命名元组(python)

命名元组与元组的差异，命名元组和字典，哪个效率更高。

(笔记模板由python脚本于2024年02月26日 12:31:36创建，本篇笔记适合熟悉python元组和字典的coder翻阅)

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命名元组与元组的差异 命名元组 (命名元组和字典，哪个效率更高)

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目录

◆ 命名元组
- 1、何时适宜使用命名元组?
- 2、元组和命名元组的异同？
- 3、命名元组比字典效率更高
- - 3.1 命名元组相对于字典的优势
  - 3.2 字典相对于命名元组的优势
- 4、创建命名元组
- 5、元组真的不可改变？

◆ 命名元组

在这里插入图片描述

1、何时适宜使用命名元组?

命名元组在以下情况下特别有用：

$1$ 、数据的属性确定且固定
当数据元素的属性在创建后就不会改变时，命名元组是一个比较合适的选择。相比之下，字典的键是可以改变的，因此不适合用于表示具有固定属性的数据。

$2$ 、代码可读性和可维护性要求高
命名元组具有明确的字段名，这使得代码更容易阅读和理解。与之相反，字典的键值对缺乏固定的结构，容易导致代码混乱和难以维护。

$3$ 、数据需要进行解构操作
命名元组可以像普通元组一样进行解构操作，即将一个命名元组的字段分别赋值给变量。这在处理具有固定字段的数据时非常方便。而字典在解构时需要额外的操作。

$4$ 、性能优化考虑
由于命名元组是不可变的，它的访问速度比字典更快。这对于数据量较大或需要频繁访问的场景非常有利。

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在这里插入图片描述

2、元组和命名元组的异同？

元组( $T u p l e$ )和命名元组( $N a m e d T u p l e$ )都是 $P y t h o n$ 中常用的数据结构，它们有以下几个异同点：

相同点

1、不可变性：一旦创建，它们的元素不能被修改。

2、有序性：元素按照创建时的顺序存储，可以通过索引访问。

3、可迭代性：都可以使用for循环进行遍历。

不同点

1、访问方式：普通元组通过索引访问，例如 t[0] ；命名元组可以通过字段名访问，例如 t.name 。

2、可读性：命名元组由于其元素有名字，所以代码的可读性更好。

3、创建方式：普通元组直接使用小括号，例如 t = (1, 2, 3) _{( t = 1, 2, 3
，这样直接给一个变量赋值一个序列，创建的也是普通元组)}；命名元组需要使用 collections.namedtuple() 函数来创建，例如 Point = namedtuple(‘Point’, [‘x’, ‘y’]) 。

4、性能：普通元组在性能上略优于命名元组，因为命名元组需要额外的字典来存储字段名。

5、功能：命名元组提供了 ._make() 和 ._asdict() 等方法，可以将序列或字典转换成命名元组，以及将命名元组转换成字典。

总之，如果需要一个简单的、不可变的序列，可以使用普通元组；如果需要一个具有更好可读性和功能的序列，可以使用命名元组。

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3、命名元组比字典效率更高

命名元组_{( $N a m e d T u p l e$ )}和字典_(Dictionary)是 $P y t h o n$ 中两种不同的数据结构，它们在性能和用途上有所区别。一般来说，命名元组在某些操作上可能比字典更高效，但这取决于具体的使用场景和操作。

3.1 命名元组相对于字典的优势

==================================

$1$ . 访问速度：命名元组的元素访问速度通常比字典快，因为字典需要通过哈希表来查找键，而命名元组可以直接通过索引和字段名访问。

$2$ . 内存占用：命名元组通常比字典占用更少的内存，因为它们不需要为每个字段存储一个哈希表项。

$3$ . 不可变性：命名元组是不可变的，这意味着一旦创建，它们的值就不能改变。这种不可变性可以提供额外的安全性，并有助于防止错误。

3.2 字典相对于命名元组的优势

==================================

$1$ . 灵活性：字典可以动态地添加、删除和修改键值对，而命名元组的字段在创建时就已经确定，不能动态修改。

$2$ . 键的类型：字典的键可以是任何不可变类型，如字符串、数字或元组，而命名元组的字段名必须是有效的Python标识符。
总的来说，如果需要一个轻量级、快速的固定字段集合，并且不需要动态修改字段，命名元组是一个很好的选择。如果需要更灵活的键值对存储，能够动态修改，那么字典可能更合适。

在实际应用中，选择哪种数据结构应该基于具体的需求和性能考量。对于大多数应用来说，这种选择可能不会对性能产生显著影响，因此代码的可读性和维护性可能是更重要的考虑因素。

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4、创建命名元组

命名元组_{( $N a m e d T u p l e$ )}是 $P y t h o n$ 中一个非常有用的内置数据类型，它属于 $c o l l e c t i o n s$ 模块。命名元组是一种工厂函数，用来创建一个带字段名的元组子类。简单来说，命名元组就是具有名称的元组，每个元素都可以通过一个唯一的名字来访问，而不只是通过位置索引。

使用命名元组的好处是代码可读性和可维护性更强，因为字段名提供了自解释性，使得代码更加直观。

下面是命名元组的一些基本操作

1、导入 $c o l l e c t i o n s$ 模块

from collections import namedtuple

2、定义一个命名元组类型

Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])

这里Point是新创建的命名元组类型名，'Point'是这个类型的名字，['x', 'y']是字段名列表。

4、创建命名元组实例

p = Point(11, y=22)  # 位置参数和关键字参数都可以用来初始化

5、访问字段值

print(p.x)  # 输出 11print(p.y)  # 输出 22

6、作为字典使用

命名元组可以像字典一样使用，但它们是不可变的。

print(p._asdict())  # 将命名元组转换为字典

7、字段遍历

for coordinate in p:print(coordinate)

8、索引和切片

由于命名元组是元组的子类，所以你可以像使用普通元组一样使用索引和切片。

print(p[0])  # 输出 11

9、替换字段值

可以使用_replace()方法来创建一个新的命名元组，其中某些字段被替换了。

p2 = p._replace(x=33)

命名元组非常适合用于那些需要简单、不可变且具有明确字段名的数据结构。在处理数据库记录、配置文件设置或函数的多个返回值时，它们是非常有用的。

又如：

#!/sur/bin/nve python
# coding: utf-8
import collections
from collections import namedtupleAuthor = namedtuple('Author', ('name', 'sex')) # 创建一个Author类。
t = Author('梦幻精灵_cq', '男') # 实例一个Author类。
print(f"\n命名元组类{Author = }的实例命名元组{t = }的对象类型是：{type(t)}。")
print(f"\n\n命名元组元素引用：\n\n1. 按命名元组字段：{t.name = }，{t.sex = }\n\n2. 按普通元组索引下标：姓名：{t[0]}，性别：{t[1]}")

上面这段代码运行效果截屏图片

用._replace方法将name字段替换成英文


t._replace(name='DreamElf_cq') # 替换实例中的name成英文。
print(f"\n\n把实例t中的name字段替换成中文：{t.name = }")

代码运行效果截屏图片

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5、元组真的不可改变？

是的，元组在 $P y t h o n$ 中是不可变的。这意味着一旦创建了元组，就不能对其进行修改，例如不能更改元组中的元素，不能添加或删除元素。任何尝试修改元组内容的操作都会导致 $T y p e E r r o r$ 。

例如：

my_tuple = (1, 2, 3)
my_tuple[0] = 4  # 这会引发TypeError

然而，有一些情况可能会让人误以为元组是可变的。例如，如果一个元组包含可变对象_(如列表)，则可以修改这些可变对象的内容，但这并不违反元组本身的不可变性。元组中的元素引用是不可变的，但被引用的对象本身可以是可变的。

例如：

my_tuple = (1, [2, 3], 4)
my_tuple[1][0] = 5  # 这是允许的，因为修改的是列表元素，而不是元组本身

在这个例子中， my_tuple 包含一个列表 [2, 3] 作为第二个元素。虽然不能更改 my_tuple 中的列表对象本身，但是可以更改该列表的内容。这并不违反元组的不可变性，因为元组中的元素引用没有改变。

再比如：

#!/sur/bin/nve python
# coding: utf-8t = [], []
print(f"\n{t = }\n\n变量t指向的对象是{t}，其对象类型是{type(t)}，其两个元素都是空列表。")t[0].append(4)
t[-1].extend(list('abc'))
print(f"\n\n我们不可以修改元组t，但是可以改变其可变对象的元素对象(本例中的可变对象是是list，对其中一个列表追加了单个元素，对另一个列表追加了一个列表)：\n{t = }")t[0][-1] = 666
t[1][1] = 'OK'
t[1][-1] = '梦幻精灵_cq'
t[0][0] = 888
t[0].insert(0, 'DreamElf_cq')
print(f"\n\n我们接着对元组t的两个列表对象进行了更多操作：\n{t = }")

上段代码输出截屏图片

如果截图和代码可见，可以对元组 $t$ 的 $l i s t$ 对象进行列表的所有操作，看起来是元组 $t$ 改变了。其实，我们改变的仅仅是元组 $t$ 的列表元素，元组本身仍然是不可变的。如果对t[0]、t[1]进行赋值操作，必然引发异常。

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