表和元組的區別及其應用場景。
1. 基本定義
列表(List)：
- 列表是可變的數據結構，可以修改、添加或刪除其中的元素。
- 列表使用方括號 [] 來表示。
- 列表中的元素可以是任意類型，包括數字、字符串、其他列表等。
# 創建一個列表
my_list = [1, 2, 3, 'Python', [4, 5]]
print(my_list) # 輸出: [1, 2, 3, 'Python', [4, 5]]
# 修改列表中的元素
my_list[0] = 10
print(my_list) # 輸出: [10, 2, 3, 'Python', [4, 5]]
# 添加元素
my_list.append(6)
print(my_list) # 輸出: [10, 2, 3, 'Python', [4, 5], 6]
# 刪除元素
my_list.remove('Python')
print(my_list) # 輸出: [10, 2, 3, [4, 5], 6]元組(Tuple)：
- 元組是不可變的數據結構，一旦創建后不能修改其內容。
- 元組使用圓括號 () 來表示。
- 元組中的元素也可以是任意類型。
# 創建一個元組
my_tuple = (1, 2, 3, 'Python', [4, 5])
print(my_tuple) # 輸出: (1, 2, 3, 'Python', [4, 5])
# 嘗試修改元組中的元素（會報錯）
# my_tuple[0] = 10 # TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
# 可以訪問元組中的元素
print(my_tuple[0]) # 輸出: 12. 性能差異
由于列表是可變的，因此在執行插入和刪除操作時，性能可能會受到影響。而元組是不可變的，因此在某些情況下，元組的性能會更好。
import timeit
# 測試列表的性能
list_time = timeit.timeit(stmt="[1, 2, 3].append(4)", number=1000000)
print(f"列表插入時間: {list_time:.6f}秒")
# 測試元組的性能
tuple_time = timeit.timeit(stmt="(1, 2, 3) + (4,)", number=1000000)
print(f"元組拼接時間: {tuple_time:.6f}秒")3. 使用場景
列表適用場景：
- 需要頻繁修改數據的情況，例如動態添加或刪除元素。
- 存儲一組有序且可能變化的數據。
# 示例：管理一個購物車
shopping_cart = ['蘋果', '香蕉', '橙子']
shopping_cart.append('葡萄')
print(shopping_cart) # 輸出: ['蘋果', '香蕉', '橙子', '葡萄']
# 移除已購買的物品
shopping_cart.remove('香蕉')
print(shopping_cart) # 輸出: ['蘋果', '橙子', '葡萄']元組適用場景：
- 數據不需要修改的情況，例如配置信息、常量等。
- 提高性能，特別是在大量數據的情況下。
- 作為字典的鍵，因為字典的鍵必須是不可變的。
# 示例：存儲用戶信息
user_info = ('Alice', 25, 'Engineer')
print(user_info) # 輸出: ('Alice', 25, 'Engineer')
# 使用元組作為字典的鍵
user_dict = {
('Alice', 25): 'Engineer',
('Bob', 30): 'Manager'
}
print(user_dict[('Alice', 25)]) # 輸出: Engineer4. 轉換
在某些情況下，你可能需要將列表轉換為元組或將元組轉換為列表。Python 提供了 list() 和 tuple() 函數來實現這一點。
# 列表轉元組
my_list = [1, 2, 3, 4]
my_tuple = tuple(my_list)
print(my_tuple) # 輸出: (1, 2, 3, 4)
# 元組轉列表
my_tuple = (1, 2, 3, 4)
my_list = list(my_tuple)
print(my_list) # 輸出: [1, 2, 3, 4]5. 實戰案例：學生信息管理系統
假設我們要開發一個簡單的學生信息管理系統，需要記錄學生的姓名、年齡和成績。我們可以使用列表和元組來實現這個系統。
# 定義一個學生類
class Student:
def __init__(self, name, age, grades):
self.name = name
self.age = age
self.grades = grades
def display(self):
print(f"姓名: {self.name}, 年齡: {self.age}, 成績: {self.grades}")
# 創建一個學生列表
students = [
Student('Alice', 20, (90, 85, 95)),
Student('Bob', 22, (80, 75, 85)),
Student('Charlie', 21, (85, 90, 92))
]
# 顯示所有學生的信息
for student in students:
student.display()在這個案例中，我們使用了列表來存儲多個學生對象，每個學生對象的 grades 屬性是一個元組，因為成績在錄入后不會改變。
總結
本文詳細介紹了 Python 中列表和元組的區別及其應用場景。列表是可變的數據結構，適用于需要頻繁修改數據的場景;而元組是不可變的數據結構，適用于數據不需要修改的場景。通過實際的代碼示例，我們展示了如何使用列表和元組，并探討了它們的性能差異。
責任編輯：趙寧寧
來源：
手把手PythonAI編程
