pyhton的內置類型(2)----列表和元組

1. 列表和元組的區別

1. 相同點

• 列表和元組，都是一個可以放置任意數據類型的有序集合
  在絕大多數編程語言中，集合的數據類型必須一致。不過，對於Python的列表和元組來說，並無此要求.

  list_test = [6, 2, 'hello', 'world']  # 列表中同時含有int和string類型的元素
  [6, 2, 'hello', 'world']
  tuple_test = ('jason', 22) # 元組中同時含有int和string類型的元素
  tup('jason', 22)
  

• Python中的列表和元組都支持負數索引 -1表示最後一個元素，-2表示倒數第二個元素，以此類推。

• 列表和元組都支持切片操作

• 列表和元組都可以隨意嵌套

• 兩者也可以通過list()和tuple()函數相互轉換

2. 不同點

• 列表是動態的，長度大小不固定，可以隨意地增加、刪減或者改變元素（mutable）。列表的存儲空間略大於元組，性能略遜於元組
• 而元組是靜態的，長度大小固定，無法增加刪減或者改變（immutable）。元組相對於列表更加輕量級，性能稍優.

2.列表常用的內置函數

方法	意義
L.index(v [, begin[, end]])	返回對應元素的索引下標, begin爲開始索引，end爲結束索引,當 value 不存在時觸發ValueError錯誤
L.insert(index, obj)	將某個元素插放到列表中指定的位置
L.count(x)	返回列表中元素的個數
L.remove(x)	從列表中刪除第一次出現在列表中的值
L.copy()	複製此列表（只複製一層，不會複製深層對象)
L.append(x)	向列表中追加單個元素
L.extend(lst)	向列表追加另一個列表
L.clear()	清空列表,等同於 L[:] = []
L.sort(reverse=False)	將列表中的元素進行排序，默認順序按值的小到大的順序排列
L.reverse()	列表的反轉，用來改變原列表的先後順序
L.pop([index])	刪除索引對應的元素，如果不加索引，默認刪除最後元素，同時返回刪除元素的引用關係

3.元組常用的內置函數

方法	說明
T.index(v [, begin[, end]])	返回對應元素的索引下標, begin爲開始索引，end爲結束索引,當 value 不存在時觸發ValueError錯誤
T.count(x)	返回元組中對應元素的個數

list.reverse()和list.sort()分別表示原地倒轉列表和排序（注意，元組沒有內置的這兩個函數)。
reversed()和sorted()同樣表示對列表/元組進行倒轉和排序，但是會返回一個倒轉後或者排好序的新的列表/元組。

4. 列表和元組的不同的存儲方式

l = [1, 2, 3]
l.__sizeof__() # 64
tup = (1, 2, 3)
tup.__sizeof__()  # 48

1. 對列表和元組，我們放置了相同的元素，但是元組的存儲空間，卻比列表要少16字節。這是爲什麼呢？

1. 由於列表是動態的，所以它需要存儲指針，來指向對應的元素（上述例子中，對於int型，8字節）。
2. 由於列表可變，所以需要額外存儲已經分配的長度大小（8字節），這樣纔可以實時追蹤列表空間的使用情況，當空間不足時，及時分配額外空間。

2. 列表空間分配的過程

l = []
l.__sizeof__() // 空列表的存儲空間爲40字節40
l.append(1)
l.__sizeof__()72 // 加入了元素1之後，列表爲其分配了可以存儲4個元素的空間 (72 - 40)/8 = 4
l.append(2)
l.__sizeof__()72 // 由於之前分配了空間，所以加入元素2，列表空間不變
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之後，列表的空間不足，所以又額外分配了可以存儲4個元素的空間

• 上面的例子，大概描述了列表空間分配的過程。
  我們可以看到，爲了減小每次增加/刪減操作時空間分配的開銷，Python每次分配空間時都會額外多分配一些，這樣的機制（over-allocating）保證了其操作的高效性：增加/刪除的時間複雜度均爲O(1)

• 對於元組，情況就不同了。元組長度大小固定，元素不可變，所以存儲空間固定

5. 列表和元組的性能

• 初始化一個相同元素的列表和元組分別所需的時間。元組的初始化速度，要比列表快5倍左右。
• 索引操作，兩者的速度差別非常小，幾乎可以忽略不計
• 增加、刪減或者改變元素，那麼列表顯然更優

6. 列表和元組的初始化方式

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

由此可見,初始化列表和元組的時候,我們應儘量使用[]和()
原因:
list()是一個function call，Python的function call會創建stack，並且進行一系列參數檢查的操作，比較expensive，反觀[]是一個內置的C函數，可以直接被調用，因此效率高

• 性能和存儲方式參考自極客時間景霄老師的python核心技術與實戰