Кортежи в Python

Кортежи — это структуры данных в Python, которые похожи на списки, но имеют одно ключевое отличие: они являются неизменяемыми. Это означает, что после создания кортежа вы не можете изменить его содержимое. Кортежи могут содержать любые типы данных, в том числе числа, строки, списки, другие кортежи и даже функции.

В этой статье мы рассмотрим основные аспекты работы с кортежами в Python, включая их создание, доступ к элементам, операции с кортежами и преимущества их использования.

Создание кортежей в Python

В Python кортежи могут быть созданы с помощью круглых скобок () или с помощью функции tuple(). Элементы кортежа разделяются запятыми. Вот несколько примеров создания кортежей:

# Создание пустого кортежа
empty_tuple = ()
print(empty_tuple) # ()

# Создание кортежа с одним элементом
single_tuple = (1,)
print(single_tuple) # (1,)

# Создание кортежа с несколькими элементами
my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
print(my_tuple) #(1, 2, 3, 4, 5)

# Создание кортежа с разными типами данных
mixed_tuple = ('apple', 3, True, 2.5)
print(mixed_tuple) #('apple', 3, True, 2.5)

# Создание кортежа из другой коллекции, например, списка
list_tuple = tuple([1, 2, 3, 4, 5])
print(list_tuple) #(1, 2, 3, 4, 5)

# Создание кортежа с помощью функции tuple()
tuple_function = tuple('hello')
print(tuple_function) #('h', 'e', 'l', 'l', 'o')

Обратите внимание, что кортеж с одним элементом должен содержать запятую после этого элемента, чтобы Python понял, что это кортеж, а не просто выражение в круглых скобках.

Доступ к элементам кортежа в Python

Для доступа к элементам кортежа в Python используется индексация, аналогичная индексации списков. Элементы кортежа нумеруются с нуля. Для доступа к элементу кортежа мы указываем его индекс в квадратных скобках после имени кортежа.

Примеры доступа к элементам кортежа:

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)

# Доступ к элементу по индексу
print(my_tuple[0])  # Вывод: 1
print(my_tuple[2])  # Вывод: 3

# Отрицательная индексация (начинается с конца кортежа)
print(my_tuple[-1])  # Вывод: 5
print(my_tuple[-3])  # Вывод: 3

Также можно использовать срезы (slices) для получения подмножества элементов кортежа:

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)

# Получение подмножества элементов кортежа
print(my_tuple[1:4])  # Вывод: (2, 3, 4)
print(my_tuple[1:4:2])  # Вывод: (2, 4)
print(my_tuple[:3])   # Вывод: (1, 2, 3)
print(my_tuple[2:])   # Вывод: (3, 4, 5)
print(my_tuple[:])    # Вывод: (1, 2, 3, 4, 5)

Срезы позволяют указать начальный индекс, конечный индекс и шаг (необязательный параметр), который определяет, какие элементы будут взяты из кортежа.

Неизменяемость кортежей

Одно из ключевых свойств кортежей в Python — это их неизменяемость. Это означает, что после создания кортежа нельзя изменить его элементы, добавить новые элементы или удалить существующие.

Попытка изменить элемент кортежа или выполнить любые операции, направленные на изменение, приведет к возникновению ошибки.

Примеры попыток изменения кортежа, которые вызовут ошибку:

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)

# Попытка изменения элемента кортежа
my_tuple[0] = 10  # Ошибка: TypeError: 'tuple' object does not support item assignment

# Попытка добавления нового элемента
my_tuple.append(6)  # Ошибка: AttributeError: 'tuple' object has no attribute 'append'

# Попытка удаления элемента
del my_tuple[2]  # Ошибка: TypeError: 'tuple' object doesn't support item deletion

Операции с кортежами в Python

В Python кортежи поддерживают различные операции, которые позволяют выполнять различные манипуляции с ними. Давайте рассмотрим некоторые из них.

Конкатенация кортежей

Кортежи можно объединять с помощью оператора «+».

tuple1 = (1, 2, 3)
tuple2 = (4, 5, 6)
concatenated_tuple = tuple1 + tuple2
print(concatenated_tuple)  # Вывод: (1, 2, 3, 4, 5, 6)

Умножение кортежа на число (повторение элементов кортежа)

Кортеж можно умножить на целое число для создания нового кортежа, содержащего повторяющиеся элементы исходного кортежа.

tuple1 = (1, 2)
multiplied_tuple = tuple1 * 3
print(multiplied_tuple)  # Вывод: (1, 2, 1, 2, 1, 2)

Проверка вхождения элемента в кортеж

С помощью оператора «in» можно проверить, присутствует ли определенный элемент в кортеже.

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
print(2 in my_tuple)  # Вывод: True
print(6 in my_tuple)  # Вывод: False

Длина кортежа

Длину кортежа можно получить с помощью функции len().

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
print(len(my_tuple))  # Вывод: 5

Получение среза кортежа

С помощью срезов можно получить подмножество элементов из кортежа.

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
slice_tuple = my_tuple[1:4]
print(slice_tuple)  # Вывод: (2, 3, 4)

Подсчёт количества элементов в кортеже

Для подсчета количества вхождений заданного элемента в кортеже мы можем использовать метод count() . Пример использования:

my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5, 1, 2, 3)
print(my_tuple.count(3))  # Вывод: 2

Поиск указанного элемента в кортеже

Мы можем найти индекс первого вхождения указанного элемента в кортеже с помощью метода index().  Если элемент будет не найден, то будет вызвано исключение ValueError. Пример использования:

my_tuple = (1, 2, 3, 3, 5)
print(my_tuple.index(3))  # Вывод: 2

Преимущества использования кортежей

Использование кортежей в Python имеет несколько преимуществ, которые делают их полезными в различных сценариях:

1. Неизменяемость: Кортежи являются неизменяемыми, что означает, что после создания их содержимое нельзя изменить. Это гарантирует целостность данных в кортеже, а также исключает случайное редактирование данных.
2. Быстродействие: Кортежи обычно занимают меньше памяти и имеют более высокую производительность по сравнению со списками, особенно когда речь идет о больших объемах данных.
3. Хешируемость: Кортежи являются хешируемыми, что означает, что они могут быть использованы в качестве ключей в словарях и элементов множеств, так как их содержимое не может быть изменено и их можно быстро идентифицировать по хэшу.
4. Безопасность: Поскольку кортежи неизменяемы, они безопасны в использовании в многопоточных приложениях, где параллельные потоки могут попытаться изменить данные.