Python內置了多種類型的數據結構，常用的有：列表、元組、集合和字典。
本文主要介紹列表和元組。
列表(list)和元組(tuple)
定義
列表和元組，都是一個可以放置任意數據類型的有序集合。
列表和元組的區別
- 列表是動態的 ，長度大小不固定，可以隨意增加、刪減或者改變元素（mutable）。
- 元組是靜態的 ，長度大小固定，無法增加刪減或改變（immutable）。
如果要對已有的元組做任何“改變”，只能重新開辟一塊內存，創建新的元組。
# 列表(list)
list
=
[
1
,
2
,
3
,
4
,
5
]
list
.
append
(
6
)
# 添加元素 5 到原列表的末尾
print
(
list
)
# 元組
tup
=
(
1
,
2
,
3
,
4
)
new_tup
=
tup
+
(
5
,
)
# 創建新的元組 new_tup，并依次填充原元組的值
print
(
new_tup
)
列表和元組的基本操作和注意事項
索引
在python中，列表和元組都支持負數索引，-1表示最后一個元素，-2表示倒數第2個元素，以此類推
# 列表
list
=
[
1
,
2
,
3
,
4
]
list
[
0
]
list
[
-
1
]
# 元組
tup
=
(
1
,
2
,
3
,
4
)
tup
[
1
]
tup
[
-
2
]
切片操作
列表和元組都支持切片操作
list
=
[
1
,
2
,
3
,
4
]
l
[
1
:
3
]
# 返回列表中索引從 1 到 2 的子列表
[
2
,
3
]
tup
=
(
1
,
2
,
3
,
4
)
tup
[
1
:
3
]
# 返回元組中索引從 1 到 2 的子元組
(
2
,
3
)
隨意嵌套
l
=
[
[
1
,
2
,
3
]
,
[
4
,
5
]
]
# 列表的每一個元素也是一個列表
tup
=
(
(
1
,
2
,
3
)
,
(
4
,
5
,
6
)
)
# 元組的每一個元素也是一元組
列表和元組的相互轉換
兩者可以通過 list() 和 tuple() 函數相互轉換：
list
(
(
1
,
2
,
3
)
)
[
1
,
2
,
3
]
tuple
(
[
1
,
2
,
3
]
)
(
1
,
2
,
3
)
常用的內置函數
- count(item) 表示統計列表 / 元組中 item 出現的次數。
- index(item) 表示返回列表 / 元組中 item 第一次出現的索引。
- 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后或者排好序的新的列表 / 元組。
l
=
[
3
,
2
,
3
,
7
,
8
,
1
]
l
.
count
(
3
)
2
l
.
index
(
7
)
3
l
.
reverse
(
)
l
[
1
,
8
,
7
,
3
,
2
,
3
]
l
.
sort
(
)
l
[
1
,
2
,
3
,
3
,
7
,
8
]
tup
=
(
3
,
2
,
3
,
7
,
8
,
1
)
tup
.
count
(
3
)
2
tup
.
index
(
7
)
3
list
(
reversed
(
tup
)
)
[
1
,
8
,
7
,
3
,
2
,
3
]
sorted
(
tup
)
[
1
,
2
,
3
,
3
,
7
,
8
]
列表和元組存儲方式的差異
前面我們說過：列表和元組最重要的區別就是，列表是動態的、可變的，而元組是靜態的、不可變的。這樣的差異，勢必會影響兩者存儲方式。我們先看下面的例子：
l
=
[
1
,
2
,
3
]
l
.
__sizeof__
(
)
64
tup
=
(
1
,
2
,
3
)
tup
.
__sizeof__
(
)
48
上面的例子中，我們在列表和元組中放置了相同的元素，但是元組的存儲空間，卻比列表要少 16 字節。這是為什么呢？
事實上，由于列表是動態的，所以它需要存儲指針，來指向對應的元素（上述例子中，對于 int 型，8 字節）。另外，由于列表可變，所以需要額外存儲已經分配的長度大小（8 字節），這樣才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。
l
=
[
]
l
.
__sizeof__
(
)
//
空列表的存儲空間為
40
字節
40
l
.
append
(
1
)
l
.
__sizeof__
(
)
72
//
加入了元素
1
之后，列表為其分配了可以存儲
4
個元素的空間
(
72
-
40
)
/
8
=
4
l
.
append
(
2
)
l
.
__sizeof__
(
)
72
//
由于之前分配了空間，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
之后，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，為了減小每次增加 / 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 / 刪除的時間復雜度均為 O(1)。
但是對于元組，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。
在數據量小的情況下，這樣的差異可以忽略不計。但是當數據量很大時，比如列表和元組存儲元素的個數是一億，十億甚至更大數量級時，這種差異就不能忽視了。
列表和元組的性能
通過上面列表和元組存儲方式的差異的學習，我們可以得出結論：元組要比列表更加輕量級一些，所以總體上來說，元組的性能速度要略優于列表。
另外，Python 會在后臺，對靜態數據做一些 資源緩存 （resource caching）。通常來說，因為垃圾回收機制的存在，如果一些變量不被使用了，Python 就會回收它們所占用的內存，返還給操作系統，以便其他變量或其他應用使用。
但是對于一些靜態變量，比如元組，如果它不被使用并且占用空間不大時，Python 會暫時緩存這部分內存。這樣，下次我們再創建同樣大小的元組時，Python 就可以不用再向操作系統發出請求，去尋找內存，而是可以直接分配之前緩存的內存空間，這樣就能大大加快程序的運行速度。
下面的例子，是計算 初始化 一個相同元素的列表和元組分別所需的時間。我們可以看到，元組的初始化速度，要比列表快 5 倍。
python
-
m timeit
'x=(1,2,3,4,5,6)'
20000000
loops
,
best of
5
:
9.97
nsec per loop
python
-
m timeit
'x=[1,2,3,4,5,6]'
5000000
loops
,
best of
5
:
50.1
nsec per loop
但如果是 索引操作 的話，兩者的速度差別非常小，幾乎可以忽略不計。
python
-
m timeit
-
s
'x=[1,2,3,4,5,6]'
'y=x[3]'
10000000
loops
,
best of
5
:
22.2
nsec per loop
python
-
m timeit
-
s
'x=(1,2,3,4,5,6)'
'y=x[3]'
10000000
loops
,
best of
5
:
21.9
nsec per loop
當然，如果你想要增加、刪減或者改變元素，那么列表顯然更優。原因你現在肯定知道了，那就是對于元組，你必須得通過新建一個元組來完成。
列表和元組的使用場景
那么列表和元組到底用哪一個呢？根據上面所說的特性，我們具體情況具體分析。
1. 如果存儲的數據和數量不變，比如你有一個函數，需要返回的是一個地點的經緯度，然后直接傳給前端渲染，那么肯定選用元組更合適。
def
get_location
(
)
:
.
.
.
.
.
return
(
longitude
,
latitude
)
2. 如果存儲的數據或數量是可變的，比如社交平臺上的一個日志功能，是統計一個用戶在一周之內看了哪些用戶的帖子，那么則用列表更合適。
viewer_owner_id_list
=
[
]
# 里面的每個元素記錄了這個 viewer 一周內看過的所有 owner 的 id
records
=
queryDB
(
viewer_id
)
# 索引數據庫，拿到某個 viewer 一周內的日志
for
record
in
records
:
viewer_owner_id_list
.
append
(
record
.
id
)
總結
- 列表和元組都是有序的，可以存儲任意數據類型的集合。
- 列表是動態的，長度可變，可以隨意增加、刪減、改變元素。
- 元組是靜態的，長度大小固定，不可對元素進行增加、刪減、改變操作。
- 列表的存儲空間略大于元組，性能略遜于元組。元組相對列表更輕量級。
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