Python3 元组

Python3 元组（Tuple）

🎯 学习目标

掌握 Python 中元组的定义、操作方法及实际应用场景，理解其不可变性与结构化数据处理能力。能够在项目中灵活使用元组进行函数返回值管理、数据打包与解包等操作。

🔑 核心重点

分类	内容
基本结构	使用 `()` 或 `tuple()` 创建元组
不可变性	一旦创建，不能修改内容
操作方法	索引访问、切片、拼接、查找、排序等
实际应用场景	函数多返回值、数据集合保护、作为字典键、命名元组模拟结构体
性能优化技巧	元组比列表更轻量，适用于只读数据场景

📚 详细讲解

一、什么是元组？

元组（Tuple）是 Python 中用于存储多个元素的不可变序列类型。与列表不同，元组一旦创建，就不能进行增删改操作。

✅ 定义方式：

t1 = (1, 2, 3)
t2 = ("apple", "banana", "cherry")
t3 = (1, "two", True)  # 混合类型元组
t4 = tuple(range(5))   # 使用构造函数：(0, 1, 2, 3, 4)
t5 = (42,)             # 单个元素必须加逗号，否则不是元组

📌 特点：

不可变（immutable）
可以包含任意类型的数据
支持索引和切片
可作为字典的键（因为不可变）

二、元组的基本操作

✅ 1. 访问元素（索引）

colors = ("red", "green", "blue")
print(colors[0])    # 输出：red
print(colors[-1])   # 输出：blue

⚠️ 越界访问会抛出 IndexError

✅ 2. 切片操作（slice）

nums = (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)
print(nums[2:5])    # 输出：(2, 3, 4)
print(nums[:3])     # 输出：(0, 1, 2)
print(nums[::2])    # 输出：(0, 2, 4, 6, 8) （步长为2）

✅ 3. 拼接与重复

a = (1, 2)
b = (3, 4)
print(a + b)        # 输出：(1, 2, 3, 4)
print(a * 2)        # 输出：(1, 2, 1, 2)

✅ 4. 成员判断

fruits = ("apple", "banana", "cherry")
print("apple" in fruits)      # True
print("grape" not in fruits)  # True

三、元组常用方法与函数

方法名	描述	示例
`len(t)`	返回元组长度	`len((1, 2, 3)) → 3`
`t.index(x)`	查找元素首次出现的位置	`(10, 20, 30).index(20) → 1`
`x in t`	判断元素是否存在于元组中	`"apple" in fruits`
`t.count(x)`	统计元素出现次数	`(1, 2, 1, 3).count(1) → 2`
`sorted(t)`	返回排序后的新列表	`sorted((3, 1, 2)) → [1, 2, 3]`
`max(t)` / `min(t)`	返回最大/最小值	`max((5, 2, 8)) → 8`

四、元组的拆包与结构化赋值

✅ 基本拆包：

point = (3, 4)
x, y = point
print(f"x = {x}, y = {y}")

✅ 忽略部分值：

_, _, z = (10, 20, 30)
print(z)  # 输出：30

✅ 扩展拆包（Python 3.5+）：

first, *rest = (1, 2, 3, 4)
print(first)   # 输出：1
print(rest)    # 输出：[2, 3, 4]

五、命名元组（Named Tuple）

使用 collections.namedtuple 创建具有字段名称的元组，提高代码可读性。

✅ 示例：

from collections import namedtuple

Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(3, 4)
print(p.x, p.y)  # 输出：3 4

📌 应用：

数据结构建模（如坐标、记录）
替代简单类对象
函数返回多个命名值

六、元组 vs 列表

特性	元组（tuple）	列表（list）
是否可变	❌ 不可变	✅ 可变
内存占用	更小	稍大
适用场景	只读数据、函数返回值、字典键	动态数据、频繁修改
性能	更高效	修改时性能较低
可哈希（hashable）	✅ 是	❌ 否

⚠️ 注意事项

元组中的元素不可替换或删除，但若元素本身是可变对象（如列表），仍可修改其内容。
若需频繁修改数据，请使用列表；若只是读取，优先使用元组。
元组可以作为字典的键，而列表不可以。
使用元组可以防止数据被意外修改，增强程序安全性。
在函数参数传递中，元组适合用于表示固定结构的数据。

🧪 实际案例分析

📌 场景：从数据库查询结果中提取用户信息并展示

假设我们从数据库中获取了如下用户信息（姓名、年龄、城市）：

users = [
    ("Alice", 25, "Beijing"),
    ("Bob", 30, "Shanghai"),
    ("Charlie", 22, "Guangzhou")
]

目标：遍历并输出格式化信息

for name, age, city in users:
    print(f"{name} 年龄：{age}，来自：{city}")

📌 输出示例：

Alice 年龄：25，来自：Beijing
Bob 年龄：30，来自：Shanghai
Charlie 年龄：22，来自：Guangzhou