python中的可不可变，可不可哈希，可不可修改

在 Python 中，可不可变性、可不可哈希性、以及是否支持修改是理解数据类型行为的关键。以下是对这些特性的详细分析，包括定义、例子和它们之间的联系。

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1. 可变性 vs 不可变性

定义

• 可变性：可变类型的数据可以直接修改，而不会改变其引用（内存地址）。
• 不可变性：不可变类型的数据在创建后无法直接修改，任何“修改”操作都会创建一个新对象，改变其引用（内存地址）。

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特性对比

特性	可变类型	不可变类型
修改内容	支持修改，内存地址不变	不支持直接修改，修改会生成新对象
性能	较慢（涉及到原地修改操作）	较快（不需要考虑原地修改问题）
线程安全	不安全（多线程中可能被修改）	安全（无法修改，线程独立性好）

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常见数据类型分类

可变类型	不可变类型
list（列表）	int（整数）
dict（字典）	float（浮点数）
set（集合）	str（字符串）
bytearray（字节数组）	tuple（元组）
自定义类（大多可变）	frozenset（冻结集合）
	bytes（字节序列）

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例子

1. 可变类型：列表

   lst = [1, 2, 3]
   print(id(lst))  # 查看内存地址
   lst.append(4)
   print(id(lst))  # 内存地址未变
   print(lst)  # [1, 2, 3, 4]
   

2. 不可变类型：字符串

   s = "hello"
   print(id(s))  # 查看内存地址
   s += " world"  # 修改后生成新对象
   print(id(s))  # 内存地址改变
   print(s)  # "hello world"
   

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2. 可哈希性 vs 不可哈希性

定义

• 可哈希性：一个对象是否可以生成一个固定的哈希值（通过 hash() 函数计算）。可哈希对象可以用作字典的键或者存入集合。
• 不可哈希性：对象无法生成固定哈希值，因此不能作为字典的键或存入集合。

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特性对比

特性	可哈希对象	不可哈希对象
可变性	通常是不可变类型	通常是可变类型
哈希值	哈希值固定（__hash__方法）	无法生成固定哈希值
使用场景	可作为字典键或集合元素	不可用作字典键或集合元素

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常见数据类型分类

可哈希类型	不可哈希类型
int, float, bool	list（列表）
str, bytes	dict（字典）
tuple（所有元素可哈希时）	set（集合）
frozenset	bytearray（字节数组）
NoneType（如 None）	自定义类（默认不可哈希）

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例子

1. 可哈希对象

   t = (1, 2, 3)
   print(hash(t))  # 元组是可哈希的
   d = {t: "value"}  # 元组作为字典键
   print(d)
   

2. 不可哈希对象

   lst = [1, 2, 3]
   # print(hash(lst))  # 会报错：TypeError: unhashable type: 'list'
   s = {lst}  # 报错，列表不可存入集合
   

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3. 是否支持修改

定义

• 支持修改：类型的内容可以直接增删改，操作后对象引用不变（通常是可变类型）。
• 不支持修改：类型的内容一旦创建不可更改（通常是不可变类型）。

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特性对比

特性	支持修改	不支持修改
修改操作	增删改操作直接修改原对象	任何修改操作生成新对象
内存地址	修改后地址不变	修改后地址发生变化

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常见数据类型分类

支持修改类型	不支持修改类型
list（列表）	str（字符串）
dict（字典）	tuple（元组）
set（集合）	frozenset（冻结集合）
bytearray（字节数组）	bytes（字节序列）

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例子

1. 支持修改

   d = {"key": "value"}
   print(id(d))  # 查看字典地址
   d["new_key"] = "new_value"
   print(id(d))  # 地址不变
   print(d)  # {"key": "value", "new_key": "new_value"}
   

2. 不支持修改

   t = (1, 2, 3)
   # t[0] = 0  # 会报错：TypeError: 'tuple' object does not support item assignment
   

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三者之间的联系

1. 可变性与可哈希性

   • 通常 可变类型是不可哈希的，因为它们的值可能改变，哈希值会失效。
   • 例如，列表是可变的，所以不可哈希；而元组是不可变的，所以可哈希（前提是元素也可哈希）。

2. 是否支持修改与可变性

   • 可变类型：通常支持修改。
   • 不可变类型：不支持修改。

3. 不可变类型可哈希

   • 大多数不可变类型是可哈希的，例如 int, float, str, tuple。

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总结

特性	可变性	可哈希性	是否支持修改
list	可变	不可哈希	支持
tuple	不可变	可哈希（元素可哈希）	不支持
dict	可变	不可哈希	支持
set	可变	不可哈希	支持
frozenset	不可变	可哈希	不支持
str	不可变	可哈希	不支持