Кортежи в Python — Работа с Неизменяемыми Сборками Данных

У Python в арсенале есть уникальная форма хранения данных, напоминающая карманную записную книжку. Ее листы не разорвать, но зато можно делать заметки на полях, писать поперек и даже пользоваться разноцветными ручками. Давайте поближе рассмотрим это необычное хранилище!

Элементы в нем расположены в строгом порядке, поочередно, словно бусины на нити. Изменить порядок или удалить уже записанное нельзя, придется переписывать всю «записную книжку» заново. Зато в ней есть интересная особенность: каждый «лист» может содержать совершенно разные данные. Это не просто набор чисел или строк, а все, что душа пожелает: и числа, и слова, и даже целые списки с разнородным содержимым.

Сборники неизменяемых элементов в Python

Сборники представляют собой коллекции объектов, но в отличие от списков, их содержимое не подлежит изменению. Они идеальны для хранения неизменных данных, таких как координаты или информация о пользователе.

Сборники чрезвычайно эффективны и занимают меньше памяти, чем списки.

Используйте их для хранения данных, которые не будут модифицироваться, чтобы избежать непреднамеренных изменений.

Они также отлично подходят для группировки связанных данных и повышения четкости и читаемости кода.

Создание сборников

Сборники создаются с помощью круглых скобок: (1, 2, 3) или tuple([1, 2, 3]). Если элементы окаймлены скобками, как [(1, 2), (3, 4)] создается вложенный сборник.

Пример	Результат
my_tuple = (1, 2, 3)	Создание сборника с тремя элементами
nested_tuple = (('a', 'b'), ('c', 'd'))	Создание вложенного сборника с двумя подсборниками

Создание союзов

В сфере программирования союзы представляют собой неизменяемые последовательности объектов. Их можно рассматривать как аналоги списков, но с невозможностью добавления или удаления элементов.

Создание союза осуществляется с помощью круглых скобок. Внутри них перечисляются объекты, которые должны войти в союз, с разделением запятыми.

Для объявления пустого союза достаточно указать пустые круглые скобки.

Создание союза с одним элементом

Если союз состоит только из одного объекта, необходимо добавить запятую после него, чтобы отличить союз от обычного выражения.

Доступ к содержимому

Внутри кортежей элементы упорядочены и пронумерованы. Для обращения к каждому используются индексы. Первый элемент имеет индекс 0, второй — 1 и так далее.

Чтобы извлечь отдельный элемент, используют квадратные скобки со значениями индекса. Например: кортеж[0] вернет первый элемент.

Для получения нескольких элементов одновременно применяется срез: кортеж[начало:конец:шаг]. Начало и конец — индексы, а шаг — интервал между выбираемыми элементами.

Индексы могут быть отрицательными, чтобы считать с конца: кортеж[-1] выдаст последний элемент.

Когда пытаются обратиться к элементу вне границ кортежа, возникает исключение IndexError.

Также элементы можно получать с помощью распаковки, присваивая отдельным переменным значения из кортежа, используя оператор =.

Неизменная природа кортежей

Неизменность — краеугольный камень кортежей, обеспечивающий их надежность и предсказуемость.

Однажды созданный кортеж не подлежит редактированию: к нему нельзя добавить, удалить или заменить элементы.

Это качество гарантирует целостность и неизменяемость хранимых данных.

Попытка изменить кортеж приведет к ошибке и сохранит данные в их первоначальном виде.

Неизменность кортежей превращает их в идеальный выбор для хранения критически важных и защищенных данных, где недопустимо случайное изменение.

Сортировка упорядоченных наборов

Упорядоченные списки — такие, как кортежи — можно сортировать в соответствии с заданным критерием.

Сортировка начинается с разбиения списка на меньшие подсписки, которые затем сортируются рекурсивно.

Существует два основных типа сортировки: сортировка слиянием и быстрая сортировка.

Сортировка слиянием — это стабильная сортировка, которая не изменяет относительного порядка эквивалентных элементов.

Быстрая сортировка — это нестабильная сортировка, которая выбирает элемент списка в качестве опорного и разбивает список на два подсписка: элементы, меньшие или равные опорному, и элементы, большие опорного.

После того, как подсписки отсортированы, они объединяются, чтобы получить отсортированный список.

Сравнение упорядоченных наборов

В разных ситуациях программирования зачастую требуется сравнивать не отдельные значения, а целые списки вместе со всеми составляющими их элементами.

Это возможно и при работе с последовательностями элементов, объединённых в упорядоченные наборы данных – так называемые кортежи.

Для реализации такой задачи в Python предусмотрены специальные методы, позволяющие сравнивать кортежи между собой.

При сравнении значения попарно проверяются у всех элементов последовательностей.

Если значения на одинаковой позиции совпадают, то элементы следующих позиций проверяются следующим шагом.

Так происходит до тех пор, пока не обнаруживается пара элементов с отличающимися значениями.

Кортеж с наибольшим значением на этой позиции будет считаться соответственно «больше» другого.

В случае, когда все соответствующие элементы на всех позициях совпадают, сравнение возвращает False, то есть кортежи признаются равными.

Преображение кортежей в списки

В определенных ситуациях при работе с наборами данных в Python может возникнуть необходимость воспроизвести кортеж в список.

Такая трансформация позволяет редактировать данные в списке, в то время как кортежи по своей сути неизменяемы.

Существует несколько способов осуществить это преобразование.

Самый простой вариант – воспользоваться встроенной функцией list().

Для ее применения достаточно передать кортеж в качестве аргумента в скобках, как показано в примере ниже:

новый_список = list(кортеж)

Добавление данных в кортежи

Модификация неизменяемого

Вставить что-либо в уже созданную совокупность данных нельзя. Но можно создать новую, объединив изначальную и дополнительные значения.

Объединение

Используется оператор «+», к примеру: (1, 2) + (3, 4, 5) = (1, 2, 3, 4, 5).

Преобразование в список

Можно преобразовать кортеж в список методом list(), затем добавить нужные данные и вновь преобразовать в кортеж посредством tuple().

Вставка в начало

Для помещения элемента в начало применяют метод tuple(название_списка.insert(0, новое_значение)).

Вставка в конец

Для вставки в конец — tuple(название_списка.append( новое_значение )).

Создание кортежа из списка

Если значения уже содержатся в списке, можно создать кортеж через tuple(название_списка).

Умножение кортежей

Операция умножения кортежей в Питоне позволяет дублировать элементы исходного кортежа несколько раз.

Например, кортеж (1, 2, 3) при умножении на 3 будет преобразован в (1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3).

Умножение кортежа на отрицательное число не допускается. Возвращается исходный кортеж.

Умножение пустого кортежа на любое число также приводит к получению пустого кортежа.

Компоненты кортежа могут быть любого типа данных, и оно при необходимости преобразуется в соответствующий тип при умножении кортежа.

Хранение конгломератов в памяти

Взаимосвязанные данные, хранящиеся в компьютере, требуют определенного расположения. В случае конгломератов их структура в памяти обуславливается набором фиксированных значений.

Каждый компонент конгломерата занимает в памяти определенное место.

В отличие от списков, конгломераты не могут быть изменены.

Они существуют как единое целое, и любой компонент может быть извлечен только с использованием его индекса.

Такая неизменяемость конгломерата обеспечивает его иммунитет к случайным изменениям, что делает его пригодным для хранения важных данных, целостность которых необходимо сохранить.

Применение наборов в качестве ключей

Наборы, обладающие неизменностью, могут служить ключами в словарях и множествах, обеспечивая быстрый и эффективный доступ. Благодаря устойчивости к постороннему воздействию они позволяют избежать распространенных проблем, связанных с изменением ключей.

Такая функциональность крайне полезна для моделирования данных, требующих устойчивости и целостности.

Рассмотрим практический пример: при создании словаря с ключами-наборами уникальных идентификаторов можно быть уверенными, что эти ключи останутся неизменными на протяжении всего времени работы с данными.

Вопрос-ответ:

Что такое кортеж и как его создать?

Кортеж (tuple) в Python — это неизменяемый тип данных, представляющий собой упорядоченную коллекцию элементов. Его создание осуществляется с помощью круглых скобок, разделенных запятыми: example_tuple = (1, 2, "hello", 4.5).

Какие методы можно использовать для работы с кортежами?

Кортежи предоставляют несколько полезных методов, включая count() (подсчет вхождений элемента), index() (поиск первого вхождения элемента), len() (количество элементов) и sorted() (сортировка элементов в новом кортеже).

Как отсортировать кортеж?

Существует два способа сортировки кортежа: вы можете либо использовать встроенную функцию sorted() для создания нового отсортированного кортежа, либо использовать метод sort() для сортировки кортежа на месте (обратите внимание, что этот метод изменяет исходный кортеж).

Как сравнивать кортежи?

Кортежи можно сравнивать с помощью операторов сравнения, таких как == (равенство), != (неравенство), < (меньше), > (больше), <= (меньше или равно) и >= (больше или равно). Сравнения выполняются элемент за элементом, начиная с первого элемента.

Можно ли добавлять элементы в кортеж?

Нет, кортежи являются неизменяемыми, что означает, что вы не можете добавлять, удалять или изменять их элементы после создания. Для добавления или удаления элементов рекомендуется преобразовать кортеж в список (mutable) с помощью функции list(), выполнить необходимые изменения и преобразовать его обратно в кортеж с помощью функции tuple().

Видео:

53 Сортировка коллекций в Python. Метод sort и функция sorted