5.3　元組

元組（tuple）是Python中另一個重要的序列結構，與列表類似，也是由一系列按特定順序排列的元素組成。但是它是不可變序列。因此，元組也可以稱為不可變的列表。在形式上，元組的所有元素都放在一對小括號“()”中，兩個相鄰元素間使用逗號“,”分隔。在內容上，可以將整數、實數、字符串、列表、元組等任何類型的內容放入元組中，并且同一個元組中，元素的類型可以不同，因為它們之間沒有任何關系。通常情況下，元組用于保存程序中不可修改的內容。

5.3.1　元組的創建和刪除

在Python中提供了多種創建元組的方法，下面分別進行介紹。

1．使用賦值運算符直接創建元組

同其他類型的Python變量一樣，創建元組時，也可以使用賦值運算符“=”直接將一個元組賦值給變量。具體的語法格式如下：

    tuplename = (element 1,element 2,element 3,...,element n)

其中，tuplename表示元組的名稱，可以是任何符合Python命名規則的標識符；element 1、element 2、element 3、element n表示元組中的元素，個數沒有限制，并且只要是Python支持的數據類型就可以。

例如，下面定義的都是合法的元組。

01  num = (7,14,21,28,35,42,49,56,63)
02  ukguzheng = ("漁舟唱晚","高山流水","出水蓮","漢宮秋月")
03  untitle = ('Python',28,("人生苦短","我用Python"),["爬蟲","自動化運維","云計算","Web開發"])
04  python = ('優雅',"明確",'''簡單''')

在Python中，雖然元組是使用一對小括號將所有的元素括起來。但是實際上，小括號并不是必需的，只要將一組值用逗號分隔開來，Python就可以認為它是元組。例如，下面的代碼定義的也是元組。

    ukguzheng = "漁舟唱晚","高山流水","出水蓮","漢宮秋月"

在IDLE中輸出該元組后，將顯示以下內容。

    ('漁舟唱晚', '高山流水', '出水蓮', '漢宮秋月')

如果要創建的元組只包括一個元素，則需要在定義元組時，在元素的后面加一個逗號“,”。例如，下面的代碼定義的就是包括一個元素的元組。

    verse = ("一片冰心在玉壺",)

在IDLE中輸出verse，將顯示以下內容。

    ('一片冰心在玉壺',)

而下面的代碼，則表示定義一個字符串。

    verse = ("一片冰心在玉壺")

在IDLE中輸出verse，將顯示以下內容。

    一片冰心在玉壺

01  verse1 = ("一片冰心在玉壺",)
02  print("verse1的類型為",type(verse1))
03  verse2 = ("一片冰心在玉壺")
04  print("verse2的類型為",type(verse2))

在IDLE中執行上面的代碼，將顯示以下內容。

    verse1的類型為 <class 'tuple'>
    verse2的類型為 <class 'str'>

2．創建空元組

在Python中，也可以創建空元組，例如，要創建一個名稱為emptytuple的空元組，可以使用下面的代碼：

    emptytuple = ()

空元組可以應用在為函數傳遞一個空值或者返回空值時。例如，定義一個函數必須傳遞一個元組類型的值，而我們還不想為它傳遞一組數據，那么就可以創建一個空元組傳遞給它。

3．創建數值元組

在Python中，可以使用tuple()函數直接將range()函數循環出來的結果轉換為數值元組。

tuple()函數的基本語法如下：

    tuple(data)

其中，data表示可以轉換為元組的數據，其類型可以是range對象、字符串、元組或者其他可迭代類型的數據。

例如，創建一個10~20（不包括20）中所有偶數的元組，可以使用下面的代碼。

    tuple(range(10, 20, 2))

運行上面的代碼后，將得到下面的列表。

    (10, 12, 14, 16, 18)

4．刪除元組

對于已經創建的元組，不再使用時，可以使用del語句將其刪除。語法格式如下：

    del tuplename

其中，tuplename為要刪除元組的名稱。

例如，定義一個名稱為verse的元組，然后再應用del語句將其刪除，可以使用下面的代碼。

01  verse = ("自古逢秋悲寂寥","我言秋日勝春朝","晴空一鶴排云上","便引詩情到碧霄")
02  del verse

場景模擬：假設有一家伊米咖啡館，只提供6種咖啡，并且不會改變。請使用元組保存該咖啡館里提供的咖啡名稱。

【例5.5】　使用元組保存咖啡館里提供的咖啡名稱。（實例位置：資源包\TM\sl\05\05）

在IDLE中創建一個名稱為cafe_coffeename.py的文件，然后在該文件中定義一個包含6個元素的元組，內容為伊米咖啡館里的咖啡名稱，并且輸出該元組，代碼如下：

運行結果如圖5.17所示。

圖5.17　使用元組保存咖啡館里提供的咖啡名稱

5.3.2　訪問元組元素

在Python中，如果想將元組的內容輸出也比較簡單，可以直接使用print()函數。例如，要想打印上面元組中的untitle元組，則可以使用下面的代碼。

    print(untitle)

執行結果如下：

    ('Python', 28, ('人生苦短', '我用Python'), ['爬蟲', '自動化運維', '云計算', 'Web開發'])

從上面的執行結果中可以看出，在輸出元組時，是包括左右兩側的小括號的。如果不想輸出全部元素，也可以通過元組的索引獲取指定的元素。例如，要獲取元組untitle中索引為0的元素，可以使用下面的代碼。

    print(untitle[0])

執行結果如下：

    Python

從上面的執行結果中可以看出，在輸出單個元組元素時，不包括小括號，如果是字符串，還不包括左右的引號。

另外，對于元組也可以采用切片方式獲取指定的元素。例如，要訪問元組untitle中前3個元素，可以使用下面的代碼。

    print(untitle[:3])

執行結果如下：

    ('Python', 28, ('人生苦短', '我用Python'))

同列表一樣，元組也可以使用for循環進行遍歷。下面通過一個具體的實例演示如何通過for循環遍歷元組。

場景模擬：仍然是伊米咖啡館，這時有客人到了，服務員向客人介紹本店提供的咖啡。

【例5.6】　使用for循環列出咖啡館里的咖啡名稱。（實例位置：資源包\TM\sl\05\06）

在IDLE中創建一個名稱為cafe_coffeename.py的文件，然后在該文件中定義一個包含6個元素的元組，內容為伊米咖啡館里的咖啡名稱，然后應用for循環語句輸出每個元組元素的值，即咖啡名稱，并且在后面加上“咖啡”二字，代碼如下：

運行結果如圖5.18所示。

圖5.18　使用元組保存咖啡館里提供的咖啡名稱

另外，元組還可以使用for循環和enumerate()函數結合進行遍歷。下面通過一個具體的實例演示如何通過for循環和enumerate()函數結合遍歷元組。

【例5.7】　使用元組實現每兩行一句輸出古詩《長歌行》。（實例位置：資源包\TM\sl\05\07）

本實例將在實例5.2的基礎上進行修改，將列表修改為元組，其他內容不變，修改后的代碼如下：

運行結果如圖5.19所示。

圖5.19　每兩行一句輸出古詩《長歌行》

5.3.3　修改元組

場景模擬：仍然是伊米咖啡館，因為巴西咖啡斷貨，所以店長想要把它換成土耳其咖啡。

【例5.8】　替換巴西咖啡為土耳其咖啡。（實例位置：資源包\TM\sl\05\08）

在IDLE中創建一個名稱為cafe_replace.py的文件，然后在該文件中定義一個包含6個元素的元組，內容為伊米咖啡館里的咖啡名稱，然后修改其中的第5個元素的內容為“土耳其”，代碼如下：

運行結果如圖5.20所示。

圖5.20　替換巴西咖啡為土耳其咖啡出現異常

元組是不可變序列，所以我們不能對它的單個元素值進行修改，但是元組也不是完全不能修改。我們可以對元組進行重新賦值。例如，下面的代碼是允許的。

執行結果如下。

    新元組 ('藍山', '卡布奇諾', '曼特寧', '摩卡', '土耳其', '哥倫比亞')

從上面的執行結果可以看出，元組coffeename的值已經改變。

另外，還可以對元組進行連接組合。例如，可以使用下面的代碼實現在已經存在的元組結尾處添加一個新元組。

01  ukguzheng = ('藍山','卡布奇諾','曼特寧','摩卡')
02  print("原元組：",ukguzheng)
03  ukguzheng = ukguzheng + ('巴西','哥倫比亞')
04  print("組合后：",ukguzheng)

執行結果如下。

    原元組： ('藍山', '卡布奇諾', '曼特寧', '摩卡')
    組合后： ('藍山', '卡布奇諾', '曼特寧', '摩卡', '土耳其', '哥倫比亞')

01  ukguzheng = '藍山','卡布奇諾','曼特寧','摩卡')
02  ukguzheng = ukguzheng + ['巴西','哥倫比亞']

說明

在進行元組連接時，如果要連接的元組只有一個元素，一定不要忘記后面的逗號。例如，使用下面的代碼將生產如圖5.21所示的錯誤。

01  ukguzheng = ('藍山','卡布奇諾','曼特寧','摩卡')
02  ukguzheng = ukguzheng + ('巴西')

圖5.21　在進行元組連接時產生的異常

5.3.4　元組推導式

使用元組推導式可以快速生成一個元組，它的表現形式和列表推導式類似，只是將列表推導式中的中括號“[]”修改為小括號“()”。例如，我們可以使用下面的代碼生成一個包含10個隨機數的元組。

01  import random  #導入random標準庫
02  randomnumber = (random.randint(10,100) for i in range(10))
03  print("生成的元組為：",randomnumber)

執行結果如下：

    生成的元組為： <generator object <genexpr> at 0x0000000003056620>

從上面的執行結果中可以看出，使用元組推導式生成的結果并不是一個元組或者列表，而是一個生成器對象，這一點和列表推導式是不同的。要使用該生成器對象，可以將其轉換為元組或者列表。其中，轉換為元組使用tuple()函數，而轉換為列表則使用list()函數。

例如，使用元組推導式生成一個包含10個隨機數的生成器對象，然后將其轉換為元組并輸出，可以使用下面的代碼。

執行結果如下：

    轉換后： (76, 54, 74, 63, 61, 71, 53, 75, 61, 55)

要使用通過元組推導器生成的生成器對象，還可以直接通過for循環遍歷或者直接使用__next()__方法進行遍歷。

例如，通過生成器推導式生成一個包含3個元素的生成器對象number，然后調用3次__next__()方法輸出每個元素，再將生成器對象number轉換為元組輸出，代碼如下：

上面的代碼運行后，將顯示以下結果。

    0
    1
    2
    轉換后： ()

再如，通過生成器推導式生成一個包括4個元素的生成器對象number，然后應用for循環遍歷該生成器對象，并輸出每個元素的值，最后再將其轉換為元組輸出，代碼如下：

執行結果如下：

    0 1 2 3 ()

從上面的兩個示例中可以看出，無論通過哪種方法遍歷，如果還想再使用該生成器對象，都必須重新創建一個生成器對象。因為遍歷后，原生成器對象已經不存在了。

5.3.5　元組與列表的區別

元組和列表都屬于序列，而且它們又都可以按照特定順序存放一組元素，類型又不受限制，只要是Python支持的類型都可以。那么它們之間有什么區別呢？

簡單理解：列表類似于我們用鉛筆在紙上寫下自己喜歡的歌曲，寫錯了還可以擦掉。而元組則類似于用鋼筆寫下的歌曲名字，寫上了就擦不掉了，除非換一張紙重寫。

列表和元組的區別主要體現在以下5個方面。

（1）列表屬于可變序列，它的元素可以隨時修改或者刪除，而元組屬于不可變序列，其中的元素不可以修改，除非整體替換。

（2）列表可以使用append()、extend()、insert()、remove()和pop()等方法實現添加和修改列表元素，而元組則沒有這幾個方法，因為不能向元組中添加和修改元素。同樣，也不能刪除元素。

（3）列表可以使用切片訪問和修改列表中的元素。元組也支持切片，但是它只支持通過切片訪問元組中的元素，不支持修改。

（4）元組比列表的訪問和處理速度快。所以如果只需要對其中的元素進行訪問，而不進行任何修改，建議使用元組而不使用列表。

（5）列表不能作為字典的鍵，而元組可以。