pyhton的内置类型(2)----列表和元组

2024-02-09 01:18

本文主要是介绍pyhton的内置类型(2)----列表和元组,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

文章目录

      • 1. 列表和元组的区别
          • 1. 相同点
          • 2. 不同点
      • 2.列表常用的内置函数
      • 3.元组常用的内置函数
      • 4. 列表和元组的不同的存储方式
          • 1. 对列表和元组,我们放置了相同的元素,但是元组的存储空间,却比列表要少16字节。这是为什么呢?
          • 2. 列表空间分配的过程
      • 5. 列表和元组的性能
      • 6. 列表和元组的初始化方式

1. 列表和元组的区别

1. 相同点
  • 列表和元组,都是一个可以放置任意数据类型的有序集合
    在绝大多数编程语言中,集合的数据类型必须一致。不过,对于Python的列表和元组来说,并无此要求.

    list_test = [6, 2, 'hello', 'world']  # 列表中同时含有int和string类型的元素
    [6, 2, 'hello', 'world']
    tuple_test = ('jason', 22) # 元组中同时含有int和string类型的元素
    tup('jason', 22)
    
  • Python中的列表和元组都支持负数索引 -1表示最后一个元素,-2表示倒数第二个元素,以此类推。

  • 列表和元组都支持切片操作

  • 列表和元组都可以随意嵌套

  • 两者也可以通过list()和tuple()函数相互转换

2. 不同点
  • 列表是动态的,长度大小不固定,可以随意地增加、删减或者改变元素(mutable)。列表的存储空间略大于元组,性能略逊于元组
  • 而元组是静态的,长度大小固定,无法增加删减或者改变(immutable)。元组相对于列表更加轻量级,性能稍优.

2.列表常用的内置函数

方法意义
L.index(v [, begin[, end]])返回对应元素的索引下标, begin为开始索引,end为结束索引,当 value 不存在时触发ValueError错误
L.insert(index, obj)将某个元素插放到列表中指定的位置
L.count(x)返回列表中元素的个数
L.remove(x)从列表中删除第一次出现在列表中的值
L.copy()复制此列表(只复制一层,不会复制深层对象)
L.append(x)向列表中追加单个元素
L.extend(lst)向列表追加另一个列表
L.clear()清空列表,等同于 L[:] = []
L.sort(reverse=False)将列表中的元素进行排序,默认顺序按值的小到大的顺序排列
L.reverse()列表的反转,用来改变原列表的先后顺序
L.pop([index])删除索引对应的元素,如果不加索引,默认删除最后元素,同时返回删除元素的引用关系

3.元组常用的内置函数

方法说明
T.index(v [, begin[, end]])返回对应元素的索引下标, begin为开始索引,end为结束索引,当 value 不存在时触发ValueError错误
T.count(x)返回元组中对应元素的个数

list.reverse()和list.sort()分别表示原地倒转列表和排序(注意,元组没有内置的这两个函数)。
reversed()和sorted()同样表示对列表/元组进行倒转和排序,但是会返回一个倒转后或者排好序的新的列表/元组

4. 列表和元组的不同的存储方式

l = [1, 2, 3]
l.__sizeof__() # 64
tup = (1, 2, 3)
tup.__sizeof__()  # 48
1. 对列表和元组,我们放置了相同的元素,但是元组的存储空间,却比列表要少16字节。这是为什么呢?
  1. 由于列表是动态的,所以它需要存储指针,来指向对应的元素(上述例子中,对于int型,8字节)。
  2. 由于列表可变,所以需要额外存储已经分配的长度大小(8字节),这样才可以实时追踪列表空间的使用情况,当空间不足时,及时分配额外空间。
2. 列表空间分配的过程
l = []
l.__sizeof__() // 空列表的存储空间为40字节40
l.append(1)
l.__sizeof__()72 // 加入了元素1之后,列表为其分配了可以存储4个元素的空间 (72 - 40)/8 = 4
l.append(2)
l.__sizeof__()72 // 由于之前分配了空间,所以加入元素2,列表空间不变
l.append(3)
l.__sizeof__()72 // 同上
l.append(4)
l.__sizeof__()72 // 同上
l.append(5)
l.__sizeof__()104 // 加入元素5之后,列表的空间不足,所以又额外分配了可以存储4个元素的空间
  • 上面的例子,大概描述了列表空间分配的过程
    我们可以看到,为了减小每次增加/删减操作时空间分配的开销,Python每次分配空间时都会额外多分配一些,这样的机制(over-allocating)保证了其操作的高效性:增加/删除的时间复杂度均为O(1)

  • 对于元组,情况就不同了。元组长度大小固定,元素不可变,所以存储空间固定

5. 列表和元组的性能

  • 初始化一个相同元素的列表和元组分别所需的时间。元组的初始化速度,要比列表快5倍左右。
  • 索引操作,两者的速度差别非常小,几乎可以忽略不计
  • 增加、删减或者改变元素,那么列表显然更优

6. 列表和元组的初始化方式

python3 -m timeit 'empty_list = list()'
10000000 loops, best of 3: 0.094 usec per loop
python3 -m timeit 'empty_list = []'
10000000 loops, best of 3: 0.0246 usec per loop
python3 -m timeit 'empty_list = ()'
100000000 loops, best of 3: 0.0152 usec per loop
python3 -m timeit 'empty_list = tuple()'
10000000 loops, best of 3: 0.0798 usec per loop

由此可见,初始化列表和元组的时候,我们应尽量使用[]和()
原因:
list()是一个function call,Python的function call会创建stack,并且进行一系列参数检查的操作,比较expensive,反观[]是一个内置的C函数,可以直接被调用,因此效率高

  • 性能和存储方式参考自极客时间景霄老师的python核心技术与实战

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