深挖 Python 元组 pt.2

哈喽大家好，我是咸鱼

在《深挖 Python 元组 pt.1》中我们了解 Python 元组的一些概念（索引和切片等），以及如何创建元组，最重要的是我们还介绍了元组的不可变特性

那么今天我们来继续深挖 Python 元组

打包&解包

在 python 中，元组可以被打包（packing ）和解包（unpacking ）

例如，point = x, y, z 将会把 x, y 和 z 的值打包到 point 中，于是创建了一个新元组

>>> x = 1
>>> y = 2
>>> z = 3
>>> point = x,y,z
>>> point
(1, 2, 3)

我们还可以执行反向操作（解包），将元组 point 的值解包为适当数量的变量

>>> point = (7, 14, 21)

>>> x, y, z = point
>>> x
7
>>> y
14
>>> z
21

可以看到，x, y, z = point 神奇地将point的内容解压缩为三个变量。注意，值按顺序转到变量。(第一个值归第一个变量，第二个值归第二个变量，依此类推)

Python 3.5 扩展了元组解包语法，以处理各种可迭代对象

所以不单单元组可以解包，可迭代对象也可以解包

在常规解包中，变量的数量必须与要解包的值的数量相匹配。否则会报错

>>> point = (7, 14, 21)

>>> x, y = point
Traceback (most recent call last):
    ...
ValueError: too many values to unpack (expected 2)

解包最常见的用例就是利用解包在变量之间交换值

没有解包的话使用常规赋值在两个变量之间交换值，必须使用临时变量

>>> a = 200
>>> b = 400

>>> temp = a
>>> a = b
>>> b = temp

>>> a
400
>>> b
200

通过解包来交换变量值

>>> a = 200
>>> b = 400

>>> a, b = b, a

>>> a
400
>>> b
200

解包还有一个用处是并行分配，比如说下面的操作：我们在进行赋值时需要知道对应的索引

>>> employee = ("John Doe", 35, "Python Developer")

>>> name = employee[0]
>>> age = employee[1]
>>> job = employee[2]

如果通过解包来实现，则无需使用索引。这样能使代码更易阅读和理解，且不易出错

>>> name, age, job = ("John Doe", 35, "Python Developer")

Python 还有一个打包和解包运算符 （ * ），我们可以使用它让解包（打包）操作更加灵活

例如当左边的变量数和右边元组的元素数量不匹配时，可以使用 * 使得单个变量接收多个值

>>> numbers = (1, 2, 3, 4, 5)

>>> *head, last = numbers
>>> head
[1, 2, 3, 4]
>>> last
5

>>> first, *middle, last = numbers
>>> first
1
>>> middle
[2, 3, 4]
>>> last
5

>>> first, second, *tail = numbers
>>> first
1
>>> second
2
>>> tail
[3, 4, 5]

>>> first, *_ = numbers
>>> first
1

关于这个操作符的更多用法，可以看我之前的文章：《python 星号 * 还能这么用》

函数返回元组

在某些情况下，需要从函数返回多个值。所以可以构建一个带有逗号分隔的一系列参数的 return 语句，这样返回的是一个元组

我们还可以使函数返回值是列表，这样需要我们显式地使用方括号来构建列表

内置 divmod() 函数是返回多个值的函数的一个很好的例子。该函数接受两个数字，并在执行整数除法时返回一个包含商和余数的元组：

>>> divmod(4, 2)
(2, 0)

# 由于该函数返回元组，因此可以使用解包语法将每个值存储在其专用变量中
>>> quotient, remainder = divmod(8, 2)
>>> quotient
4
>>> remainder
0

又或者我打算写一个函数，这个函数返回一组数的最大值和最小值

>>> def find_extremes(iterable):
...     data = tuple(iterable)
...     if len(data) == 0:
...         raise ValueError("input iterable must not be empty")
...     return min(data), max(data)
...

>>> extremes = find_extremes([3, 4, 2, 6, 7, 1, 9])
>>> extremes
(1, 9)

>>> type(extremes)
<class 'tuple'>

可以看到函数的返回值有两个：最大值、最小值。当用逗号分隔一系列值时，将创建一个元组。因此，此函数返回一个 tuple 对象

深拷贝浅拷贝

当需要转换数据时，通常需要复制对象，同时保持原始数据不变。在处理可变数据类型(如列表和字典)时，副本非常有用

副本可以在不影响原数据的情况下对数据进行更改

• 直接赋值

我们先来看一个例子

>>> student_info = ("Linda", 18, ["Math", "Physics", "History"])

>>> student_profile = student_info[:]
>>> id(student_info) == id(student_profile)
True
>>> id(student_info[0]) == id(student_profile[0])
True
>>> id(student_info[1]) == id(student_profile[1])
True
>>> id(student_info[2]) == id(student_profile[2])
True

可以看到，student_info、 student_profile 是对同一元组对象的引用。所以， student_profile 是 的 student_info 别名而不是副本

• 浅拷贝

copy 模块中的 copy() 函数生成等效结果

>>> from copy import copy

>>> student_info = ("Linda", 18, ["Math", "Physics", "History"])

>>> student_profile = copy(student_info)
>>> id(student_info) == id(student_profile)
True
>>> id(student_info[0]) == id(student_profile[0])
True
>>> id(student_info[1]) == id(student_profile[1])
True
>>> id(student_info[2]) == id(student_profile[2])
True

可以看到，两个变量student_info、 student_profile 都包含对同一元组对象和相同元素的引用

上面的元组里面包含了一个列表元素，我们知道列表是可变的，我们来试着更改一下

>>> student_profile[2][2] = "Computer science"

>>> student_profile
('Linda', 18, ['Math', 'Physics', 'Computer science'])
>>> student_info
('Linda', 18, ['Math', 'Physics', 'Computer science'])

可以看到，student_profile 更改会影响 student_info 中的原始数据

• 深拷贝

下面的例子中， student_info 通过 deepcopy() 函数制作了student_profile

>>> from copy import deepcopy

>>> student_info = ("Linda", 18, ["Math", "Physics", "History"])
>>> student_profile = deepcopy(student_info)

>>> id(student_info) == id(student_profile)
False
>>> id(student_info[0]) == id(student_profile[0])
True
>>> id(student_info[1]) == id(student_profile[1])
True
>>> id(student_info[2]) == id(student_profile[2])
False

可以看到，两个变量student_info、 student_profile 指向的元组对象不是同一个

如果我们对里面的列表元素进行更改

>>> student_profile[2][2] = "Computer science"
>>> student_profile
('Linda', 18, ['Math', 'Physics', 'Computer science'])
>>> student_info
('Linda', 18, ['Math', 'Physics', 'History'])

可以看到，对student_profile 的修改不会影响 student_info 中的数据

总结一下：

• 元组的浅拷贝不会创建一个新的对象（副本）。
• 元组的深拷贝创建一个新的元组对象
  • 对于元组内的不可变元素，它们仍然会共享相同的内存地址
  • 对于元组内的可变元素，则是创建了一个新的对象，不共享内存地址

其他操作

• 元组拼接和重复

在 Python 中连接两个元组，可以使用加号运算符 （ + ）

>>> personal_info = ("John", 35)
>>> professional_info = ("Computer science", ("Python", "Django", "Flask"))

>>> profile = personal_info + professional_info
>>> profile
('John', 35, 'Computer science', ('Python', 'Django', 'Flask'))

需要注意的是，+ 左右两边必须都是元组，即只能将元组跟元组拼接。如果元组跟列表或其他对象拼接的话，会报错

>>> (0, 1, 2, 3, 4, 5) + [6, 7, 8, 9]
Traceback (most recent call last):
    ...
TypeError: can only concatenate tuple (not "list") to tuple

元组使用重复运算符 （ * ）将元素克隆多次

>>> numbers = (1, 2, 3)

>>> numbers * 3
(1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3)

>>> 4 * numbers
(1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3)

• 元组反转和排序

内置 reversed() 函数将序列作为参数，并返回一个迭代器，该迭代器以相反的顺序从输入序列生成值

>>> days = (
...     "Monday",
...     "Tuesday",
...     "Wednesday",
...     "Thursday",
...     "Friday",
...     "Saturday",
...     "Sunday",
... )

>>> reversed(days)
<reversed object at 0x107032b90>

>>> tuple(reversed(days))
(
    'Sunday',
    'Saturday',
    'Friday',
    'Thursday',
    'Wednesday',
    'Tuesday',
    'Monday'
)

使用元组作为参数进行调用 reversed() 时，将获得一个迭代器对象，该对象以相反的顺序生成项

如果要对元组进行排序，可以使用内置 sorted() 函数，该函数将值的可迭代对象作为参数并以列表形式返回排序后的值

>>> numbers = (2, 9, 5, 1, 6)

>>> sorted(numbers)
[1, 2, 5, 6, 9]

如果元组里面的元素数据类型不一致（异构数据），则无法排序